电气化铁路接触网课程设计

1、课 程 设 计题 目电气化铁路接触网课程设计专 业电气工程及其自动化前言此课程设计是对渡市车站的正线及站线接触网的设计，依据接触网课程设计及接触网相关专业书籍对该车站设计所需的各项材料、气象等参数进行选择，设计内容包括计算负载的确定、最大跨距的计算、锚段长度的确定、安装曲线的计算与绘制、软横跨的预制、支柱选择与容量校验等，最终完成渡市车站的接触网平面布置图与咽喉区放大图。 在接触网系统设计过程中，本设计组严格参照课程设计任务书，并遵循接触网设计规范。在经济性方面，对于跨距和支柱的选取进行了校验，最终跨距与支柱型号选择在满足技术条件的情况下经济合理性达到最大。 在课程设计的过程中，设计组对于接触

2、网工程有了更为深刻的认识，进一步增强了运用所学知识的能力及发现解决问题的方法。在此，向一直对我们有极大期许的xxx老师表示感谢，向您致以崇高的敬意。目录第一章 设计任务书 3第二章 基本负载计算2第三章 锚段长度的机械计算7第一节 半补偿链形悬挂的张力差计算7第二节 全补偿链形悬挂的张力差计算8第四章 安装曲线的计算与绘制14第一节 正线全补偿链形悬挂的安装曲线14第二节 站线半补偿链形悬挂的安装曲线16第三节 补偿安装曲线21第五章 软横跨预制24第六章 支柱负载的计算及类型选用27第七章 设计总结31第一节 对接触网设计的认识31第二节 设计中遇到的问题及解决方法31第三节 设计的经验与体

3、会32参考文献 32附图1 渡市车站接触网平面图附图2 咽喉区一、二放大图第一章 设计任务书一、原始设计资料1、渡市车站平面图(初步设计)，图一张2、悬挂类型： 车站正线采用全补偿弹性链型悬挂：车站站线采用半补偿弹性链型悬挂：全线采用bt供电方式，回流线与接触网同杆架设。回流线采用tj70铜绞线。3、气象条件、污秽区划分(1)、气象条件： 第气象区(2)、污秽区划分： 重污秽区4、设计速度：120km/h5、地质条件：,挖填方请参考初步设计图；6、其它条件及要求请参考课程设计总说明。二、设计内容1、复制车站平面图（放图）；2、决定车站最大跨距；3、作一个锚段长度的机械计算，并绘制安装曲线图；4

4、、绘出所给站线锚段长度张力增量曲线；5、平面设计(1)、完成所给站场和区间(一个锚段)的接触网平面图；(2)、绘出咽喉区部位放大图；(3)、写出设计主要原则，重大技术问题的处理方法及方案比选；(4)、绘出该站的供电分段图；6、验算一处缓和曲线上所设计跨距的接触线的最大偏移值；7、验算一组软横跨的支柱容量；8、预制一组软横跨；9、本组技术专题讨论。第二章 基本负载计算1、由原始资料查得相关参数如下所示：（1）铜承力索参数:tj-95的参数：计算直径，截面积，单位重量，线涨系数，弹性模量。thj-95的参数：计算直径，截面积，单位重量，线胀系数，弹性模量。（2）接触网接触线性能参数表chta-12

5、0的参数：综合拉断力不小于41.75（kn），线胀系数，弹性模量，标称截面积，接触线高度，接触线宽度，单位重量。chta110的参数：综合拉断力不小于39（kn），线胀系数，弹性模量，标称截面积，接触线高度，接触线宽度，单位重量。（3）回流线参数表：tj-70参数：综合拉断力不小于38.64（kn），计算面积，线涨系数，弹性模量，参考质量，。（4）气象资料：中国典型气象分区表, 典型气象分区表中第区的气象参数，如下：大气最高温度；大气最低温度；最大风速；最大风速时温度；覆冰厚度；产生最大覆冰时的温度；覆冰时的风速；覆冰密度 ；重力加速度。（5）吊弦及线夹负载，取承力索直径（mm）；接触线直径(

6、当接触线横截面积不是圆时，取接触线接触面积的高度和宽度和的平均值)（mm）；风速不均匀系数（该设计选择）；风载体型系数（该设计选择）。负载计算（1）计算线索的各类单位负载：回流线的单位自重：半补偿简单链形悬挂：，全补偿简单链形悬挂：，正线全补偿链形悬挂负载计算：承力索的冰负载接触线的冰负载承力索的风负载1最大风时承力索的风负载 2覆冰时承力索的风负载承力索合成负载 1无冰无风时的合成负载2最大风时合成负载3覆冰时合成负载：由以上计算可知该悬挂的最大负载出现在覆冰时，。由于回流线是通过钩头鞍子安装在支架上的，而支架是不能随温度变化发生移动的，钩头鞍子的偏移又非常有限，也就是说，回流线各跨之间均属

7、于“死固定”，在这种情况下，就不能应用当量跨距来简化计算，应就每一实际跨跨的张力和弛度进行计算。实际上，上述悬挂的锚段中，只有五种跨距，将这些实际跨距作为当量跨距与临界跨距比较以判定状态方程的起始条件，是计算接触网附加导线安装曲线的常用方法。1计算临界跨距，判定起始条件对临界跨距进行计算由此可知，所有的实际跨距均小于临界跨距，这些悬挂的最大张力均出现在最低温度时，取为状态方程的起始条件；2张力温度曲线的计算与绘制将有关数据代入状态方程其一锚段跨距为40、40、42、35、25、21、24、35、50、55、60、60、55、55、53、48、50、30、28、40、40。对于全补偿链形悬挂而言

8、，由于承力索和接触线均装有张力补偿装置，线索张力近似为一个常数，与温度变化无关。全补偿链形悬挂的安装曲线主要为弛度温度曲线。全补偿链形悬挂的状态方程为： 化简得到：跨距(m)25303540505560-16.6625-15.194-13.4585-11.456-6.65-2.84650.776弛度跨距公式： 跨距(m)弛度(m)25303540505560f0.11030.15890.21620.28240.44130.53400.6355弛度和温度曲线（2）回流线回流线的单位自重：纯冰负载: 覆冰时的风负载： 覆冰时的合成负载： 最大风时线的风负载： 最大风时的合成负载：通过以上计算可知，

9、该回流线的最大负载出现在最大覆冰时，即站线半补偿简单链形悬挂负载计算：承力索的冰负载 接触线的冰负载 覆冰时接触线的风负载接触线的风负载承力索的风负载1最大风时承力索的风负载 2覆冰时承力索的风负载承力索合成负载1无冰无风时的合成负载2最大风时合成负载3覆冰时合成负载： 由以上计算可知该悬挂的最大负载出现在覆冰时，即采用6股道半补偿链形悬挂计算安装曲线当量跨距 =47.6所以取=50m（三）确定起始条件题目未告知承力索的最大允许张力，依据牵引供电设计规范的规定，取拉断力的65%作为最大许用工作应力，考虑铜承力索安全系数不小于2.0，取，实取。由于，故选取最覆冰状态作为起始条件。（四）校验起始条

10、件的选取是否正确最大风时将以上数据代入状态方程，求得： 用试探法可求得，证明起始条件选取是正确的。各种张力/弛度-温度曲线的计算正线采用全补偿链形悬挂接触网，采用tj-70铜绞线作回流线。其一锚段跨距为40、40、42、35、25、21、24、35、50、55、60、60、55、55、53、48、50、30、28、40、401计算临界跨距，判定起始条件取值15kn.由此可知，所有的实际跨距均小于临界跨距，这些悬挂的最大张力均出现在最低温度时，取作为状态方程的起始条件。2张力温度曲线的计算与绘制将有关的数据代入状态方程计算化简后得： 将不同的张力值与跨距值代入方程中，计算出张力温度对照表，如下表

11、所示。张力温度曲线表跨 距 值40455055606515-10-10-10-10-10-1014-2.5-2.27-1.97-1.57-1.32-0.94135.135.686.296.967.698.501213.0613.971516.1117.3518.701121.3822.7624.3126.0227.9129.931030.2632.2734.5036.9839.7042.65939.9642.8145.9849.5053.3559.54850.9254.9459.4364.4069.8375.74根据上表在matlab中可绘出张力温度曲线图，如图所示。从张力温度安装曲线图中，选

12、取温度为整数的点及其所对应的张力值，填入表中，并依据弛度计算公式计算l=25、45、60m跨距的弛度值，填入表3-3-6中。 弛度温度曲线表(40m)-501020304050601514.31311.710.69.58.67.5247264285316349389430490弛度温度曲线表(55m)-501020304050601514.31311.910.89.88.98467489538588648714786875 弛度温度曲线表(65m)-501020304050601514.413.412.411.510.79.99.26526787307908529129801065依据弛度-温

13、度曲线表绘制导线的弛度-温度关系曲线图：（五）计算并绘制该悬挂的各类安装曲线1有载承力索张力温度曲线初始条件： 待求条件： 将上述数据代入半补偿链形悬挂状态方程，并化简后得到下式：以的间隔取值代入上式，求出相应的值，填入下表中， 有载承力索张力温度曲线表1211109874.40411.519.127.3436.4646.742无载承力索张力温度曲线 其中 求得 用试探法求得 ，将所求值代入式3-4-21，即代入数据并化简按一定间隔给出值，求出相应的值，将计算结果填入表3-4-6。 无载承力索张力温度曲线表1211109876543-32.86-27.5-22-16.22-10.6-3.244

14、.6814.6929.1154.76根据上面两个表绘出有载和无载承力索张力温度曲线，见下图。 承力索张力温度曲线3有载承力索弛度温度曲线根据图上图所示张力温度曲线，选取为整数的张力值填入表。并利用公式计算出弛度数据，将计算结果填入表，并据此表绘制有载承力索弛度温度曲。表3-4-4 承力索张力温度对应表5101520253035404511.911.210.469.819.228.868.27.67.235209219229240250257270283293504274464684895105245515785975551754056659261763466669972360615643674

15、705735754793832860有载承力索弛度温度曲线4、无载承力索的弛度温度曲线根据无载承力索的张力温度曲线及可计算出无载承力索的弛度值。无载承力索弛度温度曲线表1050102535458.07.246.65.414.223.683.28351602177.0194.2236.9303.7348.3390.750327.0361.3396.3483.5619.8710.8797.455395.6437.1479.5585.0750.0860.0964.960470.8520.3570.7696.2892.510241148绘制出无载承力索的弛度温度曲线，如图所示。无载承力索弛度温度曲线5

16、 接触线弛度温度曲线和定位点高度变化曲线张力tco为9kn时，跨距分别为35m、50m、55m、60m对应的弛度值为：0.256m 0.517m 0.623m 0.741m、值（m）()()511.90.209-0.021-0.0250.427-0.041-0.0490.517-0.049-0.0570.615-0.058-0.0681011.20.219-0.017-0.0200.446-0.033-0.0380.540-0.038-0.0450.643-0.045-0.0531510.460.229-0.012-0.0150.468-0.023-0.0260.566-0.026-0.031

17、0.674-0.031-0.036209.810.240-0.007-0.0090.489-0.013-0.0150.592-0.014-0.0170.705-0.017-0.019259.220.250-0.002-0.0030.510-0.003-0.0040.617-0.003-0.0030.735-0.003-0.003308.860.2570.0020.0020.5240.0080.0080.6340.0090.0100.7540.0100.011358.20.2700.0060.0080.5510.0190.0200.6660.0210.0250.7930.0240.029407.

18、60.2830.0120.0150.5780.0280.0330.6990.0340.0400.8320.0400.047457.20.2930.0170.0210.5970.0390.0430.7230.0460.0540.8600.0550.065利用公式及计算接触线的弛度和定位点处接触线高度变化值，其计算据见上表，并据此表绘制接触线弛度温度曲线和定位点高度变化曲线，见下图。接触网接触线弛度-温度曲线图 定位处接触线高度变化曲线图半补偿链形悬挂的张力差校验:由半补偿链形悬挂的弛度安装曲线查得如下表所示。计算吊弦的平均长度 接触线悬挂结构高度；接触线无弛度时承力索的弛度。曲线半径(m)300

19、跨距长度(m)3555承力索弛度(m)0.2530.621平均吊弦长度(m)1.5311.286（1） 判定的取值吊弦偏斜引起的张力差 式中，吊弦偏斜产生的张力增量，中心锚结到补偿器的距离；变换系数一般取为0。吊弦和定位器处于正常位置时的温度查图得出。定位器偏斜引起的张力差 式中，r曲线半径，d定位器长度取1.5m，接触线最大需用张力。 半补偿链形悬挂的总张力差计算 直线区段 曲线区段 当时，的值为kn： l(m) r(m)3001000.06870.03042000.30940.09823000.72790.20224001.3350.3407当时，的值为：l(m) r(m)300100-0

20、.0294-0.013200-0.1313-0.0421300-0.3045-0.0876400-0.5464-0.1460经过计算比较，锚段长度应根据张力差较大的取值，根据第一个表可绘制出半补偿链形悬挂接触线的张力差曲线检验锚段是否满足要求： 查得 查得0.115kn，显然小于。故锚段满足要求。最大允许跨距的计算:(1) 直线区段查询铁路电力牵引供电设计规范手册，接触线最大风偏移，接触线拉出值最大允许跨距 (2)曲线区段 查询铁路电力牵引供电设计规范手册，接触线最大风偏移，接触线拉出值.软横跨的预制：选软横跨支柱的型号为：侧面限界的选择,.各悬挂点的负载1、接触线的单位自重（1）正线负载：（

21、2）站线负载：2软横跨承担的纵向悬挂的垂直负载（1）正线悬挂：（2）站线悬挂：3该软横跨各节点的重量（1）判断节点类型，由图可知从1股道至6股道的节点类型为：5、5、8、5、5、6（或7）。4横向承力索、上下部固定绳分摊到各悬挂点的垂直负载取横向承力索和上下部固定绳的单位自重分别为：5各悬挂的总负载：二 求横承力索水平张力1支柱悬挂点的垂直反力对a点，得， 2判定最低点由试验法知因为所以判定该悬挂的最低点为点。3求最大弛度，并求悬挂点对最低点的力矩选取软横跨钢柱型号：其支柱高度为13m,假设该软横跨的安装尺寸如下：承力索安装高度：12.935m;接触线高度取为:6m上部固定绳的高度：8.06m;下部固定绳的高度为6.9m由图可见,最大弛度为：（为吊弦最短长度，5-6股道取值为600mm）.左右悬挂点对横承力索最低点取力矩，即分析段，有三 求上下部固定绳的张力1各线索水平力（1） 线索风负载（2） 接触线之字力参照直线区段拉出值的取值平均，这里拉出值a=300mm；正线接触线张力=10kn，站线接触线张力=8.5kn2上下部固定绳的水平张力由软横跨简图分布知，上部固定绳固定6根承力索，下部固定绳固定有一根正线和5根站线。3求支柱风负载（1） 支柱受风面积