【導(dǎo)讀】工作狀態(tài)，安全可靠的向電力機(jī)車供電，對于保證鐵路運(yùn)輸暢通無阻有著重大意義。關(guān)于站場接觸網(wǎng)平面布置圖的設(shè)計(jì)計(jì)算，如氣象條件與懸掛形式的確定，負(fù)載計(jì)算，圖表格欄部分與并對本設(shè)計(jì)做了最后總結(jié)性說明。本設(shè)計(jì)繪制出了大沙坪車站接觸網(wǎng)的CAD平面布置圖與供電平面圖。課題研究目的意義··················································································1. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀····························································&#183

　　

【正文】 狀上課分為直管式定位器、彎管式定位器、特型定位器等數(shù)種，一般均采用直管式定位器。 在曲線區(qū)段上，由于線路的 外軌超高，機(jī)車受電弓隨之向曲線內(nèi)側(cè)發(fā)生傾斜，為避免定位器碰撞受電弓，要求定位器具有一定的傾斜度，其傾斜度規(guī)定在 1:5~1:10之間。 定位器部分規(guī)格型號如表 41 所示。由下表數(shù)據(jù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)要求，可選擇定位器型號為 1/2 的定位管。 表 41 直管定位器規(guī)格型號表 類別 定位管類型 焊接套筒形式 定位器鋼管外徑(mm) 安裝傾斜度 總長(mm) 單件重量(kg) 備注 直管定位器 1/2 有環(huán) 1:10 970 直線或R1000m曲線定位 3A/4 無環(huán) 1:10 970 R≤1000m曲內(nèi)反定位 3B/4 無環(huán) 1:6 1145 軟橫跨定位 正定位和反定位 正定位用于直線區(qū)段或半徑在 12004000m 的曲線區(qū)段的支柱定位，如圖 42 所示。 反定位用于曲線內(nèi)側(cè)支柱或直線區(qū)段拉出值方向與支柱位置相反的支柱定位，如圖 43 所示。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 42 正 定位結(jié)構(gòu) 圖 圖 43 反定位結(jié)構(gòu) 組合定位 組合定位是指在一個(gè) 支柱上完成兩組以上接觸懸掛 定位的定位形式。轉(zhuǎn)換柱、中心柱 等 的定位均為組合定位， 分別 如圖 44，圖 45 所示。 圖 44 轉(zhuǎn)換柱 組合定位 圖 45 中心柱組合定位 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 支柱負(fù)載計(jì)算 與校驗(yàn) 柱的負(fù)載是支柱在工作狀態(tài)下所承受的垂直負(fù)載和水平負(fù)載的統(tǒng)稱。支柱負(fù)載越大，支柱基底面處所受的彎矩也越大。支柱的負(fù)載計(jì)算，就是計(jì)算基底面處可能出現(xiàn)的最大彎矩值，其目的是根據(jù)計(jì)算結(jié)果來選擇適當(dāng)容量的支柱。我們通常所說的支柱容量，是指支柱本身所能承受的最大許可彎矩值。一個(gè)支柱容量的大小，是指承載能力的大小，它取決于支柱的自身結(jié) 構(gòu)。 支柱的最大彎矩，除了與支柱所在的位置、支柱類型、接觸懸掛類型、線索懸掛高度、支柱跨距及支柱側(cè)面限界有關(guān)外，還與計(jì)算氣象條件有直接關(guān)系。最大彎矩可能出現(xiàn)在最大風(fēng)速、最大附加負(fù)載 (覆冰 )或最低溫度的時(shí)候。在計(jì)算最大彎矩時(shí)，一般應(yīng)對三種氣象條件進(jìn)行計(jì)算，取其中最大值作為選擇支柱容量的依據(jù)。一般來說，支枝的最大計(jì)算彎短多發(fā)生在最大風(fēng)速及最大冰負(fù)載時(shí)。 進(jìn)行支柱負(fù)載計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)支柱懸掛類型，按水平負(fù)載和垂直負(fù)載分別計(jì)算。 (1)垂直負(fù)載 ① 懸掛結(jié)構(gòu)自置負(fù)載 0Q 懸掛結(jié) 構(gòu)包括支持裝置、定位裝置、絕緣部件及其他相應(yīng)懸掛零件的重量，在覆冰時(shí)，還應(yīng)包括冰重 0bQ 。 ② 鏈形懸掛的自重 lnq0 鏈形懸掛包括承力索及接觸線的重量；在覆冰時(shí)，還應(yīng)包括覆冰負(fù)載，即 lnglnqQ bg 00 ?? (41) 式中， n ―― 懸掛數(shù)目； 0q ―― 鏈形懸掛 單位長度自重負(fù)載 (kN／ m)； 0bg ―― 錐形懸掛單位長度覆冰負(fù)載 (kN／ m) l―― 跨距長度 (m)。 (2)水平負(fù)載 ① 支柱本身的風(fēng)負(fù)載 支柱的風(fēng)負(fù)載由下式?jīng)Q定，即 : 260 0 .6 1 5 1 0P a K v d ??? (42) 式中， P ―― 支柱風(fēng)負(fù)載 (kN)； K ―― 風(fēng)負(fù)載體型系數(shù)； 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)。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 ② 線索傳給支柱的風(fēng)負(fù)載 線索傳給支柱的風(fēng)負(fù)載包括：接觸線的風(fēng)負(fù)載 jp ；承力索的風(fēng)負(fù)載 cp ；附加導(dǎo)線 (回流線、供電線及加強(qiáng)導(dǎo)線等 )的風(fēng)負(fù)載 fp ； 線索傳給支柱的風(fēng)負(fù)載由下式?jīng)Q定，即 ： ldVKP ?????? ? ? (43) 式中 l 為跨距長度，其實(shí)際長度為支柱所在兩側(cè)跨距長度之半，即 2)( 39。ll? 。為計(jì)算簡便，在直線區(qū)段取跨距最大值，在曲線區(qū)段取最大跨距允許值，而系數(shù) K 和 ?分別參見表 22 和表 32。 ③ 曲線形成的水平分力 線索在曲線區(qū)段布置時(shí)呈折線形狀。在支柱點(diǎn)處因線索改變方向而產(chǎn)生指向曲線內(nèi)側(cè)的水平分力，由 曲線形成的水平分力 RlTPR? (44) 當(dāng)支柱兩側(cè)跨距值不相等時(shí)，則 )22( 39。 RlRlTPR ?? (45) ④ 之字值形成的水平分力 圖 45 接觸線之字形布置 接觸線在直線區(qū)段時(shí)是之字形布置，因而產(chǎn)生水平分力，簡稱之字力，如圖 45所示。 在支柱兩側(cè)的跨距，均以最大跨距考慮，對支柱形成的之字力為 2?ZjPT?? sin? laTj ??? 4 (46) ⑤ 下錨分力 接觸線或承力索下錨時(shí)，錨支對線路垂直方向?qū)a(chǎn)生水平分力，簡稱下錨分力，當(dāng)在曲線區(qū)段上時(shí)，因有曲線力同時(shí)存在，與在直線區(qū)段上時(shí)的求法不盡相同，應(yīng)分別確定。錨支水平分力的大小可以用求之字水平力的方法確定。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 直線區(qū)段上的下錨水平分力 : ta nM BP T T l?? ? ? ? ? ? (47) 若為同側(cè)下錨，轉(zhuǎn)換支柱所受的下錨水平分力為 : lBTPM 11 ?? (48) 若為異側(cè)下錨，轉(zhuǎn)換支柱所受的下錨水平分力為 : lBTPM 22 ?? (49) 式中 1B 、 2B 的取值視錨段關(guān)節(jié)的類型而異。 對于非絕緣轉(zhuǎn)換支柱 : ??? ACXB (410) 2 ??? ACXB (411) 對于絕緣轉(zhuǎn)換支柱 : ??? ACXB (412) 2 ??? ACXB (413) 式中， CX 代表支柱側(cè)面限界； A 表示錨柱地面處寬度。 在曲線區(qū)段上的下錨水平分力 在曲線區(qū)段上，對于轉(zhuǎn)換支柱的受力參考直線區(qū)段上下錨水平分力公式，并考慮錨柱在曲線內(nèi)外側(cè)的位置可得 : )2( lbRlTPM ?? (414) 式中，負(fù)號表示轉(zhuǎn)換支柱和錨柱同時(shí)位于曲線側(cè)的情況；正號表示因下錨而產(chǎn)生之水平力與曲線力方向一致。則轉(zhuǎn)換支柱 所受的總水平力為 : 39。39。1 1 2 ()RM R R R M l l bP P P P R Rl?? ? ? ? ? ? (415) 中間支柱、轉(zhuǎn)換支柱及錨支柱等由于懸掛的數(shù)目不一樣，受力條件也不盡相同，因此，支柱的計(jì)算負(fù)載也是不相同的。為了經(jīng)濟(jì)合理地使用支柱，應(yīng)該是承受負(fù)載大時(shí)使用大容量的支柱；負(fù)載小時(shí)使用小容量的支柱。各種支柱的負(fù)載除與懸掛條件有關(guān)外，還受氣象條件的影響。在選擇支柱之前，對不同類型的支柱應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定其負(fù)載。進(jìn)行支柱負(fù)載計(jì)算時(shí)，一般是先假定一個(gè)已知的支柱類型。根據(jù)懸掛結(jié)構(gòu)和氣象石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 條 件，進(jìn)行各力的分析計(jì)算，找出各力的力臂關(guān)系，求出各力對支柱地面處的力矩之和，則此總力矩即為選據(jù)支柱容量的依據(jù) [3]。 中間柱容量校驗(yàn) 假設(shè) 中 間 支柱型號為 388 7 2 6H ..? ，跨距為 60m。 相關(guān)參數(shù)的確定及計(jì)算： 支柱地面以上的高度 H=； 接觸線至地面的高度 Hj=6450mm； 接觸懸掛的結(jié)構(gòu)高度 h=1400mm； 承力索至地面高度 Hc=Hj+h=6450+1400=7850mm； 支柱的側(cè)面限界 CX=； 懸掛點(diǎn)至支柱中心水平距離 Z H38 支柱 的 a=267mm，拉桿長度為 1600mm，則： 11 6 0 0 2 6 7 1 7 3 4 m m2Z ? ? ? ? (416) 接觸懸掛垂直負(fù)載 Qg，包括承力索、接觸線、吊弦線夾和冰負(fù)載重量。 mkN lnqlnqQ bg / 160)(3330? ??????????????? (417) 接觸懸掛支持及定位裝置負(fù)載 Q0 腕臂、拉桿、定位管為正定位管、定位器為型號， XWP26 型懸式絕緣子質(zhì)量為， QBN125 型質(zhì)量為 16kg 則： 30 ( 1 2 2 . 7 9 1 . 1 2 1 . 5 1 5 . 5 1 6 ) 9 . 8 1 1 0 0 . 3 8Q k N?? ? ? ? ? ? ? ? ? (418) 支柱的風(fēng)負(fù)載 0P 支柱的受風(fēng)面積 F 為 ,v 為 25ms。 kN K F vP z 2 2 3232? ????????? (419) 接觸線風(fēng)負(fù)載 jp kNlPP jvj 3 ?????? ? (420) 承力索風(fēng)負(fù)載 cp 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 mkNlPP cvc / 3 ?????? ? (421) 接觸線之字力 P之 j 0 . 34 4 2 7 0 . 5 4 k N60aPT l? ? ? ? ? ?之 (422) 找出各力對支柱地面中點(diǎn)處的力臂，求出力矩，合力矩之和即為所計(jì)算的支柱負(fù)載。 0011( ) (22( 4 8 ) 34 ( 6 4) 5 5 5 g j j c c zM Q Q Z P P H P H P Hk N m? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???之 ） (423) 因此，選中 間 柱為 ? 是符合設(shè)計(jì)要求的。 轉(zhuǎn)換 柱容量校驗(yàn) 假設(shè)支柱型號為 ? ，跨距為 65m (1) 相關(guān)參數(shù)的確定和計(jì)算 支柱的側(cè)面限界 CX=； 懸掛點(diǎn)至支柱中心水平距離 Z H78 支柱的 a=413mm，拉桿長度為 1600mm，則 11 6 0 0 4 1 3 1 8 0 6 .5 m m2Z ? ? ? ? (424) 接觸懸掛垂直負(fù)載 Qg 3 3 30 2 4 . 6 5 1 0 6 5 1 (6 . 6 5 1 0 2 . 6 9 1 0 ) 6 5 22 . 8 2 /gbQ n q l n q lk N m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??(425) 接觸懸掛及定位裝置負(fù)載 0Q kNQ )( 50 ?????????? ? (426) 接觸線風(fēng)負(fù)載 jp 35 . 9 8 1 0 6 5 0 . 3 9j j vP P l k N?? ? ? ? ? ? (427) 承力索風(fēng)負(fù)載 cp 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 35 . 8 1 1 0 6 5 0 . 3 8 /c c vP P l k N m?? ? ? ? ? ? (428) 支柱的風(fēng)負(fù)載 zP 支柱的受風(fēng)面積 F 為 ,K 為 ， v 為 25ms。 kN K F vP z 2 2 3232? ????????? (429) 接觸線之字力 P之 j 0 . 1 54 4 2 7 0 . 2 5 k N65aPT l? ? ? ? ? ?之 (430) 承力索之字力 cP之 3 3 0 . 1 52 1 0 . 1 5 k N65cc aPT l ?? ? ? ? ?之 (431) 下錨支接觸線的下錨力 MjP 1 . 0 5 2 . 6 1 . 0 52 7 1 . 5 265M j j CXP T k Nl??? ? ? ? (432) 下錨支承力索的下錨力 McP 1 . 0 5 2 . 6 1 . 0 52 1 1 . 1 865M c c CXP T k Nl??? ? ? ? (433) 接觸線曲線力 RjP 652 7 0 . 7 0 22500R j j lP T k NR? ? ? ? (434) 承力索曲線力 RcP 652 1 0 . 5 4 62500R c c lP T k NR? ? ? ? (435) 另外，其它參數(shù)同中間柱參數(shù)相同。 找出各力對支柱地面中點(diǎn)處的力臂，求出力矩，合力矩之和即為所計(jì)算的支柱負(fù)載 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 0 0 1 2121( ) ( ( ) ( )21( ) ( ) ( )21( ) ( ) ( ) ( 6. 45 )21( ) ( ) ( )2g j j j M j jc c z c M c c R j j R c ccM Q Q Z P P H P P HP P H P H P P H P H P H? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??之之） k N m? ? ??? (436) 因此，選 轉(zhuǎn) 換柱為 ? 是符合設(shè)計(jì)要 求的。 錨 柱容量校驗(yàn) 假設(shè)支柱型號為 25048 ??H ，跨距為 65m。 (1)相關(guān)參數(shù)的確定和計(jì)算 查表得， H48250 支柱的 a=400mm，拉桿長度為 1600mm。 懸掛點(diǎn)至支柱中心水平距離 11 6 0 0 4 0 0 1 8 0 0 m m2Z ? ? ? ? 接觸懸掛垂直負(fù)載 Qg，包括承力索，接觸線，吊弦線夾重量。 3 3 30 2 4 . 6 5 1 0 6 5 1 (6 . 6 5 1 0 2 . 6 9 1 0 ) 6 5 12 . 0 4 /gbQ n q l n q lk N m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? (437) 接觸懸掛支持及定位裝置 負(fù)載 Q0= 接觸線風(fēng)負(fù)載 jp 35 . 9 8 1 0 6 5 0 . 3 3j j vP P l k N?? ? ? ? ? ? (438) 承力索風(fēng)負(fù)載 cp 35 . 8 1 1 0 6 5 0 . 3 2 /c c vP P l k N m?? ? ? ? ? ? (439) 支柱的風(fēng)負(fù)載 P0 支柱的受風(fēng)面積 F 為 ,查表得， K 為 ， v 為 25ms。 2 3 2 30 . 6 2 5 1 0 0 . 6 2 5 1 . 3 2 . 2 1 2 5 1 0 1 . 1 2zP K F v k N??? ? ? ? ? ? ? ? (440) 接觸線之字力 P之 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 j 0 . 1 54 4 2 7 0 . 2 9 k N65aPT l? ? ? ? ? ?之 (441) 承力索之字力 cP之 cc 3 3 0 . 1 52 1 0 . 1 7 k N65aPT l ?? ? ? ? ?之 (442) 接觸線曲線力 PRj 652 7 0 . 5 92500R j j lP T k NR? ? ? ? (443) 承力索曲線力 PRc 652 1 0 . 4 62500R c c lP T k NR? ? ? ? (444) 墜陀傳遞的拉力 kNP j 12?墜 kNP c 6?墜 找出 各力對支柱地面中點(diǎn)處的力臂，求出力矩，合力力矩之和即為所計(jì)算的支柱負(fù)載，即： mkNmkNHPHPHPHPPPZM jczcRjjg?????????????????????????????4822)(2)()2()(21)()21(00 之mkNmkN HPHPM cj ???? ??????? 250152 )( 墜墜 (445) 通過對支柱容量的校驗(yàn)，所 選擇的 支柱容量符合設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 第 5章 表格欄及相應(yīng)說明 完成跨距劃分、支柱編號、錨段劃分后、拉出值確定后就可以繪制 CAD 平面圖了對于 CAD 平面圖不光要有以上內(nèi)容還要有相 關(guān)的表格和說明，包括側(cè)面限界、支柱類型、地質(zhì)條件、基礎(chǔ)選擇、和安裝圖號。同時(shí)要在 CAD 圖上列出所有選擇的器件的型號和使用的數(shù)量。 側(cè)面界限 側(cè)面限界是要確定支柱的橫向位置，實(shí)際上是在跨距已確定的情況下，確定支柱的絕對坐標(biāo)。 為了確保行車安全，要求接觸網(wǎng)支柱及其他電氣裝置的建筑物不得侵入《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定的鐵路接近限界。根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路建筑限界》國際 建筑接近限界的規(guī)定，直線上建筑接近限界寬度為 2440mm。但在機(jī)車走行線上允許降為 20xxmm。 目前在設(shè)計(jì)中，有接觸網(wǎng)支柱內(nèi)緣至線路中心線 的距離，習(xí)慣上被稱為 “支柱側(cè)面限界 ”，用符號 CX 表示。實(shí)際上，為安全起見，支柱側(cè)面限界的設(shè)計(jì)取值比建筑接近限界的規(guī)定值要大，其常用值見表 51。 表 51 支柱側(cè)面限界選用表 曲線半徑 (m) 200 300～ 599 600～ 1000 10