电气化铁道接触网课程设计.doc

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1、课程名称：接触网课程设计设计题目： 接触网九区平面设计 院 系： 电 气 工 程 系 专 业： 铁道电气化 年 级： 2007 级 学 号： 姓 名： 指导教师： 王 老 师 西南交通大学峨眉校区 年 月 日接触网课程设计一、 原始资料1悬挂形式：正线全补偿简单链形悬挂，站线半补偿简单链形悬挂。2气象条件：学号尾数1的为第一典型气象区，学号尾数2的为第二典型气象区，学号尾数3的为第三典型气象区，学号尾数4的为第四典型气象区，学号尾数5的为第五典型气象区，学号尾数6的为第六典型气象区，学号尾数7的为第七典型气象区，学号尾数8的为第八典型气象区，学号尾数0、9的为第九典型气象区。3悬挂数据：学号尾

2、数0、1的结构高度为1.1米，学号尾数2的结构高度为1.2米，学号尾数3的结构高度为1.3米，学号尾数4的结构高度为1.4米，学号尾数5的结构高度为1.5米，学号尾数6、7的结构高度为1.6米，学号尾数8、9的结构高度为1.7米。 站线：承力索GJ70，Tcmax=1500kg； 接触线TCG100,Tjm=1000kg。 正线：承力索GJ70，Tjm=1500kg； 接触线TCG100,Tjm=1000kg。 e=8.5m4土壤特性: （1）女生：安息角（承载力）=30，挖方地段。（2）男生：安息角（承载力）=30，填方地段。二、设计内容1负载计算2最大跨距计算3半补偿链形悬挂安装曲线计算4

3、半补偿链形悬挂锚段长度及张力增量曲线决定5平面设计（1）基本要求（2）支柱布置（3）拉出值及之字值标注（4）锚段关节（5）咽喉区放大图（6）接触网分段6站场平面表格填写侧面限界、支柱类型、地质情况、基础类型、拉杆及腕臂/定位管及定位器、安装参考图号三、验算部分1各种类型支柱校验2缓和曲线跨距校验四、使用图纸按学号最后两位相加之和末位数使用站场0-站场9的图纸五、课程设计于第七周末交，延期交以不及格论处，特殊情况申请延期除外。第一章 接触网的负载计算各种气象条件下悬挂负载的计算：原始资料：1）悬挂形式：正线全补偿链型悬挂，站线半补偿链向悬挂 2）气象条件：第九典型气象区 3）悬挂数据：结构高度为

4、1.1m 站线：承力索GJ70，=1500kg； 接触线TCG100, =1000kg。 正线：承力索GJ70， =1500kg； 接触线TCG100, =1000kg。 e=8.5m4）土壤特性：安息角（承载力）为300，填方地段1、气象条件： =40；=-20；=-5；=30m/s； =15m/s；b=20mm;；（查标准典型气象区表）2. 线索条件：承力索GJ-70： =1500Kg； =10%； =0.615Kg/m；dc=11mm；s=72.20mm2 接触线TCG-100： =1000kg：；=15%；A=11.8mm；B=12.8mm；=0.89kg/m，=0.05kg/m。风速

5、不均匀系数 ： =0.85（查风速不均匀系数表）风载体型系数： K=1.25（查风负载体型系数表）计算过程：1.垂直负载：在计算冰负载时，因接触线与受电弓互相有摩擦，故在计算是将其厚度折算为承力索覆冰厚度的一半。承力索的覆冰厚度认为是圆筒形的，且全线覆冰厚度相等。对于接触线的覆冰重力负载，在计算时忽略其横截面的沟槽形状，认为是圆形的，对于接触线取平均直径1）接触悬挂的自重负载（无冰.无风的合成负载）：2).承力索冰负载： 3).接触线冰负载：4.)接触悬挂的冰负载：2.水平负载：接触网悬挂线索的风负载计算公式： （1-1）该式是表示一个跨距内的线索所受的实际风负载。在计算式，风向与线路方向的夹

6、角一般取。同时，为计算方便，通常总是先求单位长度的风负载。当把取1时，接触网悬挂线索的风负载公式可变为单位长度风负载公式，即1）.承力索最大风负载;2）.接触线最大风负载: 3）.承力索覆冰风负载 4）.接触线覆冰风负载 3.合成负载： 在线索同时承受垂直负载和水平负载时，合成负载时它们的几何和。在计算链形悬挂的合成负载时（对承力索而言），其接触线上所承受的水平风负载被认为是传给了定位器而予以忽略不计。则最大风速时的合成负载覆冰时的合成负载第二章 最大跨距计算1).已知条件：支柱挠度；当量系数m=0.85（电气化铁道设计手册-接触网）在强风作用下，接触线距受电弓中心的最大偏移值，在线路直线区段

7、不应超过500mm，在曲线区段不应超过450mm。直线区段“之”字值a=300mm，曲线区段拉出值见表2-1表2-1.接触线拉出值选用表曲线半径（m）30012001200R1800R1800区间拉出值（mm）400250150300隧道拉出值（mm）3001501002002).链形悬挂最大跨距长度计算过程直线区段： (2-1) (式中 最大计算跨距（m）； 接触线额定张力（Kgm）； 接触线受风负载（Kg/m）； 链形悬挂当量系数； 最大允许偏移（m）； 直线区段接触线的之字值（m）； 接触线水平面内支柱挠度（m）。代入数据得：故对于直线区段，最大跨距取用值曲线区段：相应曲线半径（m）；曲

8、线区段接触线拉出值（m）即计算结果见表2-1表2-1 最大跨距计算值，取用值曲线半径R(m) 400 1000直线最大允许跨距计算值（m）46.3664.6276.13最大允许跨距取用值（m） 45 60 65第三章 半补偿链形悬挂安装曲线计算3.1 半补偿有载链形悬挂安装曲线（简单悬挂）1.计算条件： 承力索线胀系数； 承力索弹性系数；承力索计算横截面积； 承力索自重负载；接触线无弛度时的温度； 当量跨距 ；结构系数；2.起始条件的确定： 对于半补偿链形悬挂，临界负载由下式决定 (3-1-1) 式中： 在计算临界负载时，涉及到接触线无弛度时的承力索张力，在计算阶段它还是未知数，故用 近似算出

9、 ，对钢承力索取0.8对于计算所求得得，若大于覆冰合成负载，即时则取最低温度作为计算的起始情况；反之，则取覆冰时的条件作为计算的起始情况。分别取40m，50m，60m。计算其临界负载如下表（m）405060 0.33100.4356 0.5136 （kg/m） 3.1222 2.7061 2.4318 起始条件 覆冰 覆冰 覆冰由表可知取覆冰时的条件作为计算起的情况。在起始情况确定后，的精确计算则由下列方程决定 (3-1-2)式中： ；代入数据计算出结果如下：当=40,; = =50,; ; =60,； ；考虑到假设，故m，最符合条件，。（1）有载承力索是附挂了接触显得承力索，对于半补偿链形悬

10、挂，其有载承力索张力温度曲线计算公式为：（3-1-3）式中： ； ：式中：-承力索待求条件下的合成负载（KN/m）（此处取1.555kg/m） -无风无冰时承力索总负载(KN/m） -在温度下的承力索张力（KN/m）则： 则利用MATLAB可得出图3-1-1图3-1-1 有载承力索张力温度曲线（2）有载承力索的弛度温度曲线计算公式 （3-1-4）式中 -计算锚段内的各实际跨距（m）代入数据得 则利用MATLAB可得出图3-1-2 图3-1-2有载承力索弛度曲线（3）接触线弛度曲线可由下式得： （3-1-5）待求条件下承力索弛度接触线无弛度时的承力索弛度代入计算值得 则利用MATLAB可得出图3

11、-1-3 图3-1-3 接触线弛度曲线3.2 半补偿无载链形悬挂安装曲线1.计算条件： 承力索线胀系数； 承力索弹性系数；承力索计算横截面积； 承力索自重负载；接触线无弛度时的温度 无载承力索的张力及弛度：在没有架设接触线以前的承力索张力及弛度。无载承力索的张力计算公式： (3-2-1)式中： 无接触线时的承力索张力（kN） 在温度时，无接触线时承力索张力（kN）在方程式（3-2-1）中，方括号内为计算起始条件数据，一般用作为已知基本条件 ，由于 已知，所以根据有载承力索的条件，可以决定无载承力索的起始条件下的张力，其值由下式决定 （3-3-2）代入数据的方程式：利用MATLAB可得出 将代入

12、（3-2-1）式可得：利用MATLAB可得出图3-2-1图3-2-1无载承力索张力曲线 无载承力索各实际跨距内的弛度曲线可由下式得：即利用MATLAB可得出图3-2-2 图3-2-2无载承力索弛度曲线第四章 半补偿链形悬挂锚段长度及张力增量曲线决定1、锚段长度的确定直线区段锚段长度的确定仅按在极限温度下，中心锚结与补偿器之间接触线的张力差不大于其额定张力的15%来要求。即不考虑承力索的张力差变化。曲线区段锚段长度的确定按在极限温度下，中心锚结与补偿器之间的张力差，接触线张力增量不大于其额定张力的15%，承力索张力增量不大于其张力差的10%来要求。同时由于全补偿链形悬挂中，接触线弛度的变化很小，

13、因温度变化而耗损于弛度变化方向的纵向位移更小，故在计算中可令为零。2、已知条件承力索线胀系数=11.5510-61/，承力索弹性系数=18500Kg/mm2，承力索计算横截面积Sc=70mm2 ；接触线线胀系数=1710-61/，接触线弹性系数=12600Kg/mm2，接触线计算横截面积 =100mm2；电气化铁道手册-接触网吊弦及定位器处于正常位置时的温度td=10，结构高度=1.1m,计算中取零。 悬挂合成自重负载：=1.555Kg/m由（3-1-4）计算得吊弦长度平均值，,为最短吊弦，其值即0.91m计算温度差，确定计算条件由于|=|取为计算条件3接触线张力增量的计算（1）吊弦造成的张力

14、增量 （4-1）式中 仅考虑温度变化时吊弦作用所引起的张力差（KN） 由中心锚结至补偿器之间的距离（m）； 跨距，不同曲线半径，取值不同； 接触线单位自重负载（KN/m）=0.0089KN/m； 吊弦的平均长度（m），其值为c=0.91m；该式仅仅适用于直线区段上（2）定位器形成的张力增量 （4-2）式中 仅考虑温度变化时，定位器作用所引起的张力差（KN）R曲线半径（m）； 相应曲线半径下定位器的计算长度，此处取0.97（m）1）.直线区段张力增量计算直线区段上因定位器正，反定位的影响，其张力差甚小，可以忽略不计，对于这种情况下可用式（4-1）求得。若同时还要考虑接触线的弹性伸长，其张力增量由

15、式（4-3）求得 (4-3)式中 由中心锚结至补偿器之间的距离（m）； 跨距，此处取当量跨距=40m； 接触线单位自重负载（Kg/m）=0.89Kg/m； 吊弦的平均长度（m），其值为c=0.91m； 接触线线胀系数（1/）； 接触线弹性系数（Kg/mm2）； 接触线的截面积（mm2）。计算结果见表4-2 2）.曲线区段张力计算 （4-4）即由可以计算出曲线区段，再由计算吊弦长度。吊弦长度计算表4-1曲线半径 400 1000直线l（m） 45 60 40（kg） 0.3625 06644 0.287C（m） 0.857 0.668 0.91将代入上式,利用MATLAB得出曲线图利用利用MAT

16、LAB绘制曲线 3）.锚段长度的确定按照接触线不大于其额定张力的15%，承力索不大于其张力差的10%来要求。 即15%= 15%由张力增量曲线图可知，直线区段最大锚段长度为2*830=1660m，曲线区段最大锚段长度为2*450=900m 第五章 平面设计平面设计原则1、选择硬横跨或软横跨目前，在站场咽喉以内，一般使用绝缘软横跨或硬横跨，尽量不用双线腕臂柱。因为双线路腕臂都是接地的，在维修方面不如绝缘软横跨安全、方便。硬横跨在带电作业方面也会受到限制，但由于硬横跨较软横跨在某些方面具有更优越的性能，对于高速电气化线路应该首先选用硬横跨。软横跨所跨越的股道数一般不超过8股。如果股数过多，横跨距离

17、太大，而股道间距允许时，可在中间加设一软横跨柱，该柱类型应按较大一侧容量来决定。软横跨柱允许在后侧兼挂腕臂。注意事项：1）在站场中心区进行支柱布置时，其跨距应尽可能接近最大允许值，以减少支柱数量。特别是注意减少软横跨柱和钢柱等大型支柱数量。2）相邻跨距之间，小跨距值应尽量不小于大跨距的75%。若使用的跨距与原计算跨距值不符合，确定接触线的拉出值时，应校验其风偏移值。3）站场支柱平面布置，应考虑各个站场的特点。首先应尽可能地照顾到站场的远期发展。如果将来股道增加，则在近期设支柱时要考虑将来不用拆移，并可资利用。对于远期铺设的股道，如果土石方已做好，则软横跨支柱的容量及侧面限界，一般均应考虑预留。

18、对于股道延长部分，当设立近期支柱时，对以后整个支柱布置不产生影响为原则。4）靠近站旁的支柱，要注意不要正堵着门窗，站旁两侧的支柱，应尽量对称布置。5）基本站台或中间站台上的支柱，其边缘至站台边的距离，应分别不小于4m或2m.。2、支柱布置先从咽喉区开始设计正线上的道岔柱，道岔定位原则上应尽量采用标准定位。其标准定位最佳位置是两接触线的交点位于两内轨距745mm的中间位置。由于受地形条件的限制，道岔柱无法按标准定位设置时，或从经济性考虑，不能实现标准定位时。此时，应使两接触线的交点位于道岔导曲线两线间距为500-700mm处的中间点的上方。3、尽量使用最大计算跨距 接触网支柱布置，其跨距大小应根

19、据悬挂类型、曲线半径、接触线最大风偏移值和运营经验综合考虑确定。 设计中尽量采用标准跨距。常用标准跨距定位5的倍数，即40、45、50、55、60、65m数种，最大允许跨距除个别及特殊情况下，一般不超过67m。4、尽量减少咽喉区的支柱数量5、部分特殊跨距值应缩小 锚段关节的转换跨距、中心锚结所在跨距以及其他特殊跨距，应较一般跨距缩减5-10m，或缩减原跨距的10%。道岔布置依据1、在布置咽喉区的支柱时，要先考虑中间的道岔，这样就避免了中间的道岔定位柱出现跨三跨的错误，在我的图纸中道岔6我就采用的这种方法，因为道岔6无法立道岔定位柱，所以我就将其立为支柱，在此基础上再向两边立支柱。2、站台附近起

20、落锚须延长落锚，以跨过相邻股道及减小角度。3、对于锚段的下锚，为了尽量避免多个道岔的下锚下到一根支柱上，因此将有些锚段关节设置成3跨或4跨。4、缓和曲线布置之字线时，应往外布置。5、布置之字线时，在岔后必须交叉。6、两根正线之间有交叉时，应设绝缘分段，避免短路。7、在通过相邻两道岔时，一般把两个接触线布置成平行的第六章 软横跨支柱容量校验支柱的负载是支柱在工作状态下所承受垂直负载和水平负载的统称。1.混凝土支柱选取校验。1）。选取混凝土中间柱型号进行受力分析如下图所示。在计算过程中跨距取65m，故: 链形悬挂自重=3.3m : : ，考虑到安全系数1.5，则混凝土中间柱支柱型号为H78合理2）

21、.对于转换柱进行受力分析,;.考虑到安全系数1.5选取混凝土转换柱型号为合理2.软横跨中间柱容量校验一、一个跨距内的自重负载，正线：；站线同正线；2、 悬挂结点零件重量判断节点类型从A到B分别为1. 5. 5. 5. 8. 5 .2线间距分别为14.7, 5.3, 5, 5.3.悬挂结点重量负载是由悬挂结点的悬挂零件组成的。3、横向承力索及上、下部定位索的自重负载结点负载二、确定横向承力索的水平张力T1、求悬挂支座反力由有：2、确定最短吊弦位置所以，最低悬挂点出现在处，即I轨道上方。3.求最大弛度及T横向承力索、上下部定位绳安装高度表如下： 支柱类型砼支柱钢柱备注固定条件支柱高度（m）1213

22、15括号内的数值是指正线轨面高度横向承力索高度（m）11.9（11.1）12.935（12.335）14.935（14.335）上部定位绳高度（m）大站9.11（8.31）8.9（8.31）8.91（8.31）小站8.66（7.86）8.46（7.86）8.46（7.86）下部定位绳高度（m）大站7.55（6.75）7.35（6.75）7.35（6.75）小站7.1（6.3）6.90（6.30）6.90（6.30）最大力矩由左侧悬挂对Q2悬挂点取矩为：水平张力三、确定上、下部固定绳的张力取松边张力为P=100kg1、线索的风负载：2、接触线之字力：3、固定绳张力上部固定绳张力：下部固定绳张力：

23、4、支柱受风力由支柱类型可知，支柱顺线路方向顶宽支柱顺线路方向底宽，故支柱受风面积S为：支柱受风力：故作用于支柱上的总弯矩为：考虑安全系数1.5，故选择型的钢柱满足要求。3.软横跨下锚容量验算一、一个跨距内的自重负载，正线：；站线同正线；3、 悬挂结点零件重量判断节点类型从A到B分别为1. 5. 5. 5. 8. 5 .2线间距分别为14.7, 5.3, 5, 5.3.悬挂结点重量负载是由悬挂结点的悬挂零件组成的。3、横向承力索及上、下部定位索的自重负载结点负载二、确定横向承力索的水平张力T1、求悬挂支座反力由有：2、确定最短吊弦位置所以，最低悬挂点出现在处，即I轨道上方。4、 求最大弛度及T

24、最大力矩由左侧悬挂对Q2悬挂点取矩为：水平张力三、确定上、下部固定绳的张力取松边张力为P=100kg1、线索的风负载：2、接触线之字力：3、下锚力4、固定绳张力上部固定绳张力：下部固定绳张力：5、支柱受风力由支柱类型可知，支柱顺线路方向顶宽支柱顺线路方向底宽，故支柱受风面积S为：支柱受风力：故作用于支柱上的总弯矩为：考虑安全系数1.5，故选择型的钢柱满足要求。4.缓和曲线跨距校验跨距全部位于缓和曲线上跨距跨越缓圆点，跨距主要位于缓和曲线区段在缓和曲线上所取的跨距值（m）;缓和曲线长度（m）；Z由直缓点到跨距中心的距离（m）；E由跨距末端至缓圆点的距离（m）;在接触线高度水平面内的支柱绕度（m）

25、,计算中取0.02m；、分别为跨距首端、末端及中间点处受电弓中心相对于线路中心的偏移距离（m）；、跨距首端、末端的拉出值（m）,相对于受电弓中心线行迹是向外侧拉出取负值，反之取正值；R与缓和曲线相接的圆曲线的曲线半径（m）;、接触线、承力索单位长度的风负载（KN/m）；、接触线、承力索的张力（KN）。其中： 、从直缓点分别到、处的距离（m）；H接触线悬挂点的悬挂高度（m）;S标准轨距值（mm）,取1435mm；H圆曲线区段的外轨超高度（mm），由下表可知曲线半径R（m）列车最大行驶速度（km/h）时的外轨超高值（mm）30405060708090300254065901254001530507095120由于图中所显示的曲线部分都很短，基本上在40米左右，且曲线区段位于外侧线路上，从经济型和实用性考虑，首先保证直线区段跨距的最大跨距的取用，直线区段跨距选取为65m，该跨距内含有曲线部分时，在跨距的中心部分安放H60-250/8.7+3型定位柱，可以完全保证最大风偏值在允许范围内。故不需要验算。参考书籍1 于万聚-高速电气化铁路-接触网2 电气化铁道设计手册-接触网