【文章內(nèi)容簡介】 ................................................................................. 56 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁 第 1 章 緒論 為了適應我國鐵路運輸市場的需求，國家大力發(fā)展鐵路建設，特別是高速鐵路的建設。高速鐵路能縮短 旅 行時同，運輸量大，準點率高，占用土地少，能源消耗少，對環(huán)境的污染小，社會效益高。為了提高列車的運行速度，節(jié)省能源消耗，高速鐵 路一般采用接觸網(wǎng)供電方式。接觸網(wǎng)能保證良好地供給電力機車電能，保證電力機車在線路上安全，高速運行。并能節(jié)省投資、結構合理、維修簡便、便于新技術的應用。 因此，對于鐵道電氣化專業(yè)的本科學生來說，了解和掌握高速接觸網(wǎng)平面設計是必須的。 接觸網(wǎng)平面設計是接觸網(wǎng)設計的重要環(huán)節(jié)，是施工工程的重要依據(jù)，是高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)設計中的關鍵技術。因此，通過本課題的研究，一則能夠深化和鞏固學過的高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)技術的理論基礎，培養(yǎng)自己的獨立設計能力，熟悉接觸網(wǎng)平面設計過程和技巧；并根據(jù)工作去向，重點討論和研究相關工作領 域內(nèi)容和技術，解決設計、施工和運營中的一些工程技術問題，為以后的接觸網(wǎng)工作奠定堅實的基礎。在本研究課題中，將盡力采用眾多的計算機技術來進行接觸網(wǎng)的平面設計工作。提高工作效率，簡化工作流程，提高設計質量，為高速電氣化鐵路做出應有的貢獻。 研究設計 常州 接觸網(wǎng)平面布置圖，其中包括如下內(nèi)容：確定接觸懸掛類型；支柱的位置、類型及容量；錨段的劃分及走向；拉出值的大小和方向；支柱的側面限界；支持裝置類型及相應安裝圖號；咽喉區(qū)的放大圖；接觸線高度等。并運用 CAD 技術完成設計。研究接觸網(wǎng)設計計算，其中包括：接觸網(wǎng)負載計算 、支柱容量計算及校驗，張力計算，最大跨距計算，錨段長度計算，一跨距吊弦長度計算等。了解高速接觸網(wǎng)與普速接觸網(wǎng)的主要異同點，學習高速鐵路接觸網(wǎng)施工的關鍵技術。 高速接觸網(wǎng)的特點及要求 接觸網(wǎng)擔負著把從牽引變電所獲得的電能直接輸送給電力機車使用的重要任務。因此接觸網(wǎng)的質量和工作狀態(tài)將直接影響著電氣化鐵道的運輸能力。由于接觸網(wǎng)是露天設置，沒有備用，線路上的負荷又是隨著電力機車的西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 運行而沿接觸線移動和變化的，對接觸網(wǎng)提出以下要求： 在高速運行和惡劣的氣候條件下，能保證電力機車正常取流，要求接觸網(wǎng)在機械 結構上具有穩(wěn)定性和足夠的彈性。 接觸網(wǎng)設備及零件要有互換性，應具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并盡量 延長 設備的使用年限。 要求接觸網(wǎng)對地絕緣好，安全可靠。 設備結構盡量簡單，便于施工，有利于運營及維修。在事故情況下，便于搶修和迅速恢復送電。 盡可能地降低成本，特別要注意節(jié)約有色金屬及鋼材。 總的來說，要求接觸網(wǎng)無論在任何條件下，都能保證良好地供給電力機車電能，保證電力機車在線路上安全，高速運行，并在符合上述要求的情況下，盡可能地節(jié)省投資、結構合理、維修簡便便于新技術的應用。 高速接 觸網(wǎng)的技術特征 高速鐵路接觸網(wǎng)結構上的技術特征，總括起來有以下幾點： 1. 全補償懸掛結構 由于接觸懸掛是露天裝置，因此，大氣溫度對它的將產(chǎn)生較大的影響，在溫度發(fā)生變化的時候，線性生產(chǎn)不應影響張力的變化。為保證良好受流，在設計時根據(jù)線索的材質、強度和截面積，一般張力選取為 10~25KN，綜合張力不宜超過 50KN。 為保證接觸線和承力索的恒定張力，通常采用全補償?shù)逆溞蛻覓旖Y構。計算表明，綜合張力過大，其彈性性能變低，受流質量下降。 2. 整體吊弦 在高速接觸網(wǎng)接觸懸掛中，吊弦是其中的主要環(huán)節(jié)，為適 應高速的要求，吊弦向整體式和輕型化發(fā)展，過去采用的環(huán)節(jié)吊弦逐步被淘汰，而改為采用整體式吊弦，同時相應的加大了吊弦的密度。根據(jù)計算和試驗，吊弦密度太疏了效果不好，因為接觸線存在自重負載的影響，在兩根吊弦之間要產(chǎn)生寄生弛度，這種寄生弛度和吊弦的支持作用，造成受電弓運行的不平滑性。但是吊弦密度過大，吊弦支持點過密，將會破壞接觸懸掛的柔性狀態(tài)。經(jīng)過計西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 算機的優(yōu)化，其吊弦間距一般以 812m為宜。但在支柱點處，距懸掛點處兩側的簡單支柱吊弦相距越近，則懸掛點處的彈性性能將顯著變差。 3. 錨段關節(jié) 隨著列車速度的提高 ，在錨段關節(jié)處，有一個區(qū)段是受電弓同時接觸兩組懸掛，這時懸掛重量相對加大，在高速運行時，受電弓的抬升量就要減小，相應的會增加接觸線和受電弓的磨損，縮短其使用壽命。因而不同的運行速度，其錨段關節(jié)的結構參數(shù)也應有相應改變，適應不同運行速度的接觸懸掛所采用不同的錨段關節(jié)類型。 在高速接觸懸掛中，一般采用五跨絕緣錨段關節(jié)作為高速接觸懸掛的電分段方式，這時的轉換點在跨中，這樣就有效的避免了硬點的產(chǎn)生。 4. 輕型定位器 在每一個定位點處，都必須設置定位器。在高速運行時，該處就是一個集中硬點。而且，速度越高，所 反應的硬點越明顯。為了解決這個問題，各國都采用鋁合金的輕型定位器，這樣既減小了硬點，又提高了定位器的靈活性。同時，由于速度的提高，接觸線也會產(chǎn)生相應的動態(tài)抬高，為了不產(chǎn)生打弓，有些線路還采用弓形定位器。根據(jù)不同線路，多數(shù)是加設限位裝置和防風裝置，以便在高速運行時，防止過多抬高和保持相對穩(wěn)定。 5. 減小接觸線坡度 高速運行中的列車，若接觸線的坡度較大，在變坡點必然會引起火花或對受流的破壞，影響十分明顯，高速接觸網(wǎng)對坡度值的要求是較為嚴格的，其值不應大于 %，一般控制在 %以內(nèi)。 高速接 觸網(wǎng)與普速接觸網(wǎng)的主要差異 根據(jù)線路的設計速度，接觸網(wǎng)可分為普速接觸網(wǎng)（運行速度在 160km/h）、準高速接觸網(wǎng)（運行速度在 160～ 200km/h 之間）和高速接觸網(wǎng)（運行速度在 200km/h 以上）。高速接觸網(wǎng)與普速接觸網(wǎng)比較，在懸掛方式、線索材質、線索張力、電氣強度、機械強度、結構穩(wěn)定性、懸掛彈性及均勻性、懸掛抬升量、導線高度及其變化率、弓網(wǎng)振動特性等方面的技術要求均比普速接觸網(wǎng)的技術要求高。在接觸網(wǎng)的設計、施工、運營工作中，普速接觸網(wǎng)一般比西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 較側重于弓網(wǎng)關系中的幾何關系，如拉出值、導高、定位器坡度、絕緣 間隙、限界等，在高速接觸網(wǎng)中，幾何關系是弓網(wǎng)安全運行的基礎，要想保證受流質量，弓網(wǎng)系統(tǒng)在高速運行下的動態(tài)特性、電氣穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性是核心。 表 11 高速接觸網(wǎng)與普速接觸網(wǎng)的大致比較 對比項目 普速接觸網(wǎng) 高速接觸網(wǎng) 基 本 結 構 懸掛類型 半補償和全補償鏈形 懸掛 全補償鏈形懸掛 支持裝置 以柔性支撐為主 以剛性支撐為主 定位裝置 普通定位器 高強度輕型組合定位器 錨段關節(jié) 以 4跨錨段關節(jié)為主 以 5跨錨段關節(jié)為主 分相結構 器件式 帶中性段錨段關節(jié)式 線岔形式 以小號道岔對 應的交叉線岔為主，采用標準定位 以大號道岔對應的交叉線岔和無交分線岔為主，無標準定位 基 本 參 數(shù) 及 動 態(tài) 特 性 最大跨距 (m) 65 60 結構高度 (m) ～ ～ 正線導線高度(m) ～ ～ 導線高度變化率 不大于 ％ 不丈于 ％ 吊弦布置間距(m) 5+5*10+5 吊弦間距 9米，彈性吊弦 8米 吊弦形式 普通吊弦 整體吊弦 預留弛度 (mm) 無預留弛度 0～ 60之間預留 平均彈性 彈性差異系數(shù) 50％左右 20％以下 波動速度 不考慮 是決定要素，須充分考慮 綜合補償張力 ～ 動態(tài)抬高 不考慮 充分考慮并加以限制 弓 網(wǎng) 關 系 接觸壓力 只考慮接觸力的靜態(tài) 值 除考慮靜態(tài)值外，還考慮最大偏差 機械磨耗 考慮井加以限制 考慮并加以限制 電氣磨耗 幾乎不考慮 確定滑板和接觸線材料的重要因素 動態(tài)包絡線 上下左右 100mm 上下左右 200mm～ 400mm 線 材 承力索 GJ70 TJ90 THG95 THG120 接觸線 鋼鋁線、黃銅線 以銀銅線、鎂銅線為主 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 第 2 章 接觸網(wǎng)平面設計的相關計算 原始資料 1．線路條件：按站場實際線路條件考慮 2．氣象條件：第Ⅲ典型氣象區(qū) maxt 40?? ℃ , mint 10?? ℃ , 5tb ?? ℃， 5tvmax ?? ℃ 3m a x b bV 2 5 m / s V 1 0 m / s b 5 m m 9 0 0 k g / m?? ? ? ?， ， ， 3．技術條件： ? 接觸線高度： ； ? 結構高度： ； ? 懸掛數(shù)據(jù)：正線： CTA120+JTM95(15+15KN) 站線： CTA85+JTMH70（ 10+15KN）； ? 懸掛形式：正線站線全補償簡單鏈型懸掛； ? 土壤特性：φ =30186。 填方地段 。 接觸網(wǎng)負載計算 線索資料 承 力索的規(guī)格結構及尺寸性能 表 21 承力索 標稱截面積（ 2mm ） 計算截面積（ 2mm ） 計算外徑 （ mm） 拉斷力不小于（ KN） 單位質量（ 錯誤 !未找到引用源。 ） JTM95 （正線） 95 849 JTMH70（站線） 70 599 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 接觸線的規(guī)格結構及尺寸性能 表 22 接觸線 標 稱截面積（ 錯誤 !未找到引用源。 ） 計算截面積（ 錯誤 !未找到引用源。 ） 截面直徑 A（ mm） 截面寬度 B（ mm） 參考單位量（ 錯誤 !未找到引用源。 ） CTA120（正線） 120 121 1082 CTA85 （站線） 85 86 769 其他相關資料 自由落體重力加速度 錯誤 !未找到引用源。 2Hg m / s? （ ）； 吊弦及線夾 的單位長度重力負載 ）（ m/ 3d ??? 錯誤 !未找到引用源。 ； 風速不均勻系數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 =； 線索風負載體型系數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 。 負載計算 1．自重負載 正線： 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。331 0 j1 c 1 dq g g g + + = 1 9 . 8 1 K N / m??? ? ? ? ? ?（ 1 0 . 8 2 8 . 4 9 0 . 5 ） 1 0 1 0 站線： 332 0 j 2 c 2 dq g g g ( 7 . 6 9 5 . 9 9 0 . 5 ) 1 0 = 1 4 . 1 8 1 0 K N / m??? ? ? ? ? ? ? ?錯誤 !未找到引用源。 2．覆冰負載 由于該站處于第Ⅲ典型氣象區(qū)，覆冰厚度為 5mm。 (1)承力索的覆冰負載： JTM95 ： 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 ? ?? ? ? ?9H 9 3= g 10 = 900 5 5 10 3 10 /c b b cg b b dKN m??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? JTMH70 ： ? ?? ? ? ?9H 9 3= d g 1 0 = 3 .1 4 9 0 0 5 5 1 0 .5 9 .8 1 1 0 2 .1 4 6 1 0 /c b b cg b bKN m??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 2） 接觸線 覆冰負載 CTA120 ： ? ?9H 9 3= g 102 2 25 5 = 900 10 10 /2 2 2jb bb b A BgK N m?????? ? ? ? ? ? ????????? ? ? ? ? ? ? ????? 錯誤 !未找到引用源。 CTA85 ： ? ?9H 9 3= g 102 2 25 5 = 900 10 10 /2 2 2jb bb b A BgK N m?????? ? ? ? ? ? ????????? ? ? ? ? ? ? ????? 3．單位長度風負載（分無覆冰和覆冰兩種情況） （ 1）無覆冰，最大風速時 承力索 的單位長度風負載： JTM95 ： 錯誤 ! 未找到引用源。2 6 2 6 3c m a x c0 . 6 1 5