接觸網技術課程設計報告

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班 級

學 號

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指導師

評語

2012年2月24日

1.基本題目

1.1題目

某地區跨距長度的計算

1.2題目分析

跨距就是兩相鄰支柱間的距離，其長度的決定涉及到一系列經濟、技術問題，是接觸網設計中重要的問題之一。跨距有經濟跨距和技術跨距兩個概念。單從經濟觀點考慮問題所決定的跨距為經濟跨距；而按技術要求決定的跨距稱為技術跨距。在一般情況下，經濟跨距總是要大于技術跨距的。

技術跨距是根據接觸線在受橫向水平力（如風力）作用時，對受電弓中心線所產生的許克偏移而決定的，對于簡單接觸懸掛，弛度也是決定跨距的重要因素。

某地區的接觸懸掛類型決定了這地區跨距長度的計算結果。為了能夠達到經濟和技術的最優化，就需要對兩種接觸懸掛類型下的跨距長度進行比較。

要使接觸線良好地工作，就要保證在受風作用下，接觸線對受電弓中心線的受風偏移值不要超過其規定的最大許可值。根據受電弓滑板的最大工作寬度，鐵路工程技術規范規定，在最大計算風速條件下，接觸線對受電弓中心的最大水平偏移值不應超過500mm。在接觸網設計中，仍按此規定處理。

2.跨距長度的計算

為了簡化計算，假設跨距兩端是死固定，即不考慮補償器的補償作用，同時認為在受風以后，導線內張力變大，而不考慮張力變大后的導線的彈性伸長。此時，接觸線的水平偏移值。.如圖1所示。圖中表示的是接觸線在跨距內任意點的j

橫斷面，接觸線在水平負載p.的作用下位于斜面內。由圖中可知

圖1接觸線的水平受風偏移

由圖可知

bp

—h=—j

yq

V

b=yPj

jq

V

接觸線在跨距內任意點的弛度y值可由式

gx(l—x)y=

2T

q-x(l—x)

V2T

j

將y值代入式(2)中得

b=P.-x(l—x)

jmax 2T

j

當x為l的中點時，具有最大水平風偏移，即

b=y

jmax 8T

j

⑴

⑵

⑶

(4)

在直線區段上，當接觸線布置成之字形時，對其線路中心(也即是受電弓中心)線的偏移巨鼎與y1及y2,如圖2所示。其值由下式確定

圖2等之字值布置

p-x(l—x)

yi=j2T

j

a(l—2x)y2

其中,a——接觸線之字值(mm)

Pj——接觸線單位長度上的風負載(kN/m)

Tj——接觸線張力(kN)

1——跨距長度(m)

由此可得接觸線在跨距長度內任意點(距左側支柱為x)對線路中心的偏移值b.為

(5)

2T

j

b_P.?x(l-x)*a(l—2x)j

db

j=0dx

解式(5)得

l2aT

x_——

2

將尤值再代入式(5),整理可得

?12 2a2T

+

P-12

P

j

8T

j

在接觸線具有不等之字值和時，如圖3所示。其最大偏移值由下式確定

b

jmax

(6)

圖3不等之字值布置

由圖3可知

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y_a—a_a—匕+%_匕—％ (7)

3 1 12 2

將不等之字值布置時形成的偏移分量代入式(6)，并將為代替式中a值，就

可求得接觸線在跨距內最大偏移值b加ax，得

(8)

p?l2(a+a)2Ta—ab_—j+——1——j+2jmax8T 2p-12 2

如果取式(6)中的bjmax和bjx，并求解出l，即可得到接觸線在直線上的最大跨距

穴:

lm疽2、|p+(b]x+*;b2jx-a2) ⑼

其中,l 最大計算跨距值(m)

max

Tj——接觸線的張力(kN)

P.——接觸線單位長度的風負載(kN/m)

bjx——接觸線的許可偏移值(m)

a：接觸線之字值(在曲線區段上為拉出值)(mm)

接觸線在曲線區段上布置成割線的形式，拉出值為a，其曲線區段上的受風偏移如圖(4)所示。

]

圖4曲線區段上接觸線的受風偏移圖

1一接觸線起始位置；2一受電弓中心線行跡；

3—接觸線的風偏移值

12

y=-

i8R

曲線線路中心的馳距值坊由圖5決定。由圖中的直角三角形得

近似解得

在無風作用時，接觸線距受電弓中心的偏移值由圖4可知，應為

(10)

當風負載作用于接觸線時，接觸線對受電弓中心線的最大偏移值可按下式決

(11)

b=U土,

j8T 2

式中有正負號，其"+”號表示風向曲線內側吹，而“一”號表示風向曲線外側吹。

從圖5可以看出，在風向曲線內側吹時，出現最不利的情況。此時，接觸線對受電弓中心線行跡的最大偏移值為

b =P±+,

jmax8T2

C

圖5決定曲線的弛度

將式(10)中的方代入上式后可得

b_Pj?j2+12_^_12

jmax_8T 疝 ~8

j

P1

-j+—

TR

(12)

令式(12)的bjmax和bjx，并求解1，即可得在曲線區段上的最大跨距值為

1

max

+a)

(13)

由式(12)和式(13)可以看出，在曲線區段上，求最大跨距1時，需先知道拉出值a，而在求拉出值a時，又要知道跨距。因此，一般是先假設一個拉出值a，求得最大跨距，然1后再驗算拉出值a時候比假設值大，若基本相等，則即為1所求；否則需重復計算。但要指出的是，在一般計算中往往是取。的經驗值，max

直接求最大跨距，不1必反復計算。

在求證b.和時Tax，式中均沒有考慮接觸線水平面處支柱的受風偏移，若考慮支柱撓度的變化，并令代表支柱在接觸線水平面內受風時的位移，則各式為：

(1)在直線區段上，接觸線以等之字布置時

(2)在曲線區段上

(3)在緩和曲線上

l

max

bp-12 2a2T

jmax8Tp-12j

=2, —yj+g(n-yj)2-a2

b

jmax

l

max

b

jmax

-a+y

j

2T G

b -y

Tjxj

Pj+節

+a)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

其中,l°——緩和曲線長度(m)

lx——由直線點全觀測點的長度(m)

R 曲線半徑(m)

應該指出，在緩和曲線上時，由于緩和曲線的長度各不相同，且跨距所在和

曲線的位置也是千差萬別，因此，不可能求出在緩和曲線上固定的最大跨距值。式l(18)是用來校驗已布置好的跨距l的，看其接觸線的最大風偏移值b.o若實際的風偏移值大于bjx時，則應該調整跨距或者縮小拉出值。 *

2.2技術參數的選取

支柱偏移：一般情況下鋼筋混凝土支柱可取為0.02m鋼支柱取為0.03m，最大可取為0.05m。

拉出值的取值：考慮高速列車的擺動情況，高速客專接觸網的拉出值在直線區段宜取為200?300mm之間；曲線區段的取值則要通過計算確定。參考取值:直線區段取為300mm；高速取為200mm；R>1800m時，取為150mm；1200m<R<1800m時，取為250mm；180m<R<1200m時，取為400mm。

表1線索自重及冰風負載

b=5mm

自重(kg/m)

冰負載(kg/m)

自重+冰重

最大風負載(kg/m)

v=25m/s

100

GLCA215

0.925

1.070

0.685

GJ-70

0.615

0.841

0.457

查表得風負載體型系數K=1.25,H60支柱a=413mm，結冰厚度為5mm，最大風速為25m/s，風速不均勻系數a=0.85。

接觸線采用接觸線TCG-100:T.=1000Kg；A=11.8mm；B=12.8mm;

當量系數m=0.85，直線區段觸線接許可風偏移值b.x=0.5m，曲線區段接觸線許可風偏移值b\2=0.45m，接觸線水平面內支柱擾度0.05m。直線區段“之”字值a=300mm，曲線區段拉出值a見表2。

表2接觸線拉出值

曲線半徑R（米）

300WRW1200

1200<R<1800

1800WR

直線

拉出值a（毫米）

300

250

150

±300

由下式可得接觸線單位長度的風負載

p=0.615a姐u2X10-6=0.615x0.85x1.25x11.8x302x10-6=0.6940(@/m)

(1)直線區段：

其中，/max 最大計算跨距（m）；

T. 接觸線額定張力（Kg?m）；

P.——接觸線受風負載（Kg/m）；m一鏈形懸掛當量系數；

b.x 最大允許偏移（m）；

a二直線區段接觸線的之字值（m）；

Y.——接觸線水平面內支柱撓度（m）。

代入數據得：

l

max

c: 1000

=2i

\0.85x0.6940

0.5-0.05+\：'(0.5-0.05)2-0.32

=72.98m

故對于直線區段，最大跨距取lmax=65mo

（2）曲線區段：

l=2 七廠(b—y+a)

max| Tix/

]mP+R

其中,R一相應曲線半徑（m）；

a——曲線區段接觸線拉出值（m）。

計算結果見表6。

表3最大跨距計算值、取用值及標準值（單位：m）

曲線半徑R

300

400

600

700

900

1800

直線

最大允許跨

距計算值

39.11

44.07

51.56

54.52

59.39

64.73

72.98

最大允許跨距取用值

35

40

45

50

55

60

65

3.結論與體會

接觸網是一種復雜的供電設備，為了列車的安全運行，必須保證列車受流平穩，在技術上在要求接觸線具有恒張力。然而接觸網受溫度和氣象條件的影響很大，溫度會使接觸線和承力索的張力發生變化，不利于列車的安全運行。為了解決線索能夠保持恒張力，在實際中采用了各種形式的張力自動補償裝置。在這次設計中依次論述了滑輪式張力補償裝置、鼓輪式張力補償裝置、德國Re200C型非并聯棘輪式補償裝置、日本彈簧式張力補償裝置以及我國最新的YB型液壓補償裝置，采用不同的補償裝置其張力補償的效果也不同，由于我國幅員遼闊，各地氣象溫度差異很大，在施工過程中可以靈活采用各種形式的補償裝置。

此次設計過程中，我們查閱了大量國內外有關接觸網張力補償的文獻，本文所羅列的各種補償裝置中既有傳統的滑輪式補償裝置，又有國外先進的補償裝置，同時還詳細介紹了我們最新的YB型液壓補償裝置。通過不斷查閱和學習，更深刻地了解了張力補償裝置的工作原理及其在實際使用中的重要性，加深了對課堂理論知識的理解。原本以為補償裝置僅僅是課本上所敘述的那幾種，在做這次課程設計的工作中，我們得以接觸到國內外各種更新更先進的補償裝置，所以課外探索式學習是課堂理論學習的重要補充，在今后的學習中，我們會著力培養這方面的能力，在知識深度和廣度上得到更大的提升，運用知識