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1、接触网技术专题讲座,两个特点,第4讲 接触网设计及机械计算基础,4.1接触网设计概述4.2架空导线计算条件的确定4.3等高悬挂和不等高悬挂的张力弛度计算4.4简单悬挂的状态方程及安装曲线,1接触网设计的定义与内容,根据原始设计资料（如气象条件、计算负载、悬挂类型、供电和线路资料等），对接触网进行设计计算、技术校验、设备选型和平面布置的总过程称之为接触网设计。,4.1接触网设计概述,2设计的基本内容,气象条件的确定；各类负载计算；跨距和锚段许可长度计算；各类线索的安装曲线计算；接触线载流截面积计算。,强度和稳定性校核：支柱稳定性、基础抗倾覆能力、腕臂强度、反定位的主定位管稳定性校验、曲线内侧的压
2、管稳定性校验等；缓和曲线区段接触线最大偏移值校验；锚段内张力增量（张力差）校验；极限温度条件下，吊弦最大偏角校验。,（1）参数计算,（2）技术校验,4.1接触网设计概述,（3）设备选型,悬挂线材：接触线、承力索、吊弦、电连接线、供电辅助导线。电气设备：隔离开关、绝缘子、避雷器、分相及分段绝缘器。机械设备：支柱、腕臂、定位管、定位器等。,4.1接触网设计概述,2设计的基本内容,（4）平面布置,支柱与基础位置拉出值锚段及锚段关节软硬横跨工程数量统计等内容接触网平面图的绘制,4.1接触网设计概述,接触网平面图：用接触网图例表示的，集接触网悬挂类型、平面布置、基本参数、设备位置于一体的，用于指导接触网
3、施工和运营维护的工程平面图。,2设计的基本内容,3接触网设计所需的原始资料（总）,气象资料线路资料行车供电资料桥梁隧道资料地质资料信号资料站场资料概算资料其他资料配合资料,4.1接触网设计概述,4.1接触网设计概述,最高温度；最低温度；最大风速与产生最大风速时的温度；覆冰厚度、覆冰温度、覆冰风速；雷电活动资料；用于确定设计计算的其他资料。,（1）气象资料,4.1接触网设计概述,希望同志们共同努力完成大西北地区气象资料的收集与整理。,典型气象分区,4.1接触网设计概述,气象资料的确定方法,依据水力、电力、邮电等部门资料，结合群众资料和典型气象分区确定。最高温度和最低温度，由当地气象台的年最高、最
4、低记录查出全年出现最多的高温和低温，结合典型气象分区取5的整倍数。最大风速由平均法、变通法、数理统记法进行统计计算。最大风速时的温度，参考当地气象资料、结合典型气象分区，选取风速大、出现次数多的月份的温度的平均值。覆冰的选取原则：以每五年至少出现一次的最大覆冰厚度为准；覆冰厚度b一般取为10mm；密度b 一般取为9kN/m3；覆冰时风速一般取为10m/s，沿海地区取为15m/s；覆冰时的温度一般取为-5。接触线覆冰厚度取为承力索的一半。,4.1接触网设计概述,隧道内气象条件,整个锚段均在隧道内时，隧道内最高温度比外部低10；部分锚段在隧道外时，按全部在隧道外的条件计算；不计冰、风负载时，隧道内
5、最低温度比外部高5。,4.1接触网设计概述,接触线无弛度时的温度,接触线无弛度时的温度低于平均温度，其目的是减少接触线的负弛度。简单链形悬挂：弹性链形悬挂：,4.1接触网设计概述,吊弦及定位器处于正常位时的温度,该温度取全年保持时间最长的温度，设计时取最高温度和最低温度的平均值。,气象参数及其影响的接触网参数,4.1接触网设计概述,（2）线路资料,4.1接触网设计概述,区间线路平面图、纵断面图；车站平面图（含地下设施）；标准横断面图、平剖面缩图；正线轨道类型、轨道标准高度、线路超高及道床厚度；复线区段线距表、既有线（单线）拨距表；沿线电缆、管道埋设位置；道口表及机械化养护平台。,4.1接触网设
6、计概述,（3）行车供电资料,最大行车速度及列车对数；导线截面、供电线截面，有无附加导线；额定电流、短路电流的最大值及最小值；电化范围；供电分段形式；牵引变电所位置、分区亭及开闭所位置；对电分相绝缘器的要求；吸上线及吸流变压器的位置；电力机车及受电弓类型。,4.1接触网设计概述,（4）桥梁隧道资料,桥梁隧道资料，大、中型桥梁总表；大、中桥梁总布置图、墩台类型；区间线路建筑物位置及净空尺寸；小桥涵表；隧道（包括明洞棚洞）总表；隧道断面设计图；隧道内预留锚段关节位置及断面图；跨线桥、天桥、挡土墙等资料。,4.1接触网设计概述,（5）地质资料,土壤种类、允许承载力及安息角；地形特点及挖、填方状态；个别
7、路基设计地段表。,4.1接触网设计概述,（6）信号资料,行车闭塞方式；车站信号设备位置及类型；站场及区间各种信号机位置及类型；轨道电路类型及扼流变压器位置。,4.1接触网设计概述,（7）站场资料,站场平面图；站场表及车站类型；电化股道表；站线轨道类型及高度；站场横断面图；站内平交道、过道及地道表。,4.1接触网设计概述,（8）概算资料,综合设计工资标准；主要材料机具价格表及当地材料调价差额；施工管理费计算办法；行车干扰费计算办法；机械（含机车）台班费及数量；拆迁费、购地费及青苗补偿费标准；主要劳动及财政项目。,4.1接触网设计概述,（9）配合资料,电气化工程是一系统工程，协作与配合是十分重要的
8、。既有线电化改造时，接触网线路对站场及桥隧建筑物的测量及技术改造的要求；新线电化时，线路对桥隧建筑物内接触网预留要求；独立供电线、捷接线的路径测量要求；工区分布、规模，工区使用电负荷及工区电话种类及数量的要求；领工区、工区生产用房面积及空间的要求；桥上接触网支柱位置、负荷及侧面限界的要求；供电施工预算单位应具有的接触网单项概算、正线架线公里概算及主要材料表等。,4.1接触网设计概述,（10）其他资料,新材料、新设备、重大技术成果及特殊设计的有关资料；接触网接电位置及变压器容量；供电段管辖范围等。,4.1接触网设计概述,在施工阶段，设计单位要派技术人员到现场进行施工配合或技术处理，解决在设计中由
9、于各种各样的原因造成的设计图遗漏、疏忽甚至出差错的地方；还有一些是现场勘测数据不准或不符合实际的地方。设计单位的技术人员应配合工程部门在现场就实际存在或新出现的问题，进行就地协商处理，以免影响工程进度或工程质量。在整个工程完成以后，设计单位还应参加工程部门与运营单位共同组织的交接验收工作。,4施工配合,4.2架空导线计算条件的确定,（1）气象条件的确定（2）接触悬挂单位负载的计算,1内容,2计算负载的分类,计算负载是指每米接触悬挂的自重以及冰、风在其上形成的附加负载，它包括：垂直负载，水平负载和合成负载三大类。垂直负载包括：承力索和接触线的单位自重、覆冰重量、吊弦均布重量；水平负载包括：覆冰时
10、的风负载、最大风时的风负载；合成负载包括：悬挂在无冰无风时的单位合成负载、在覆冰时的单位合成负载、在最大风时的单位合成负载。,计算负载的计算是整个接触网设计计算的基础。,4.2架空导线计算条件的确定,3各类计算负载的计算公式,4.2架空导线计算条件的确定,3各类计算负载的计算公式,4.2架空导线计算条件的确定,3各类计算负载的计算公式,4.2架空导线计算条件的确定,课间休息！,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,1几个重要的基本概念,（1）弛度由于自重，处于悬挂状态的线索会形成一条弧线，该弧线的最低点到两悬挂点的铅垂距离就叫弛度。（2）等高悬挂和不等高悬挂若两悬挂点对于某一基准面（参考面
11、）高度相同，则这种悬挂叫等高悬挂；否则、叫不等高悬挂。（3）张力由于外力的作用而在线索内部产生的一种内应力。,（4）跨距接触网两支柱间的水平距离。跨距有实际跨距、当量跨距和临界跨距三个概念。实际跨距（简称跨距）是指两相邻支柱(隧道内为相邻定位点)间的水平距离。当量跨距是一个假设跨距，当气象条件发生变化时该假设跨距内的导线张力变化规律能代表一个锚段内所有实际跨距的导线张力变化规律。用当量跨距来减少计算和绘图工作量。临界跨距是一计算跨距，是指接触导线即将产生最大张力时的跨距。用临界跨距来区分大跨距和小跨距，以便确定状态方程的起始条件。,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,（5）安装曲线架空导
12、线的张力、弛度、长度是随温度按一定规律变化的，根据这一变化规律绘出的相应关系曲线就叫安装曲线。常用的安装曲线有：弛度温度曲线，张力温度曲线、补偿安装曲线等。,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,安装曲线是指导接触网施工和调整维修的主要技术文件之一。,2弛度与张力计算的数学模型,（1）假设条件：（a）、线索两端固定、只受重力作用；（b）、线索十分柔软、无刚度；（c）、线索直径与其长度相比，可忽略不计；（d）、线索自重沿跨距均匀分布。,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,导线曲线方程,(2)等高悬挂张力和弛度计算用图,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,(3)由导曲线方程可推得以
13、下相关公式,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,（4）等高悬挂线索的张力变化,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,（5）等高悬挂的线索实际长度计算,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,计算方法分解法斜弛度法,分解法用图,（6）不等高悬挂弛度的计算,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,重要结论：一个不等高悬挂的弛度可转换为等高悬挂进行计算。,斜弛度法计算用图,（7）不等高悬挂的弛度计算,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,（8）不等高悬挂张力差分析,不等高悬挂张力差分析用图,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,上拔力计算用图,（9）不等高悬挂线索上拨力验算,4
14、.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,（10）不等高悬挂线索长度计算,（微分法）,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,将一个不等高悬挂分解为两个等高悬挂各取一半的合成，采用等高悬挂线索长度计算公式进行计算。,（分解法）,（11）不等高悬挂线索长度计算,4.3等高悬挂和不等高悬挂的弛度张力计算,课间休息！,4.4简单悬挂线索的安装曲线,接触网线索的张力、弛度、长度是随温度按一定规律变化的，为了工程施工及运营维护的需要，将这一变化规律绘制在温度弛度（张力）坐标中所形成的一组曲线，就叫接触网安装曲线。,1安装曲线的定义,2简单悬挂安装曲线的绘制步骤,第一步：确定接触悬挂的计算负载；（已讲）第
15、二步：确定并计算当量跨距，取为5的整倍数；第三步：计算临界跨距；第四步：确定起始条件；第五步：利用状态方程，计算张力温度对照表；第六步：计算接触线弛度与温度对照表。注意：每一个实际跨距有一条弛度-温度曲线；张力温度曲线是一个锚段一条曲线。第七步：根据张力温度，弛度温度对照表绘制安装曲线,4.4简单悬挂的安装曲线,4.4简单悬挂线索的安装曲线,3简单悬挂状态方程的建立,4.4简单悬挂线索的安装曲线,4当量跨距,当量跨距：是一个假设跨距，为了减少计算工作量，假设有这样一个跨距，当气象条件发生变化时该跨距内导线的张力变化规律能代表一个锚段内所有实际跨距中导线的张力变化规律。,如何确定方程中的跨距取值
16、？,4.4简单悬挂线索的安装曲线,4当量跨距,张力跨距的推导（1）,4.4简单悬挂线索的安装曲线,张力跨距的推导（2）,4当量跨距,4.4简单悬挂线索的安装曲线,5临界跨距,如何确定方程中的起始条件？,4.4简单悬挂线索的安装曲线,5临界跨距,临界跨距是指接触导线即将产生最大张力时的跨距，最大张力即可能出现在最大覆冰时也可能出现在最低温度时。临界跨距是一计算跨距，用它来区分大跨距和小跨距以便确定状态方程的起始条件。,（1）临界跨距的定义,4.4简单悬挂线索的安装曲线,5临界跨距,（2）临界跨距的计算,由定义，设最低温度所对应的状态为起始条件，覆冰所对应的状态为代求状态，代入状态方程，求出跨距。
17、,4.4简单悬挂线索的安装曲线,5临界跨距,（3）临界跨距的应用,区分大跨距和小跨距，确定状态方程的起始条件。,小跨距,4.4简单悬挂线索的安装曲线,5临界跨距,大跨距,（3）临界跨距的应用,4.4简单悬挂线索的安装曲线,3简单悬挂状态方程起始条件的确定,（1）当临界跨距小于当量跨距时，最大张力出现在最大附加负载时，取覆冰状态为起始条件；（2）当临界跨距大于当量跨距时，最大张力出现在最低温度时，取最低温度状态为起始条件；（3）当二者相等时，任取一种条件为起始条件。,2简单悬挂安装曲线的绘制步骤,第一步：确定接触悬挂的计算负载；（已讲）第二步：确定并计算当量跨距，取为5的整倍数；第三步：计算临界跨距；第四步：确定起始条件；第五步：利用状态方程，计算张力温度对照表；第六步：计算接触线弛度与温度对照表。注意：每一个实际跨距有一条弛度-温度曲线；张力温度曲线是一个锚段一条曲线。第七步：根据张力温度，弛度温度对照表绘制安装曲线,4.4简单悬挂的安装曲线,第4讲思考练习题,1、请推导简单悬挂的状态方程式。2、何谓当量跨距？怎样计算当量跨距？它有何工程意义？3、什么是临界跨距？4、如何确定简单悬挂状态方程的起始条件？,祝大家午安！,
