【正文】 方面：技術(shù)說明書，附表，附圖。 施工設(shè)計(jì) 施工設(shè)計(jì)是根據(jù)已批準(zhǔn)的技術(shù)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行，應(yīng)完成全部施工圖紙，并作為接觸網(wǎng)工程施工的依據(jù)。 第二節(jié) 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的原始資料 接觸網(wǎng)工程是一項(xiàng)復(fù)雜的多專業(yè)配合的技術(shù)工程，與許多學(xué)科和工程都密切相關(guān) 有些工程數(shù)據(jù)是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的依據(jù)和先決條件。、一般進(jìn)行接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)具備下列主要資料： 氣象資料：大氣溫度 、 最大風(fēng)速 、 覆冰厚度 、 雷電活動資料和用于確定設(shè)計(jì)計(jì)算的其他氣象資料。 線路資料： 區(qū)間線路平縱斷面圖，車站平面圖 (含地下設(shè)施 )；標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖，平剖面縮圖；正線軌道類型、軌道標(biāo)準(zhǔn)高度、線路超高及道床厚度復(fù)線區(qū)段線距表、既有線 (單線 )撥距表；沿線電纜、管道理設(shè)位置道口表及機(jī)械化養(yǎng)護(hù)平臺。 行車供電資料 。 橋梁隧道資料：大、中橋梁總表；大、中橋梁總布置圖、墩臺類型；區(qū)間線路建筑物位置 及凈空尺寸；小橋涵表；隧道 (包括明洞、棚洞 )總表；隧道斷面設(shè)計(jì)圖；隧道內(nèi)預(yù)留錨段關(guān)節(jié)位置及斷面圖；跨線橋、天橋等資料。 地質(zhì)資料：地形特點(diǎn)及挖、填方狀態(tài)；個(gè)別路基設(shè)計(jì)地段表。 信號資料。 站場資料：站場表及車站類型；站場平面圖；電化股道表；站線軌道類型及高度；站場橫斷面圖；站內(nèi)平交道、平過道及地道表。 概算資料 、 其他資料 、 向相關(guān)專業(yè)提供的配合資料。 第三節(jié) 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)階段 (或設(shè)計(jì)程序 )分，有初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。但從設(shè)計(jì)內(nèi)容上講，有設(shè)計(jì)計(jì)算、平面設(shè)計(jì)、設(shè)備選 擇和技術(shù)校驗(yàn)等。 設(shè)計(jì)計(jì)算 接觸網(wǎng)是一種復(fù)雜的供電設(shè)備。為了保證安全運(yùn)營，使之既具有經(jīng)濟(jì)性，又有一定電氣化鐵道技術(shù)畢業(yè)論文 28 的可靠性，所以要進(jìn)行一系列的計(jì)算。包括氣象條件及負(fù)載計(jì)算、懸掛導(dǎo)線的張力與弛度計(jì)算、跨距許可長度的計(jì)算、錨段長度的計(jì)算以及安裝曲線的計(jì)算等。 平面設(shè)計(jì) 平面設(shè)計(jì)是接觸網(wǎng)平面布置的統(tǒng)稱，它比平面布置的內(nèi)容更加廣泛，除了平面圖的工作以外，還包括設(shè)備選擇，一系列的計(jì)算及必要的復(fù)測、核查及校驗(yàn)，最后得到平面布置圖，接觸網(wǎng)平面圖是工程單位進(jìn)行施工的依據(jù)。平面設(shè)計(jì)包括許多復(fù)雜的內(nèi)容，如地形、地 理、地貌、地質(zhì)以及錯(cuò)綜復(fù)雜、變化多端的線路條件。每一條線路、每一個(gè)站場都各不相同，有時(shí)相差還很大，因此要一個(gè)站場一個(gè)站場地設(shè)計(jì)，一個(gè)區(qū)間一個(gè)區(qū)間地進(jìn)行。重復(fù)性的勞動中伴隨著許多思維性的創(chuàng)造，是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)而又非常復(fù)雜的工作，也是一項(xiàng)非常重要的工作。 設(shè)備選擇 接觸網(wǎng)電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的類型很多，應(yīng)廣泛調(diào)研，擇優(yōu)購用。電氣設(shè)備包括隔離開關(guān)、避雷器、吸流變壓器、電分相及分段絕緣器等。機(jī)械設(shè)備有支柱、腕臂以及定位裝置等。除此之外，還有許多線材的選型，如接觸線、承力索以及其他器材等。 技術(shù)校驗(yàn) 技術(shù)核驗(yàn)包 括兩個(gè)方面：其一是強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面的校核，如腕臂強(qiáng)度校驗(yàn)、反定位的主定位管以及曲線內(nèi)側(cè)的壓管穩(wěn)定性校驗(yàn)等；另外，還有支柱的穩(wěn)定性、基礎(chǔ)的抗傾覆的穩(wěn)定性校驗(yàn)等。其二是技術(shù)性能方面的校驗(yàn)，如緩和曲線區(qū)段接觸線最大偏移值、道岔附帶曲線以及特殊區(qū)段最大跨距接觸線偏移值的校驗(yàn)，以及錨段長度張力增量和在溫度變化時(shí)吊弦最大橫向及縱向偏角的校驗(yàn)等。 電氣化鐵道技術(shù)畢業(yè)論文 29 第四章 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ) 溫接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算是技術(shù)設(shè)計(jì)工作確定技術(shù)原則的重要依據(jù)，是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工作的主要內(nèi)容。 第一節(jié) 氣象條件的確定 一、 概述 接觸網(wǎng)是置 于鐵路沿線的供電裝置，它要經(jīng)受一切自然條件的影響，主要有風(fēng)吹 、日曬 (氣溫 )、雨淋和覆冰等。氣象資料是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)最原始，也是最重要的資料。氣象資料齊備與否以及它所選擇的數(shù)值是否合適，對接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量有很大影響。 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中所用到的氣象資料包括：最高溫度、最低溫度、接觸線無弛度時(shí)的溫度、吊弦及定位器處于正常位置時(shí)的溫度、最大風(fēng)速及其出現(xiàn)時(shí)的溫度、線索覆冰厚度、覆冰時(shí)的風(fēng)速及溫度，此外還有線路橫跨河灘及山谷時(shí)的最大風(fēng)速等。 為設(shè)計(jì)工作的方便，開展設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)花工作，我國在 1972 年進(jìn)香的全國社稷規(guī)范改革中，將全國 劃分為九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)（見表 41）。表 41 所列的九個(gè)區(qū)域大體所屬范圍劃分如下： Ⅰ 區(qū)為南方沿海易受臺風(fēng)影響的地區(qū)，如浙江，福建東部，廣東，廣西沿海地區(qū)等； Ⅱ 區(qū)指華東大部分地區(qū)，包括安徽，山東，江蘇大部分地區(qū)； Ⅲ 區(qū)包括西南不的非重冰地區(qū)，以及福建，廣東等受臺風(fēng)影響較弱的地區(qū)； Ⅳ 區(qū)包括西北搭補(bǔ)風(fēng)地區(qū)，華北及京，津，唐等地區(qū)； Ⅴ 區(qū)適用于華東，中南和西南三個(gè)地區(qū)的廣大山區(qū)； Ⅵ 區(qū)指湖北，湖南，河南，以及華北平原的大部分地區(qū)； Ⅶ 區(qū)適用于寒潮風(fēng)很強(qiáng)的地帶，如東北大部分地區(qū)，河北承德，張家口一帶； Ⅷ 區(qū)適用于 覆冰嚴(yán)重的地區(qū)，如上凍，河南的大部分地區(qū)，湘中粵北重冰地帶； Ⅸ 區(qū)指云貴高原重冰地區(qū)。 二、 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算氣象條件的確定 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)計(jì)算氣象條件要求較高，在設(shè)計(jì)計(jì)算前需要向所設(shè)計(jì)的電氣化區(qū) 電氣化鐵道技術(shù)畢業(yè)論文 30 表 41 標(biāo)準(zhǔn)典型氣象區(qū) 氣象區(qū) 計(jì)算條件 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ 大 氣 溫 度 （℃） 最高 . +40 最低 5 10 10 20 10 20 40 20 20 覆冰 — 5 最大風(fēng)速 +10 +10 5 5 +10 5 5 5 5 安裝 0 0 5 10 5 10 15 10 10 大氣過電壓 +15 內(nèi)部過電壓年平均氣溫 +20 +15 +15 +10 +15 +10 5 +10 +10 風(fēng) 速 （ m/s） 最大風(fēng)速 35 30 25 25 30 25 30 30 30 覆冰 10 15 安裝 10 大氣過電壓 15 10 內(nèi)部過電壓 179。 最大風(fēng)速（不低于 15m/s） 覆冰厚度（ mm） — 5 5 5 10 10 10 15 20 覆冰的密度 (kg/m3) 900 段沿線 的氣象部門，供電部門，鐵路通信部門等收集和查詢有關(guān)資料，并參考典型氣象電氣化鐵道技術(shù)畢業(yè)論文 31 區(qū)加以分析研究和綜合考慮確定，一般計(jì)算氣象條件確定和選擇的方法如下： 最大風(fēng)速 maxv 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)用最大計(jì)算風(fēng)速，應(yīng)采用距地面十米高處，十五年一遇的平均最大值。關(guān)于最大風(fēng)速的計(jì)算方法有：平均法，變通法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。而數(shù)理統(tǒng)計(jì)法是求最大計(jì)算風(fēng)速出現(xiàn)的頻率，所以又稱頻率法。 最高溫度 maxt 與最低溫度度 mint 最高溫度與 最低溫度，應(yīng)根據(jù)檢錄通過地區(qū)的實(shí)際極限溫度并參考典型的氣象區(qū)來確定。為便于計(jì)算在數(shù)值上應(yīng)取與極限溫度接近的 5 之整數(shù)倍數(shù)的數(shù)值。 最大風(fēng)速出現(xiàn)時(shí)的溫度 vt 最大風(fēng)速出現(xiàn)時(shí)的溫度因地而不同，即便在一個(gè)地區(qū)，也有時(shí)高，有時(shí)低，故不易選出合適的數(shù)值 ，一般的選取風(fēng)速大而出現(xiàn)次數(shù)多的月份的溫度平均值。在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料并參考典型氣象區(qū)的取值確定 接觸線無弛度時(shí)的溫度 0t 吊弦及定位器處于正常位置時(shí)的溫度 dt 覆冰厚度 b 接觸線和承力索的覆冰厚度 線索覆冰時(shí)的風(fēng)速 bv 。 第二節(jié) 計(jì)算負(fù)載的確定 計(jì)算負(fù)載分為水平負(fù)載和垂直負(fù)載 垂直負(fù)載對于簡單懸掛，包括本身重量和接觸線的覆冰負(fù)載等； 水平負(fù)載包括風(fēng)負(fù)載和吊弦偏斜所造成的負(fù)載，以及承力索，接觸線的由于之字力和曲線力以及下錨力作用下對支柱和支持裝置所形成的水平分力。 一、 自重負(fù)載 自重負(fù)載的表達(dá)式為 g =S γ Hg 179。 910? 式（ 41） 式中 g —線索單位長度重力負(fù)載（ kN/m）； S —線索的橫截面積 (mm2)； Hg —自由落體重力加速度 (m/s2)； 電氣化鐵道技術(shù)畢業(yè)論文 32 γ—所求線索的密度 (kg/m3)。 在垂 直負(fù)載中，應(yīng)考慮吊弦及線夾的重力負(fù)載。通常把它換算為單位長度重力負(fù)載，取為 ?? kN/m。 二、 冰負(fù)載 接觸線與受電弓相互有摩擦，固在計(jì)算時(shí)將其厚度折算為承力索覆冰厚度的一半。承力索的覆冰厚度認(rèn)為是圓筒形的，且全線覆冰厚度相等。其方向垂直，按其作用的時(shí)間 屬瞬時(shí)負(fù)載。 三、 風(fēng)負(fù)載 在進(jìn)行電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，如無當(dāng)?shù)貙?shí)際觀測資料，可以充分利用全國基本風(fēng)壓分布圖給出的條件。但是考慮到投資和回收期的關(guān)系，對于最大風(fēng)速的保證率要求不同。因此，對于以一般空曠平坦地面、離地 面 10 m高統(tǒng)計(jì)得到的 30 年一遇的 10min平均最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)壓，可以乘以調(diào)整系數(shù)得出相應(yīng)不同重現(xiàn)期的風(fēng)壓。 在具有當(dāng)?shù)仫L(fēng)速觀測資料時(shí)，接觸網(wǎng)懸掛線索的風(fēng)負(fù)載可由下式確立 aKdlvP ? sinθ 式（ 42） 式中 P— 線索所受的實(shí)際風(fēng)負(fù)載（ kN)； a — 風(fēng)速不均勻系數(shù) (見表 42)； K — 風(fēng)負(fù)載體型系數(shù) (見表 43)； d — 線索的直徑 (mm)； l — 接觸懸掛跨距 (m)； v — 設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)速 (m／ s)； θ— 風(fēng)向與線路方向的夾角。 表 42 風(fēng)速不均勻系數(shù) 計(jì)算風(fēng)速 (m／ s) 20 以下 20～ 30 31～ 35 35 以上 a 式 (42)是表示一個(gè)跨距內(nèi)線索所受的實(shí)際風(fēng)負(fù)載。在計(jì)算時(shí)，風(fēng)向與線路方向 的角一般取 θ=90176。， sinθ=1。同時(shí)為了 總是先求單位長度的風(fēng)負(fù)載。當(dāng)把 l 取為 l m時(shí)，則式 (42)可變?yōu)閱挝婚L度風(fēng)負(fù)載的公式，即 62 ??? da K vP 式（ 43） 電氣化鐵道技術(shù)畢業(yè)論文 33 式中， P 為單位長度的風(fēng)負(fù)載，單位為 kN／ m,其余符號同前。在計(jì)算線索的強(qiáng)度時(shí)，實(shí)際的受風(fēng)負(fù)載應(yīng)考慮風(fēng)速不均勻系數(shù) (見表 43)。 對于支柱所受的風(fēng)負(fù)載，應(yīng)換成公式 計(jì)算 表 43 風(fēng)負(fù)載體形系數(shù) 320 106 1 ??? K F vP 式（ 44） 式中 0P — 支柱風(fēng)負(fù)載 (kN)； K — 風(fēng)負(fù)載體型系數(shù) (見表 523)； F — 塔身迎風(fēng)面的構(gòu)件投影面積（㎡）； v — 設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)速 (m／ s)。 第三節(jié) 全補(bǔ)償鏈形懸掛的安裝曲線 對于全補(bǔ)償鏈形懸掛，不僅在接觸線下錨處沒有補(bǔ)償裝置，在承力索兩端也沒有補(bǔ)償裝置，因此，可以近似地認(rèn)為接觸線張力 jT 和承力索張力 cT 均近似為常數(shù) (不考慮因溫度變化形成的張力增量 )。在溫度變化時(shí)，接觸線、承力索雖然也伸長 (或縮短 )，由于沒有補(bǔ)償器，它們的張力不受溫度變化的影響，其弛度也可認(rèn) 為與溫度變化無關(guān) (實(shí)際受張力增量的影響，弛度也會有相應(yīng)變化 )。 全補(bǔ)償鏈形懸掛，在無附加負(fù)載 (覆冰 )時(shí)，認(rèn)為接觸線呈無弛度狀態(tài)，此時(shí)承力索弛度可由下式?jīng)Q定 0F = ZlWi820 =ciTlq820 式（ 45） 式中 il — 錨段內(nèi)的實(shí)際跨距值 (m)； Z — 承力索換算張力 (kN)； 電氣化鐵道技術(shù)畢業(yè)論文 34 cT — 承力索最大許用張力 (kN)； 0q — 鏈形懸掛合成自重負(fù)載 (kN/m)； 0W — 鏈形懸掛換算負(fù)載。 由式 (44)可知，全補(bǔ)償鏈形懸掛承力索弛度 0F ，在跨距一定時(shí)，由懸掛的負(fù)載 0q 和承力索張力 cT 決定。在常溫下，若不考慮冰、風(fēng)等附加負(fù)載的影響， 0q 和 cT ；均近似地被認(rèn)為是常數(shù)，而承力索弛度 0F 是不變的，但它的大小由補(bǔ)償器給定的承力索張力 cT決定。 隨著大氣溫度的變化，承力索和接觸線會發(fā)生線性伸長 (或縮短 )。為了不使承力索和接觸線在最高溫度時(shí)，因補(bǔ)償器墜砣著地而失去補(bǔ)償作用及在最低溫度時(shí)補(bǔ)償裝置因卡住滑輪而發(fā)生事故， 一般根據(jù)錨段長度的不同，計(jì)算出在極限范圍內(nèi)墜砣串的安裝高度，稱為全補(bǔ)償鏈形懸掛墜砣安裝高度曲線，如圖 41 所示。安裝曲線通常是受上端和下端兩端控制，由于我國疆域遼闊，南北方的極限溫度的溫差較大，一般在北方由上端控制，計(jì)算出 xa 的安裝距離 (墜砣頂部至滑輪組 )；在南方由下端距地面的安裝高度 xb 控制，其安裝曲線是表示墜砣串底部至基礎(chǔ)面 (鋼筋混凝土支拄為至地面 )的高度，計(jì)算公式為 xb = minb +n θl +n l α ( xtt ?max )