毕业设计--车站站场接触网平面设计及吊弦偏移值计算.doc

题题 目：目： 院院 系：系： 专专 业：业： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 兰兰 州州 交交 通通 大大 学学 院系 兰州交通大学 专 业 电气化铁道工程 年级 学 号 姓 名 学习中心 襄樊学习中心 指导教师 题目 车站站场接触网平面设计及吊弦偏移值计算 指导教师 评 语 是否同意答辩 过程分(满分 20) 指导教师 (签章) 评 阅 人 评 语 评 阅 人 (签章) 成 绩 答辩组组长 (签章) 年 月 日 毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书 班 级 学生姓名 刘友军 学 号 发题日期：2009 年 6 月 1 日 完成日期：2008 年 7 月 20 日 题题 目目 车站站场接触网平面设计及吊弦偏移值计算 题目类型：工程设计 技术专题研究 理论研究 软硬件产品开发 一、一、设计任务及要求设计任务及要求 接触网是电气化铁道中主要输电装置，接触网平面设计特别是接触网站场平面设计是施工设计的 重要内容。从现场设计、施工等部门来看，接触网平面设计占用了大量人力，花费过多精力。因此， 对电化专业而言掌握接触网平面设计及相关知识就显得非常重要。本论文的目的是通过毕业设计，掌 握 CAD 技术在接触网平面设计中的应用。 二、二、应完成的硬件或软件实验应完成的硬件或软件实验 完成车站接触网支柱平面布置。 完成接触网平面设计的咽喉区放大图及下锚。 完成接触网平面设计表格栏的计算 完成应用 CAD 技术的站场平面布置图。 三、三、应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等） 毕业设计、毕业论文、含毕业设计论文 四、四、指导教师提供的设计资料指导教师提供的设计资料 1电子稿件和电子图书 2于万聚编著 高速铁路电气化接触网 西南交通大学出版社 五、五、要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域） 1电气化铁道接触网设计手册 2接触网施工规范 六、六、设计进度安排设计进度安排 第一部分 收集接触网站场平面设计相关资料。 (1 周) 第二部分 站场平面布置图。 (4 周) 第三部分 支柱容量及软跨预制计算。 (2 周) 第四部分 吊弦偏移值计算。 (1 周) 第五部分 完成论文写作及整理。 (2 周) 评阅及答辩 ( 周) 指导教师： 年 月 日 学院审查意见： 审 批 人： 年 月 日 诚诚信信承承诺诺 一、 本设计是本人独立完成； 二、 本设计没有任何抄袭行为； 三、 若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资 格。 承诺人（钢笔填写）：刘友军刘友军 2009 年 07 月 20 日 目 录 摘 要I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1 1.1 电气化铁路概述 1 1.2 接触网发展趋势 2 第 2 章 接触网及其设计的相关知识4 4 2.1 接触网的基本知识 4 2.1.1 接触网的组成 4 2.1.2 接触悬挂的类型.4 2.1.3 接触网的电压等级 5 2.1.4 接触网供电方式 5 2.1.5 接触网的特点及要求 6 2.1.6 接触线的高度 6 2.1.7 接触线之字值和拉出值 7 2.2 接触网常用名词介绍 7 2.3 接触网设计的主要内容 9 2.3.1 接触网设计的设计程序 9 2.3.2 接触网的设计组成 .10 2.4 接触网设计原始资料 .10 第 3 章 接触网平面设计1111 3.1 站场平面图的设计程序 .12 3.2 站场平面设计的原则 .12 3.2.1 平面设计的一般技术原则 .12 3.2.2 划分锚段 .14 3.2.3 拉出值的确定 .17 3.3 站场平面图中表格栏的内容说明 .18 3.3.1 侧面限界 .18 3.3.2 支柱类型 .19 3.3.3 地质情况 .21 3.3.4 基础类型 .21 3.3.5 软横跨结点 .22 第 4 章 接触网平面设计相关计算 2323 4.1 支柱负载计算 .23 4.1.1 垂直负载 .24 4.1.2 水平负载 .24 4.2 软横跨支柱容量计算 .29 4.3 软横跨预制计算 .35 第 5 章 吊弦偏移值计算4040 5.1 链形悬挂的计算特点及吊弦受力分析 .40 5.2 吊弦长度与偏移值计算 .41 5.3 接触线风偏移值计算 .42 结 论 4949 致 谢 5050 参考文献 5151 附 图 5252 兰州交通大学毕业设计（论文） I 摘 要 接触网是电气化铁道的重要供电设备之一，其作用是通过它与受电弓的直接接触， 而将电能传给机车。设计的重点是接触网平面设计，接触网平面设计主要内容包括：支 柱布置、锚段划分、确定拉出值、支柱侧面界限、悬挂类型、接触线高度、附加导线架 设及工程数量统计等。 本设计是车站接触网的站场平面设计，首先对接触网站场平面设计进行了较为全面 的介绍，并进行了设计计算，包括负载、安装曲线、跨距和锚段长度计算。然后系统地 介绍了站场接触网平面设计的内容、程序和技术原则之后，根据计算结果、技术要求以 及经济性要求使用 CAD 对站场图进行绘制，布置支柱、锚段，绘制咽喉区放大图，并对 施工工程所需要的各种原始数据、技术参数、规格类型及安装图号以及地质情况等进行 标示。在平面图完成之后对曲线区段进行了最大偏移值校验，对软横跨支柱以及其它受 力较严重的支柱进行了容量的校验，以保证设计的安全性。 关键词 接触网；平面设计；计算；校验 兰州交通大学毕业设计（论文） II Abstract Catenary is the important electrified railway power supply，Its purpose is through with it by direct contact with the arch , But passes to the electrical energy the locomotive. The design key point is meets touches the net the plane design, Touches the net the plane design is the main contents include:pillar layout、 anchor of partition 、staggers to determine The size and direction、boundarypillarside、contactwireheight、hangingtypeadditionalcable and Project quantity statistics。 The design is based on CAD catenary Station design, First to reach the market for catenary Station design for a more comprehensive briefing, and the design, including loading, installation curve, Anchor span and the length of terms. Then systematically introduces Station catenary graphic design content, procedures and technical principles, in accordance with the results, technical requirements, and economic requirements of the use of AutoCAD Station map drawing, layout pillar, anchoring, Drawing plans to enlarge the throat area, as well as construction projects required by the original data, technical parameters, specifications and installation of the map types and geological conditions, such as marking. After completion of the plan right curve of the largest segments offset calibration values, soft right across pillars and other more serious subject of the pillars of the capacity of the check to ensure the safety of the design. KeywordsKeywords catenaries; plane design; Computation；Verification 兰州交通大学毕业设计（论文） III 兰州交通大学毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 1.1 电气化铁路概述 电力机车和传统的蒸汽机车或柴油机车牵引列车运行的铁路不同，电气化铁路是指 从外部电源和牵引供电系统获得电能，通过电力机车牵引列车运行的铁路。它包括电力 机车、机务设施、牵引供电系统、各种电力装置以及相应的铁路通信、信号等设备。电 气化铁路具有运输能力大、行驶速度快、消耗能源少、运营成本低、工作条件好等优点， 对运量大的干线铁路和具有陡坡、长大隧道的山区干线铁路实现电气化，在技术上、经 济上均有明显的优越性。 世界上第一条电气化铁路，是德国的西门子公司和哈尔斯克公司于 1879 年在柏林贸 易展览会上铺设的，长 300 米，轨距为 1000 毫米。此后，随着科学技术的发展、铁路运 量的增长和对能源利用率的重视，全世界电气化铁路营业里程逐年增加，到 90 年代初， 在 130 余万公里的铁路中，电气化铁路有 18 万公里，占铁路总里程的 13.8%。 我国的铁路电气化工程建设，是从 1958 年 6 月开始的。1961 年 8 月 15 日，第一条 电气化铁路-宝成线宝鸡至凤州段建成通车，运输效率显著提高，揭开了我国电气化铁 路建设的序幕。在“内（燃）电（力）并举，以电为主“以及“大力发展电力牵引“方针的 指导下，2007 年 4 月 18 日随着全路第六次大面积提速，我国已建成多条电气化铁路，里 程达 24000 公里。我国已成为继俄罗斯之后世界第二大电气化铁路国家。 电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电 系统提供。牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。变电所设在铁道附近， 它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的接触网上。 接触网是向电力机车直接输送电能的设备。沿着铁路线的两旁，架设着一排支柱， 上面悬挂着金属线，即为接触网，它也可以被看作是电气化铁路的动脉。电力机车利用 车顶的受电弓从接触网获得电能，牵引列车运行。牵引供电制式按接触网的电流制有直 流制和交流制两种。直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后，向接触网 供直流电，这是发展最早的一种电流制，到 20 世纪 50 年代以后已较少使用。交流制是 将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后，向接触网供交流电。交流制供电电压较 高，发展很快。我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频（50 赫）25 千 伏交流制，这一选择有利于今后电气化铁路的发展。 随着新技术、新材料的应用，电气化铁路在数量上和质量上都得到了很大的发展， 兰州交通大学毕业设计（论文） 2 电气化铁路已成为世界各国铁路现代化的重要标志。预计到 2015 年，世界电气化铁路总 里程将达 38 万公里，我国电气化铁路将突破 9 万公里，约占全国铁路总营业里程的 65%，承担铁路运量的 80%左右。到那时，我国的电气化铁路不论在里程长度和技术装备 上，还是在所承担的客货运输量上都将跨入世界高速铁路行列。 1.2 接触网发展趋势 随着机车运行的速度的不同所选用的接触悬挂的类型也有区别。接触悬挂的质量对 机车运行速度有直接的影响随着科学技术的发展，机车的运行速度也不断提高。为了适 应这种趋势的需要，世界各国对悬挂结构的研究也日趋重视。在改善接触悬挂的运营质 量方面作了很大的努力，采用了相应的技术措施，以满足运营速度日益提高的需求。从 发展方向上看，可归纳为以下几方面。 1. 改善接触悬挂的弹性势能 改善接触悬挂的弹性势能，重点在于提高悬挂点的弹性性能尽量使悬挂点处的弹性 与跨距中部的线路上，除了采用弹性双链型基础悬挂外还有采用带空气弹簧阻尼器，其 作用为提高接触悬挂在支柱附近的弹性和减少接触线在受电弓是的振动。 2. 改善张力的自动补偿装置 在结构上随着双链形悬挂及多链形悬挂的采用，接触线、承力索包括辅助索在内的 各导线中均加了张力自动调整装置，以保证各种线索的恒张力。为了减少温度对张力的 影响，除了采用一般的滑轮组式坠砣补偿装置外有的国家还采用弹簧式补偿装置以及温 度变化的液压张力补偿装置。 3.提高接触悬挂的稳定性 接触悬挂能使弓线之间的可靠接触，保证良好取流。提高稳定性的措施有：采用高强度 的镉铜线提高接触线或辅助索的张力采用双链悬挂以均匀的增加接触悬挂的质量，同时 又增加导电的总截面积。当前提高稳定性的主要措施是加大承力索或辅助索的张力。 4. 减轻悬挂的集中重量 减轻悬挂的集中重量，是改善取流情况的主要措施。目前较广泛的用塑料、玻璃钢 来代替铜钢及铸铁等零部件，如定位器定位管等。同时不少国家还使用了轻型铝镁合金 材料，这对于改善接触悬挂的动态特性具有重要意义。 兰州交通大学毕业设计（论文） 3 5.采用定性化标准化零部件 接触网上部结构的零件种类繁多，结构复杂。为了促进电力牵引的发展，现在的普遍意 向是使接触网的零部件向定型化、规格化、标准化和结构简单、安装方便的方向发展。 同时便于维修和更换，还较普遍的采用无螺栓的零件。 6.实行电分相装置的自动转换 目前，各国不仅用玻璃钢分段绝缘器取代了三导线区分绝缘器，而且分相装置取代 了结构复杂的八跨、六跨、五跨锚段关节的绝缘结构。为了适应高速运行的需要，其分 相装置有的国家已经实现了机车不停电自动转化这些都是带有方向性变革，有着推广和 发展的重要的意义。 兰州交通大学毕业设计（论文） 4 第 2 章 接触网及其设计的相关知识 2.1 接触网的基本知识 接触网按其结构分为架空式接触网和接触轨式接触网。其中架空式电压又有地铁用 的直流式和电气化铁路的交流式，本文所涉及的接触网系指国内架空交流式。 2.1.1 接触网的组成 接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由支柱与 基础、支持装置、接触悬挂几部分组成。 支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在 规定的位置和高度上。我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础主要是对 钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给 的全部负荷，并保证支柱的稳定性。一般预应力钢筋混凝土支柱与基础（即杯形基础， 先打好杯形基础，然后将支柱埋入并整正后浇注而成）制成一个整体，下端直接埋入地 下，对大容量滑兰式预应力钢筋混泥土支柱，与普通钢柱固定方式相似。 支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据接触网所在区间、 站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、拉杆、定位装置、悬式绝缘子串、 棒式绝缘子、软横跨、应横跨及其它建筑物的特殊支持设备。严格来说，支柱与基础也 属于支持装置。 定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运 行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。 接触悬挂包括承力索、吊弦、接触线以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在 支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能传送给电力机车。 2.1.2 接触悬挂的类型 接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。我们所讲的接触悬挂的分类是对接触 网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂 和链形接触悬挂及复链型悬挂。 兰州交通大学毕业设计（论文） 5 18m 9.5 9.0 1.8m 65m 15kN 70mm Bz 2 3.5kN 35mm Bz 2 15kN 120mm Cu Ag 2 45.0 图 2-1 弹性链型悬挂 63m 1.4m 4.5 9.0 9.04 f 14 kN 65 mm Bz 2 20 kN 150 mm CuCa 2 图 2-2 简单链型悬挂 1.5m 50m 5.0 24 kN 180 mm ST 14.7 kN 170 mm Cu 2 2.5 214.7 Kn 90 mm Bz 2 图 2-3 复链型悬挂 2.1.3 接触网的电压等级 接触网的电压等级：工频单相交流制：25KV 或 50KV（对地而言），对电力机车电压 均为：25KV。考虑电压损耗，牵引变电所输出电压为：27.5KV 或 55KV，其中 55KV 为 AT 供电方式，主要用于高速电气化铁路中。 AT 供电方式的特点是增加了自偶变压器和电位为 25KV 的回流线。这种起到回流作用 的导线也叫正馈线。AT 供电的优点是改进了电能传输特性和供电质量，减少了对其它设 备的干扰。 2.1.4 接触网供电方式 接触网供电方式有单边、双边供电和越区供电。单边和双边供电为正常的供电方式。 单边供电：供电臂只从一端的变电所取得电流的供电方式。双边供电：供电臂从两端相 兰州交通大学毕业设计（论文） 6 邻的变电所取得电流的供电方式。越区供电是一种非正常供电方式（也称事故供电方式） 。 越区供电是当某一牵引变电所因故障不能正常供电时，故障变电所担负的供电臂，经开 关设备成分区亭同相邻的供电臂接通，由相邻牵引变电所进行临时供电。复线区段的供 电情况与上述类同，但牵引变电所馈出线有四条，分别向两侧上、下行接触网供电。牵 引变电所同一侧上、下行实现并联供电，提高供电臂末端电压。越区供电时，通过分区 亭内的开关设备去实现。 2.1.5 接触网的特点及要求 接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。 因 此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。由于接触网是露天设 置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的，对接 触网提出以下要求： （1）在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车征程取流，要求接触网在机械 结构时光具有稳定性和足够的弹性。 （2）接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并力量延长设 备的使用年限。 （3）要求接触网对地绝缘好，安全可靠 （4）设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。在事故情况下，片于抢修和 迅速恢复送电。 （5）尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材 总的来说，要求接触网无论在任何条件下，都能保证良好地供给电力机车电能，保证 电力机车在线路上的安全，高速运行，并在符合上述要求的情况下，尽可能地节省 投资、 结构合理，维修简便、便于新技术的应用。 2.1.6 接触网导线高度 接触网导线高度（简称导高），是指悬挂定位点处接触线距轨面的垂直高度，设计 规范规定如下： 最高高度：不大于 6500mm。 最低高度：（1）区间、站场：一般中间站和区间不小于 5700mm。编组站、区段 站及配有调车组的大型中间站，一般情况不小于 6200mm。确有困难时可不小于 5700mm。（2）隧道内（包括按规定降低高度的隧道口外及跨线建筑物范围内）：正常 兰州交通大学毕业设计（论文） 7 情况（带电通过 5300mm 超限货物）不小于 5700mm。困难情况（带电通过 5300mm 超限 货物）不小于 5650mm。特殊情况不小于 5250mm。接触线高度的允许施工偏差为 30mm。 2.1.7 接触线之字值和拉出值 定位器将接触线固定在正确的位置上就叫定位，定位器定位线夹与接触线固定处叫定位 点。定位点至受电弓中心运行轨迹的水平距离，在直线区段叫之字值，在曲线区段叫拉 出值，之字值和拉出值的作用是使受电弓滑板工作均匀，并防止发生脱弓和刮弓事故。 在直线区段受电弓中心与线路中心重和，接触线之字值沿线路中心对称不止，其标准为 300mm。提速后为 200250mm 之间；拉出值 350450mm 之间。在曲线区段，拉出值 和曲线半径大小有关。 2.2 接触网常用名词介绍 1. 跨距 接触网两相邻支柱间的距离。 2. 锚段 为满足供电、机械方面的分段要求，将接触网分成若干一定长度且相互独立 的分段，每一分段叫锚段。用以在接触导线和承力索内采用张力调节装置，可以缩小事 故范围和维修。其实际长度根据温度变化时接触线产生的张力决定，和线路情况和悬挂 类型有关。在直线区段锚段长度一般取 16001800m ,特殊情况下可延长到 2000m 。在 曲线区段锚段长度视曲线半径大小和曲线所占比例而定，一般取 9001500。 3. 中心锚结 为了防止锚段两端负荷失去平衡而向另一端滑动和缩小事故范围，在半 补偿锚段中心通过锚夹将接触导线固定在承力索上，使接触线不发生纵向滑动的装置。 4. 锚段关节 为满足供电、机械方面的分段要求，将接触网分成若干一定长度且相互 独立的分段，每一分段叫锚段。两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节。根据锚段所起的 作用可分为电分段非绝缘锚段关节和电分段绝缘锚段关节：根据所含跨距数可分为三跨、 四跨锚段关节：另外，在 BT 供电区段还有一种吸变台锚段关节。 5. 工作支 在锚段关节的转换支柱处同时有两组接触悬挂互相转换，其中由下锚段变 为工作状态的接触悬挂。 6. 非工作支 在锚段关节的转换支柱处同时有两组接触悬挂互相转换，其中由为工作 状态转换为下锚段的接触悬挂。 7. 分段 在纵向或横向将接触网从电气连接上分开的装置。不管纵向分段或横向分段 在分段处都设有隔离开关，需要分段时将隔离开关打开，需要带电时将隔离开关闭和。 兰州交通大学毕业设计（论文） 8 8. 软横跨 软横跨是多股道站场接触悬挂的横向支持设备。软横跨由电气化铁道两侧 的支柱和挂在支柱上的横向承力索，上、下部固定绳以及支持和连接它们的零件组成。 软横跨的形式有绝缘式软横跨、电分段式绝缘软横跨等几种。 9. 承力索 接触网承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。承力索还可承载一定 电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。 承力索根据材质可分为铜承力索、钢承 力索、铝包钢承力索。钢承力索需采取防腐措施。 10. 回流线 电力机车从接触导线取流后专供牵引电流流回到变电所的架空地线。一 般与接触网同杆架设。从回流线流回的回归电流与接触网内流过的机车电流方向相反两 电流互相抵消可以减轻对沿线通信线路的干扰影响。 11. 线岔 用限制线将站场轨道上空交汇的两组接触悬挂予以固定的装置。线岔的型 式按其至中心锚结的距离不同分为 1000、1250、1500mm 等。 12. 线岔标准定位 两接触导线在线岔处的交点相对于道岔中心的位置。 13. 腕臂 接触悬挂的一种支持构件一端挂有接触线和承力索另一端固定在支柱上， 用以支持悬挂并将重力和风负载转向支柱。 14. 定位器 支持接触悬挂并把接触导线固定到所需的空间高度位置上，以满足受电 弓工作需要的一种部件，其类型有直定位器、软定位器，T 定位器和组合定位器等。 15. 定位点 支柱处或其他建筑物为了保持接触导线在所要求的水平位置上的固定点， 它决定了接触导线相对于线路中心的水平位置。 16. 支柱 用来支持接触悬挂的专用电杆，按用途分外中间支柱、中心支柱、转换支 柱锚支柱和定位支柱等。 17. 接触轨 沿铁道走行轨一侧架设的作为接触导线一条附加钢轨，多用于净空受限 的地下铁道。 18. 牵引轨 用来流回牵引电流的钢轨。在自动闭塞信号也利用轨道作为回路（称信 号轨）且相邻闭塞区间相互绝缘。 19. 分段绝缘器 分段绝缘器在电气化铁道区段各车站的装卸线、机车整备线上及电 力机车库线等地， 为了保证工作人员的作业方便及人身安全，将接触网在电的方面分成 独立的区段。 20. 分相绝缘器 分相绝缘器的作用是将接触网上不同相位的电能隔离开，以免发生相 间短路，并起机械连接作用，使接触网成为一个整体。分相绝缘装置包括分相绝缘器和 兰州交通大学毕业设计（论文） 9 有关分相绝缘器的线路标志。 21. 吊弦 在链形悬挂中，接触线通过吊弦悬挂在承力索上。按其使用位置是在跨距 中、软横跨上或隧道内有不同的吊弦类型，吊弦是链形悬挂中的重要组成部件之一。在 链形悬挂中安设吊弦，使每个跨距中在不增加支柱的情况下，增加了对接触线的悬挂点， 这样使接触线的弛度和弹性均得到改善，提高了接触线工作质量。 22. 绝缘子 绝缘子用以悬挂并对接地体保持电气绝缘。接触网上所用的绝缘子一般 为瓷质的。接触网上使用的绝缘子按结构分成悬式和棒式绝缘子两类：按绝缘子表面长 度（即泄漏距离）又可分成普通型和防污型两种。近年来，大量推广采用了钢化玻璃悬 式绝缘子。 23. 隔离开关 在大型建筑物、车站两端，装卸线、专用线、电力机车库线、机车整备 线需要进行电的分段，凡需要进行电分段的地方(除上、下行渡线)都应设置隔离开关。另 外，当供电线距上网点隔离过高长需设置隔离开关，它是接触网设备之一，主要增加接 触网供电的灵活性和可靠性。接触网上多采用电力系统中 35KV 级单极隔离开关和双极隔 离开关，按其用途分带接地刀闸(GW4-35D)和不带接地刀闸(TW4-35)两种。 2.3 接触网设计的主要内容 2.3.1 接触网设计的设计程序 铁道电气化工程设计中一般采用三个阶段设计，即初步设计、技术设计、施工设计。 对于工程简易方案明确及主要技术原则已经确定的某些线路，可采用两个阶段的设计， 初步设计及技术设计。 1. 初步设计 初步设计的目的在于解决电气化铁路的规模，确定主要技术标准和主要设计原则及 配合关系，进行经济技术比较和拟订主要工程概算。初步设计文件经鉴定后，作为 技术 设计和国家控制项目投资的依据。 2. 技术设计 技术设计的目的在与进一步补充、完善和修改设计或者解决、说明初步设计鉴定中 提出的各类问题，它是对初步设计的深化和改善，实际上它是接触网设计中的齐、优、 新问题，即设计内容齐全、选择优良、采用的技术先进。 3. 施工设计 施工设计是根据已经批准的技术设计文件进行的，应完成全部施工图纸并作为接触 兰州交通大学毕业设计（论文） 10 网工程施工的依据。 2.3.2 接触网的设计组成 接触网的设计从设计内容上可分为计算设计平面设计设备选择和技术校验等。 1. 设计计算 接触网是一种复杂的供电设备。为了保证安全运营，使之既具有经济性，有用一定 可靠性，所以要进行一系列的计算。包括气象条件及负载计算、跨距长度的计算、锚段 长度的计算及安装曲线的计算等 。 2. 平面设计 接触网平面设计是工程单位进行施工的主要依据。平面设计包括许多复杂的内容， 地理地形地貌地质及线路条件错综复杂变化多端每一条线路每一个车站都各不相同有时 相差还很大，因此要一个站场一个站场的设计，一个区间一个区间的进行。是一项技术 性很强而又繁杂的工作，也是一项非常重要的工作。 3. 设备选取 接触网电气设备和机械设备很多，电气设备包括隔离开关、避雷器变压器、电分相 和分段绝缘器等。机械设备包括支柱、腕臂以及定位装置等。除此之外还有许多线材需 要选择，如接触线、承力索及其他材料等。应广泛调研，择优选择。 4. 技术校验 技术校验包括两个方面：其一是强度和稳定性方面的校验如腕臂强度检验、支柱稳 定性反定位的主定位管及曲线内侧压管稳定性校验等。其二是性能方面的校验，如缓和 曲线段接触线最大偏移值、接触线偏移值校验、锚段长度张力增量及温度变化时吊玄最 大偏角的校验 2.4 接触网设计原始资料 接触网工程是一项复杂的多专业配合的技术工程，与许多学科和工程都密切相关， 甚至有些工程数据是接触网设计的依据和先决条件。一般进行接触网设计应具备下列主 要技术资料： 1.气象资料 包括：大气温度；最大风速；覆冰厚度；雷电活动资料；用于确定设计计算 的其他气象资料。 2.线路资料 包括：区间线路平纵断面图，车站平面图（含地下设施） ；标准横断面图，平 兰州交通大学毕业设计（论文） 11 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）拔距表；沿线电缆、管道埋设位置；道口表及机械化养护平台。 3.行车供电资料 包括：最大行车速度及列车对数；导线截面、供电线截面，有无加强线、 回流线、正馈线等以及其截面和要求；电力机车及受电弓类型；电化范围；供电分段形式、 牵引变电所位置，以及对电分相绝器的要求；吸流变压器的分布与位置；额定电流、短路 电流的最大值及最小值。 4.桥梁隧道资料 包括：大、中桥梁总表；大、中桥梁分布图、墩台类型；区间线路建筑 物位置及净空尺寸；小桥涵表；隧道总表；隧道断面设计图；隧道内预留锚段关节位置及 断面图。 5.地质资料 包括：土壤种类、允许承载力及安息角；个别路基设计地段表。 6.站场资料 包括：站场表及车站类型；站场平面图；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、平过道及地道表。 兰州交通大学毕业设计（论文） 12 第 3 章 接触网平面设计 接触网平面设计是施工设计的重要内容。在完成了一些必要的机械计算、跨距计算 和锚段长度计算后，就可以着手平面设计工作。接触网平面设计分站场平面设计和区间 平面设计。分三阶段进行，第一个阶段：根据站场平面图、线路纵断面图或有关的桥、 涵、隧资料，进行室内设计；第二阶段：现场勘测，核对原图纸资料，并纠正室内设计 中不符合实际的地方，同时记录土壤的承压力（或安息角）以及路基填挖方等；第三阶 段：整理工作，最后完成图纸。 接触网平面设计的主要内容包括：支柱位置及类型；锚段划分；拉出值大小及方向； 支柱侧面界限；支柱装置结构及形式；地质条件、基础及横卧板类型；主要设备的安装 结构及位置；接触线高度、悬挂类型、接地形式、防护要求；附加导线架设；特殊设计 及工程数量统计等。 3.1 站场平面图的设计程序 1.放图 根据站场竣工图复制站场平面图，即将站场平面图中有关部分描绘下来。主要内 容有：全部股道（包括非电气化的及远期预留的股道） ，道岔位置及其型号，曲线头尾及 半径，缓和曲线长度，桥、涵、隧道、站台、货仓及有关站舍，股道编号及间距，地下 管道，水鹤，机车检查坑，车库以及站中心里程等。由于站场上股道较多，建筑物较集 中，咽喉区道岔密集，比列尺应适当放大，对于一些小站可以取为 1：2000。 2.布置支柱 先从咽喉区着手，然后布置站场中间。 3.划分锚段 确定锚段的路径，下锚点和中心锚结地点。 4.确定接触线拉出值 从咽喉开始，与支柱布置次序相同。 5.确定电分段和隔离开关位置 根据站线、货线、操作方便以及有无牵引变电所等综合考 虑确定。 6.最后步骤 支柱编号、选定材料、统计工程数量以及编写必要的说明等。 3.2 站场平面设计的原则 3.2.1 平面设计的一般技术原则 站场接触网的平面设计就是绘制站场接触网的平面布置图，它是一项非常复杂而细 致的工作，特别是对某些一等站、特等站等大站，显得更为重要。平面设计的优劣不仅 兰州交通大学毕业设计（论文） 13 涉及到接触网的运行质量、经济合理，还涉及到长期的发展规划。因而，在进行接触网 平面设计时，应注意下述原则： 1.选择硬横跨或软横跨 目前，在站场咽喉区以内，一般使用绝缘软横跨或硬横跨，尽量不使用双线腕臂柱。 因双线腕臂都是接地的，在维修方面不如绝缘软横跨安全方便。软横跨所跨越的股道数 一般不超过八股。跨距应尽可能接近最大允许值，以减少支柱数量。相邻跨距间，小跨 距值应尽量不小于大跨距的 75%。若使用跨距与原计算跨距值不相符合，确定接触线的拉 出值时，应校验其风偏移值。 2.支柱布置 先从咽喉区开始，先设定正线上的道岔柱，道岔定位原则上应尽量采用标准定位。 其标准最佳位置是在线间距为 500-700mm 范围内。此时，两接触线的交点应位于两内轨 距 745mm 的中间位置，道岔柱与道岔理论岔心的距离见表 3-1。由于受地形条件限制，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，才采用非标准定 位。此时，应使两接触线的交点位于道岔导曲线两线间距为 500700mm(两内轨距 935 735mm)处的中间点的上方。 表 3-1 道岔柱与道岔理论岔心的相对位置 3.尽量使用最大计算跨距 接触网支杆跨距，应根据悬拌类型、曲线半径、接触线最大风偏移值和运营经验综 合考虑确定。在最大计算风速条件下，接触线距受电弓中心轨迹的最大水平偏移值，一 般不得大于 450mm。 设计中尽量采用标准跨距。常用标准跨距定为 5 的整倍数，即 线间距 道岔 型号 700650600550500 1/849604370378031802500 1/954605070435036702970 1/1062005490469040003200 1/1167505980517043103420 1/1275006030572048403870 兰州交通大学毕业设计（论文） 14 40、45、50、55、60、65m 数种，最大允许跨距除在个别大站及特殊情况下，一般不超过 67m。 4.考虑支柱与信号机的相对位置 在支柱布置时应考虑不要妨碍信号晾望。直线区段，在进站信号机和区间信号机的 显示前方，同侧接触网支柱要适当加大其侧面限界值；曲线区段，支柱应设置在信号机 前方 5m 以外；单线铁路直线区段在地形条件允许时，支柱应设置于信号机的对侧。 5.站场上支柱布置应考虑各个站场的特点 支柱设置要尽可能地照顾站场的远期发展，如果将来股道增多，则近期设立的支柱 应考虑远期可资利用。对于远期铺设或预留的股道，如果土石方工程已做好，则软横跨 支柱的容量及侧面限界，一般均应考虑预留。对于股道延长部分，当设立近期支柱时， 以对今后整个支柱布置不产生影响为原则。 6.支柱设置要考虑站场美观 站场是客货集散地、在技术经济合理的条件下，应注意美观，而对于客流较大或有 政治影响的特等站或一等站，尤应考虑美观因素，不能因经济上的某些损失破坏了整体 美观条件。 靠近站房的支柱，要注意不要正对着门窗，站旁两侧的支柱，要尽量对称布 置。基本站台或中间站台上的支柱其边缘至站台边缘的距离，应分别不小于 4m 或 2m。 7.尽量减少咽喉区的支柱数量 咽喉区聚集着大量的道岔群，各个站场的情况变化不一，对于较大的站场有时相当 复杂，般应提出两个或两个以上的布置方案进行比较，在保证技术条件合理的情况厂， 应尽量减少支柱数量，选择最优或较优方案。 8.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特殊胯距，应较一般距离缩减 5-10m， 或缩减原跨距的 10。 在站场上由于两端咽喉区道岔密集，线路较多，存在有站台、地道、天桥、路线桥、雨棚等多种 建筑，支柱布置形式是各式各样的，但支柱布置所遵循的基本原则是技术合理、节省支柱、美观开阔 和便于信号晾望。 3.2.2 划分锚段 划分锚段应注意下述原则： 1.合理选择锚段起讫点 兰州交通大学毕业设计（论文） 15 站场上的锚段要充分利用锚段长度，原则上应在每个独立股道设立个锚段。 2.张力差不应超过许可值 半补偿链形悬挂及简单悬挂接触线的张力差不得大干额定张力的 15；全补偿链形 悬挂，承力索的张力差不得大于承力索张力额定使的 10%，并应满足接触线张力差的要求。 3.正线锚段长度的确定 正线上锚段长度应按照下列原则确定： （1）直线区段： 全补偿链形悬挂，一般情况不大于 1800m，困难条件时不大于 2000m。 半补偿链形悬挂，一般情况不大于 1600m，困难条件时不大于 1800m。 （2）曲线区段： 全补偿链形悬挂，在曲线半径小于 1500m 的曲线长度占锚段长度的 50及其以上时， 其锚段长度不得大于 1500m，直线区段可适当加长。半补偿链形悬挂一般根据中心锚结 到补偿器处的张力差决定，一般不大于 1500m。 当正线作为个锚段太长时，可以分成 一个半或两个锚段该两个锚段关节的衔接，可以通过锚段关节，或通过道岔后分别转 换下锚，如图 3-1 所示。 图图 3-13-1 正线锚段通过道岔转换下锚正线锚段通过道岔转换下锚 4.站线锚段走向 应避免在道岔处多次交叉，如图 3-2 所示。图为道岔处接触悬挂均为一次交叉，图 道岔处接触悬挂为两次交叉，这种情况不够合理。在站线下锚，接触悬挂改变方向时， 与原方向的水平夹角般情况不宜超过 6，困难情况下不宜超过 10。 兰州交通大学毕业设计（论文） 16 3 5 3 1 4 1 4 5 5 1 1 33 4 4 5 ( )a 一次交叉 ( )b 两次交叉 图 3-2 正线锚段走向转换图 5.锚段横向穿越线路要少 在站线下锚时，其横向穿越的线路要尽量少，以利放线。在锚段通过相邻两道岔时， 一般把两个接触线布置成平行的比布置成交叉的要好，如图 3-3 所示。 a（ ）相邻道岔间接触线平行布置b（ ）相邻道岔间接触线交叉布置 图 3-3 相邻两股道间接触线交叉方式 6.尽量减少锚段数量 对于站线，般股到发线只设置一个锚段，对于不长的站线、货线、渡线等在锚 段长度不超过 900m 时，可以仅在端设置补偿器，成为所谓“半个锚段” 。为了简化设 备，减少锚柱，在划分和设置锚段时，应尽量减少锚段数目，一些渡线、支线应尽量合 并到别的锚段中去，只有在不得巳时，才自成一个小锚段。 7.中心锚结位置选择 中心锚结位置一般设在锚段中部附近。原则上要求从中心锚结到两端补偿器问的张 力差应大致相等，全补偿链形悬拌和简单悬挂还应考虑中心锚结绳便于拉出、锚柱埋设 和设置拉线。 8.合理确定锚段关节的形式及位置 （1）在站场与区间的衔接处，一般应设置四跨绝缘锚段关节，三股道以下的小站端设 置； （2）在有牵引变电所及分区亭的车站，变电所及分区亭附近应设置三跨非绝缘锚段关 节，同时设置分相绝缘器，分相绝缘器应避免设在大坡道上； 兰州交通大学毕业设计（论文） 17 （3）车站两端的绝缘锚段关节，应设在最外道岔与进站信号机之间，一般靠近站场的 转换支柱，与出站道岔岔尖间的距离不小于 50 m，以利于电力机车转线； （4）在绝缘锚段关节处。对于有开关的转换支柱，应把锚支柱放在转换支柱的同侧，以 便连接跳线和保证安全； 图34 绝缘锚段关节的开关位置 （5）尽头线的锚支柱，应该距车档有一定距离(约 20m)。条件不许可时，才把锚柱放在 车档近旁，同时府尽量不要缩短尽头线的有效长度。 9.预留锚段关节 在车站两端与区间衔接处预留一个锚段关节位置。 3.2.3 拉出值的确定 在进行接触网平面设计时，在定位点处，应标明接触线拉出值的大小和方向。设置 拉出值的目的是使受电弓滑板磨损均匀。因此，拉出值的大小是由受电弓的有效工作长 度决定的。拉出值在直线区段一般取300mm，在曲线区段上则根据曲线半径大小决定， 具体取值见表 3-2 表 3-2 拉出值选用表 在设置拉出值时，一般应注意下述技术原则： （1）布置和确定拉出值时，一般先从咽喉区开始，在向站中心布置时，若最后碰到直 线股道上相邻