【文章內(nèi)容簡介】 I西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11. 緒論 電氣化鐵路概述自從 1821 年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁現(xiàn)象的機(jī)電性能以來，在社會(huì)生產(chǎn)中對(duì)這種特性的應(yīng)用就已經(jīng)開始了。從 1879 年 5 月 31 日由西門子和哈爾斯克公司制造的世界上第一條電氣化鐵路在世界貿(mào)易博覽會(huì)上的展出，到 1885 年倫敦第一條由架空線供電的電車線路的建成，預(yù)示著這種電車形式的電氣化鐵路在成為城市以及城市與城市之間的主要交通工具。電氣化鐵路是采用電力機(jī)車為主要牽引動(dòng)力的鐵路，目前國際上普遍采用比較先進(jìn)的單相工頻交流制電氣化鐵路，它便于升壓和減少電能損耗，可以增加牽引變電所之間的距離，大大降低了建設(shè)投資和運(yùn)營費(fèi)用。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使電力機(jī)車和牽引供電裝置的工作性能不斷提高。低能耗、高效率，高速度的電力牽引已成為世界各國鐵路發(fā)展趨勢(shì)，是鐵路現(xiàn)代化的標(biāo)志。 接觸網(wǎng)的發(fā)展歷程接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車供電的特殊形式的輸電線路。其由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)等幾部分組成。1825 年英國建成了世界上第一條鐵路以來，鐵路本身發(fā)生了巨大的變化。1879 年柏林貿(mào)易展覽會(huì)上展示了第一條電氣化鐵道。這是一條長約 300m 的橢圓形鐵路，軌距為1m，由 150V 的外部直流電源經(jīng)第三軌供電，以兩條軌作為軌道回路；電力機(jī)車只有945kg，這條電氣化鐵路雖然很短，卻奠定了電氣化鐵道的基礎(chǔ)。1881 年德國修建了一條 的電氣化鐵路，同年在法國倫敦出現(xiàn)第一條架空導(dǎo)線供電的 500m 長的有軌電車線路，并于 1885 年正式投入商業(yè)運(yùn)行中。到 20 世紀(jì)初，隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電氣化開始在干線鐵路上運(yùn)用。直流供電的電壓也由初始的 150V 提高到 750V、1500V 和3000V。從 20 世紀(jì)末到 21 世紀(jì)初，世界電氣化鐵路取得了翻天覆地的變化。我國電氣化鐵路自 20 世紀(jì) 50 年代末發(fā)展以來，走過了幾十年艱苦創(chuàng)業(yè)的歷程，根據(jù) 80 年代鐵道部確定的以電力牽引為主內(nèi)燃牽引為輔的技術(shù)政策，國家撥款和吸引國外資金等多種方式大力發(fā)展電氣化鐵路，借助改革開放的大好形式相繼建成一批高質(zhì)量，高性能的電氣化鐵路，已使我國電氣化鐵路初具規(guī)模，形成了良性發(fā)展的大好局面，在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，接觸網(wǎng)自動(dòng)化檢測(cè)，牽引變電所遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)等，普遍應(yīng)用在電氣化鐵路上。目前，我國的電氣化鐵路里程已躍居世界前列[1]。西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2我國鐵路運(yùn)輸長期以來能力不足，在新形勢(shì)下，人們對(duì)鐵路提出了更高的要求。因此提高列車速度是我們面臨的緊迫任務(wù)，是加快中國鐵路發(fā)展的正確方向。我國于 1958年建成第一條寶成電氣化鐵路以來，電氣化鐵路營業(yè)里程已超過 10000km。目前，在國內(nèi)主要干線上，旅客列車速度已提高到時(shí)速 140～160km，廣深準(zhǔn)高速鐵路運(yùn)行時(shí)速達(dá)到200km，在秦沈客運(yùn)專線，時(shí)速已達(dá)到 250～300km。預(yù)計(jì)到 2022 年我國電氣化鐵路將達(dá)到 26000km。2022～2022 年是我國現(xiàn)代化建設(shè)實(shí)現(xiàn)第三步戰(zhàn)略部署的 10 年，也是我國由電氣化鐵路大國邁入電氣化鐵路強(qiáng)國的 10 年。尤其是 2022 年，我國鐵道部制定未來鐵路發(fā)展的計(jì)劃，規(guī)劃出了“四縱四橫”的鐵路網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)為了提高鐵路的運(yùn)輸能力，鐵道部又制定了發(fā)展高速客運(yùn)專線的計(jì)劃，可以預(yù)測(cè)中國電氣化鐵路有著廣闊的發(fā)展前景[2]。 設(shè)計(jì)的目的及主要任務(wù)通過對(duì)站場接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉和掌握電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中站場的平面設(shè)計(jì)內(nèi)容和技術(shù)規(guī)范，使在校所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，建立對(duì)站場接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的完整概念，加強(qiáng)對(duì)站場接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的理解，以至達(dá)到在將來的實(shí)際工作中能夠熟練應(yīng)用和指導(dǎo)。接觸網(wǎng)的平面設(shè)計(jì)（平面布置）是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)和重要組成部分，是施工工程的重要依據(jù)。平?jīng)瞿辖佑|網(wǎng)平面設(shè)計(jì)主要依據(jù)《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》 （TB10009—2022，J452—2022，中國鐵道出版社） 。參考《高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)》 （西南交通大學(xué)出版社）等。本次設(shè)計(jì)主要完成了對(duì)平?jīng)瞿宪囌镜慕佑|網(wǎng)平面設(shè)計(jì)，主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：確定接觸懸掛類型；支柱的位置、類型及數(shù)量；錨段的劃分及走向；拉出值的大小及方向；支柱的側(cè)面限界；地質(zhì)條件、基礎(chǔ)及橫臥板的設(shè)置情況；道岔群區(qū)的放大圖；支柱容量的校驗(yàn)。西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32. 接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 接觸網(wǎng)的懸掛模式及補(bǔ)償方式根據(jù)我國采用動(dòng)力集中式的特點(diǎn)，接觸網(wǎng)懸掛類型為全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛，見圖 所示，這是一種受流性能較為優(yōu)越的懸掛類型之一，也是世界上普遍認(rèn)可的高速接觸網(wǎng)懸掛類型。圖 全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛 接觸網(wǎng)的張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置，又稱張力自動(dòng)補(bǔ)償器，它是裝在錨段的兩端，并且串接在接觸線和承力索內(nèi)，它的作用是補(bǔ)償線索內(nèi)的張力變化，使張力保持恒定。一般在一個(gè)錨段的兩端，在接觸線及承力索內(nèi)串接張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置后，再進(jìn)行下錨 [3]。我國電氣化鐵路廣泛采用滑輪組式補(bǔ)償裝置，它是由補(bǔ)償滑輪、補(bǔ)償繩、杵環(huán)桿、錘鉈桿、限制導(dǎo)管和錘鉈組成。對(duì)于全補(bǔ)償鏈形懸掛，接觸線和承力索都通過滑輪組補(bǔ)償裝置后下錨，此時(shí)承力索采用三個(gè)滑輪，接觸線采用兩個(gè)滑輪， ，承力索采用的傳動(dòng)比為3：1，接觸線采用的傳動(dòng)比為 2：1，如圖 所示。西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4圖 滑輪組補(bǔ)償裝置 接觸網(wǎng)的分段裝置 錨段關(guān)節(jié)接觸懸掛中的承力索和接觸線在延續(xù)到一定的長度后，為了滿足機(jī)械受力方面的要求及方便施工，必須分成為一個(gè)個(gè)相互獨(dú)立的線段，這些相互獨(dú)立的線段即為接觸網(wǎng)的機(jī)械分段。機(jī)械分段的作用是縮小事故范圍，即當(dāng)某一個(gè)線段發(fā)生事故時(shí)，不影響另一個(gè)線段的接觸懸掛，也便于在線段的兩端設(shè)張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置。必要時(shí)，還可將其設(shè)置成電氣上能相互分開的線段，同時(shí)起電分段的作用。接觸網(wǎng)進(jìn)行機(jī)械分段的線段稱為錨段，相鄰兩個(gè)錨段的銜接區(qū)段（重疊部分）稱為錨段關(guān)節(jié)。錨段關(guān)節(jié)的設(shè)置，使接觸網(wǎng)不間斷地貫通于全線。錨段關(guān)節(jié)分為三種：（1）僅起機(jī)械分段作用的稱為非絕緣錨段關(guān)節(jié)，該處相鄰的兩個(gè)錨段在電氣上是連通的；（2）不僅起機(jī)械分段作用，同時(shí)又起同相電分段作用的錨段關(guān)節(jié)，稱為絕緣錨段關(guān)節(jié)；（3）帶有中性嵌入段，既起機(jī)械分段的作用，又具有電分相功能的，稱為電分相錨段關(guān)節(jié)。在錨段關(guān)節(jié)處，兩錨段的接觸懸掛是并排架設(shè)的。對(duì)它的基本要求是當(dāng)機(jī)車通過時(shí)，應(yīng)保證受電弓能平滑地由一個(gè)錨段過渡到另一個(gè)錨段。根據(jù)錨段關(guān)節(jié)所起的作用，可分為非絕緣錨段關(guān)節(jié)、絕緣錨段關(guān)節(jié)及電分相錨段關(guān)節(jié)。根據(jù)所含跨距數(shù)可分為二跨、三跨、四跨、五跨、七跨及九跨式錨段關(guān)節(jié)。所謂三跨式錨段關(guān)節(jié)，就是錨段關(guān)節(jié)內(nèi)含有三個(gè)跨距，其余類推。西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5錨段關(guān)節(jié)的平面示意圖如下所示。1）三跨非絕緣錨段關(guān)節(jié)三跨非絕緣錨段關(guān)節(jié)僅用作接觸懸掛在機(jī)械方面的分段，電氣方面仍然相聯(lián)結(jié)。此時(shí)用電連接線將工作支和非工作支連接起來，保證電流通過。在這種錨段關(guān)節(jié)內(nèi)，其承力索和接觸線在兩轉(zhuǎn)換支柱之間的跨距中心處過渡。過渡處，兩接觸線等高，且相距 100 ，非工作支在轉(zhuǎn)換支柱處抬升 200 ，然后mm拉向錨支柱（抬升 500 ）去下錨，如圖 所示。在圖中， Z 表示直線區(qū)段；Q 表示曲線區(qū)段；F 表示非絕緣錨段關(guān)節(jié)；下標(biāo) 2 表示轉(zhuǎn)換支柱裝配的形式。圖 三跨非絕緣錨段關(guān)節(jié)2）四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)除了進(jìn)行機(jī)械分段以外，主要用于電分段，多用于站場和區(qū)間的銜接處。這種錨段關(guān)節(jié)的持點(diǎn)是相鄰兩錨段的兩組懸掛，其承力索之間、接觸線之間在垂直方向和水平方向都彼此相距 500 ，以保證其電氣方面的絕緣。在中心支柱處，兩接觸線m等高，并保證受電弓在由一個(gè)錨段過渡到另一個(gè)錨段時(shí)，過渡較平穩(wěn)， 四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)平面布置如圖 所示。在圖中，J 表示絕緣錨段關(guān)節(jié)；Z JQ J2為中心支柱裝配形式，Z Jl、Z J3及 QJl、Q J3表示直線區(qū)段和曲線區(qū)段的轉(zhuǎn)換支柱的裝配形式。西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6圖 四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)3）五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)是錨段關(guān)節(jié)中含有五個(gè)跨距，主要在高速電氣化鐵路中應(yīng)用。因?yàn)樗目珏^段關(guān)節(jié)在受電弓由一個(gè)錨段過渡到另一個(gè)錨段時(shí)，是在中心支柱處轉(zhuǎn)換的．在此處，雖然可以控制并實(shí)現(xiàn)兩支接觸線等高，但在定位點(diǎn)處，由于有兩個(gè)定位器，其彈性性能明顯變差，在此不僅會(huì)加大接觸線的磨損，而且影響受流。所以在時(shí)速為 160 以上的電km/h氣化線路上，絕緣錨段關(guān)節(jié)都用五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)，在技術(shù)要求上和四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)相同，兩懸掛的接觸線之間和承力索之間必須保持 500 的絕緣距離。很明顯，其兩組懸掛m的轉(zhuǎn)換點(diǎn)在中間跨距的中心，這樣就可以保證彈性良好、過渡平穩(wěn)，如圖 所示。圖中Z 表示直線區(qū)段，Q 表示曲線區(qū)段。圖中 W 字符表示曲線外側(cè)的意思。顯然，對(duì)于復(fù)線也有在曲線內(nèi)側(cè)設(shè)立轉(zhuǎn)換支柱的情況，這種情況用 QN 表示。圖 五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 74）七跨電分相錨段關(guān)節(jié)對(duì)于高速電氣化線路，其電分相已不能用常規(guī)帶有絕緣滑條式的電分相裝置：因?yàn)槌Ｒ?guī)式電分相裝置動(dòng)態(tài)特性差，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)在電分相處形成一連串的硬點(diǎn)，不僅會(huì)造成接觸線磨耗加劇，而且嚴(yán)重時(shí)，會(huì)形成火花甚至拉弧，燒損接觸線。當(dāng)然，對(duì)高速運(yùn)行的受電弓也會(huì)造成危害或燒傷。因而，對(duì)于 160 以上的準(zhǔn)高速及高速電氣化鐵路，電分km/h相都采用錨段關(guān)節(jié)的過渡形式。以錨段關(guān)節(jié)的形式實(shí)現(xiàn)過電分相，使在高速運(yùn)行時(shí)，受電弓平穩(wěn)，保證設(shè)備良好運(yùn)行及受流質(zhì)量。七跨電分相錨段關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)如圖 所示。從圖中可以看出，七跨錨段關(guān)節(jié)加入一個(gè)七跨長的中性嵌入線，中性嵌入線保證在中間 5 個(gè)跨距內(nèi)是絕緣的。該中性嵌入線從左側(cè)的 ZJ2處變?yōu)楣ぷ髦?，到右?cè) ZJ2處開始抬升，變?yōu)榉枪ぷ髦В腥齻€(gè)跨距長度處于工作狀態(tài)，可保證約有 100～150 長度的中性區(qū)。m圖 七跨電分相錨段關(guān)節(jié)5）九跨電分相錨段關(guān)節(jié)高速接觸網(wǎng)電分相，有時(shí)需要更長的中性嵌入段，這時(shí)，就采用九跨錨段關(guān)節(jié)形式實(shí)現(xiàn)電分相，如圖 所示。從圖中知道，它相當(dāng)于兩個(gè)四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)連接起來，具有兩個(gè)跨距長度的中性區(qū)（約 100 ） 。同時(shí)，電力機(jī)車在通過錨段關(guān)節(jié)時(shí)，是在第五跨距內(nèi)m的軟性區(qū)過渡的，這樣可以保證過渡平穩(wěn)。在絕緣距離的要求上與絕緣錨段關(guān)節(jié)相同。九跨錨段關(guān)節(jié)與七跨錨段關(guān)節(jié)在功用上是完全相同的，只不過九跨電分相錨段關(guān)節(jié)可以相應(yīng)加大中性區(qū)的長度，有利于雙弓運(yùn)行及多弓運(yùn)行。西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8圖 九跨電分相錨段關(guān)節(jié) 中心錨結(jié)1）中心錨結(jié)的作用及裝設(shè)中心錨結(jié)設(shè)在錨段的中部，其作用有：其一，在一個(gè)錨段實(shí)行兩端補(bǔ)償時(shí)可防止補(bǔ)償器向一側(cè)滑動(dòng)，特別是在具有坡度的線路上，設(shè)置中心錨結(jié)更顯得必要，其作用和效果也愈加明顯；其二，縮小事故范圍，當(dāng)中心錨結(jié)的一側(cè)接觸線發(fā)生斷線時(shí)，不致影響另一側(cè)的接觸網(wǎng)，且容易排除事故及易于恢復(fù)正常運(yùn)行。接觸懸掛的每一個(gè)錨段，它的導(dǎo)線都是獨(dú)立的線段，在正常情況下，無論是硬錨還是補(bǔ)償下錨，一個(gè)錨段內(nèi)的導(dǎo)線都是作為整體而工作的。導(dǎo)線在溫度變化時(shí)要伸長（或縮短） ，對(duì)于兩端硬錨的導(dǎo)線，縱向不會(huì)產(chǎn)生位移，導(dǎo)線所產(chǎn)生的伸長都耗散在每一個(gè)跨距內(nèi)。兩端補(bǔ)償下錨的導(dǎo)線，因?qū)Ь€上各種拉力和阻力不同，兩端會(huì)出現(xiàn)不平衡的拉力，從而使導(dǎo)線向一端移動(dòng)。一般在錨段的約一半長度的一個(gè)跨距內(nèi)設(shè)置中心錨結(jié)，將該點(diǎn)導(dǎo)線拉緊固定，任何情況下，該點(diǎn)都不會(huì)出現(xiàn)偏移。中心錨結(jié)的形式和結(jié)構(gòu)，根據(jù)接觸網(wǎng)懸掛類型及安裝地點(diǎn)而有所不同。設(shè)置中心錨節(jié)時(shí)，在直線區(qū)段，一般盡量設(shè)置在錨段的中間部位，當(dāng)含有曲線時(shí)，中心錨節(jié)應(yīng)靠向曲線較多的部位。2）全補(bǔ)償中心錨結(jié)全補(bǔ)償鏈形懸掛的承力索和接觸線兩端都是補(bǔ)償下錨，可因兩端張力不平衡而產(chǎn)生移動(dòng)，所以承力索和接觸線要設(shè)置中心錨結(jié)進(jìn)行固定，固定形式相當(dāng)于由半補(bǔ)償鏈形懸掛中心錨結(jié)與承力索中心錨結(jié)兩部分組成。接觸線中心錨結(jié)繩在跨距中間與承力索固定，承力索中心錨結(jié)是在接觸線中心錨結(jié)所在的跨距內(nèi)增加一根承力索中心錨結(jié)輔助繩，在該跨距西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9兩端的腕臂上固定后，再延長一個(gè)跨距拉向另一支柱錨固，使該跨距的承力索不產(chǎn)生位移，因此承力索中心錨結(jié)由三個(gè)跨距組成。如圖 所示。圖（a）為立面圖，承力索中心錨結(jié)繩通過絕緣子串并抬高后下錨；圖（b）為平面布置圖。圖 全補(bǔ)償中心錨結(jié)全補(bǔ)償鏈形懸掛中心錨結(jié)由半補(bǔ)償鏈形懸掛中心錨結(jié)部分及輔助繩組成。輔助繩的中間與承力索固定，兩端錨固定在支柱上。安裝時(shí)輔助繩應(yīng)抬高錨固，一般不得低于承力索的高度。 定位裝置在站場上，站線、側(cè)線、渡線、到發(fā)線總是并入正線的。如果線路設(shè)一個(gè)道岔，接觸網(wǎng)就必須設(shè)一個(gè)線岔。道岔的形式是多種多樣的，因而線岔的形式也多種多樣。 線岔在站場內(nèi)的