接触网设计计算

1、本章内容本章内容 接触网气象条件确定接触网气象条件确定 计算负载的计算计算负载的计算 自由悬挂导线的张力和弛度计算自由悬挂导线的张力和弛度计算 安装曲线的计算安装曲线的计算 接触网跨距长度的计算接触网跨距长度的计算 链形悬挂锚段长度的计算链形悬挂锚段长度的计算第一节第一节 接触网设计气象条件的接触网设计气象条件的确定确定一、接触网设计中所用到的气象资料包括：一、接触网设计中所用到的气象资料包括：w1、最高温度w2、最低温度w3、最大风速w4、最大风速时温度w5、覆冰厚度w6、覆冰时温度w7、覆冰时相应风速w8、接触线无弛度时温度w9、雷电日（或小时）w10、吊弦及定位器正常位置时温度forwa

2、rd 最高温度 与最低温度 ，应根据线路通过地区的实际温度并参考典型气象区来确定。 在数值上宜取与极限温度接近的5之整数倍的数值（即各种温度取5的整数倍）。 覆冰：在冬季，接触线及承力索上出现的结冰和积雪。maxtmintback二、气象条件的确定二、气象条件的确定（一）最大风速 采用距地面10m高处（基本风速高度） ，15年一遇的10分钟平均最大值。 计算方法：平均法、变通法、数理统计法（二）接触线无弛度时温度 简单链形悬挂： 弹性链形悬挂：52minmax0ttt102minmax0ttt0tforward 平均法:将占有的年份气象资料分成若干组,然后求得各组最大风速值的平均值作为最大计算

3、风速。 变通法：将求得的各组最大风速的平均值作为最大计算风速。计算中只是占有风速资料年份的分组方法与平均法不同。123456789101112131415222520272230272525202230202522back 数理统计法：根据最大风速出现的频率决定，也称为是频率法。通常用皮尔逊III型曲线计算，精度和可信度较高，能较准确的反映客观实际，但是计算比较繁琐。故一般用平均法或者是变通法。back 在接触点悬挂8-16m长的弹性吊索悬挂接触线，减少悬挂点处产生的硬点，改善取 流 条 件 。back （三）吊弦及定位器正常位置时温度td2minmaxtttd （四）覆冰厚度b : 覆冰厚度

4、b应不小于实际观察到的5年出现一次的最大覆冰厚度。（值为零值或5mm的倍数） -单位长度导线覆冰后的总重力负载（KN/m） -无冰时单位长度导线自重负载（KN/m） R 导线半径（mm）， -冰密度。RggRbbb81. 910)(92bggb第二节第二节 计算负载的决定计算负载的决定 计算负载：垂直负载、水平负载一、线索自重负载：一、线索自重负载：二、冰负载（瞬时负载）二、冰负载（瞬时负载） d-线索直径，对于接触线取平均直径d=（A+B）/29229010)(.)2(.1025.0HbHbbgdbbdbdggmKNgSgH/109forward垂直负载： 简单悬挂：导线自重，接触线的覆冰重

5、。 链形悬挂：接触线、承力索、吊弦及线夹的重力； 接触线、承力索的覆冰重。水平负载：风负载、吊弦偏斜引起的负载（主要）； 支柱、支持装置形成的水平力。back三、风负载三、风负载无冰线索上：覆冰线索上： P-线索在一个跨局内所受的实际风负载 a-风速不均匀系数 K-风负载体型系数 -接触悬挂跨距 -设计计算风速，应为距地面10m高度的当地气象台站实际观测的最大风速值。(30年一遇的10min平均最大风速) KNaKdlvPcv6210615. 0KNlvbdaKPcb6210)2(615. 0vl四、合成负载（几何和）最大风速时的合成负载：覆冰时的合成负载：无冰无风时的合成负载（链形悬挂的自重

6、力负载）：22)(maxcvdcjvpgggq22)(cbbcbpggqdcjgggq0 1、接触网工程从设计阶段（或设计程序）分，有（）、（）、（） 。从设计内容讲，有（）、（）、（）。 2、最大风速应采用距地面（）高处、（）年一遇的（）平均最大值。 3、接触网的支柱高度一般在（）之间，接触线与承力索的架设高度大都在（）之间。 4、最大风速出现时的温度一般是选取（）的温度平均值。 5、写出承力索和接触线的冰负载公式，并说明各个量的含义。 弛度的概念弛度的概念： 从接触线弧垂最低点，到连接两悬挂点的垂直距离，称为弛度F。 -等高悬挂 由导线弧线最低点分别到两悬挂点的垂直距离称为悬挂点A、B的弛

7、度，由F1和F2 表示。 -不等高悬挂等高悬挂不等高悬挂一、等高悬挂的弛度计算一、等高悬挂的弛度计算 力平衡原理 ： 力矩平衡原理 ： 0 xF0BATT0yF0glFFBATTTBA2glFFBA0M02xgxxFyTAATglF82FglT822/ lx FyymaxTxlgxy2)( 2)(4lxlxFy-自由悬挂导线的曲线方程（抛物线）二、不等高悬挂的弛度计算二、不等高悬挂的弛度计算 以最低点0点为坐标原点，找出两个假想等高悬挂，从0点把悬挂分成两部分，再分别对两个半个悬挂进行计算。 不等高悬挂时高低两悬挂点的弛度与悬挂点等高弛度之间的关系：22)41 (FhFF21)41 (FhFF

8、不等高悬挂的弛度TglF82（ ） 斜弛度（用F表示）的定义： 由图所示，连接不等高的两悬挂点A、B，再引一条与AB平行且与导线所形成的曲线相切的直线，并过切点C绘一条铅垂线与直线AB在D点相交，则线段CD的长度就称为斜弛度。特点特点：在跨距和导线水平张力相同的情况下，其值等于 水平悬挂的弛度值。 结论： 不等高悬挂的斜弛度F等于跨距相同时，等高悬挂的水平弛度F。FTglF82back斜弛度四、悬挂线索实际长度的计算四、悬挂线索实际长度的计算等高悬挂线索的实际长度（p27图） 线段长度为dL时，水平增量为dx，相应线段的挠度为dy则有因为 dxdxdydydxdL2122122)(1 )()(

9、2)(4lxlxFy2)2(4lxlFdxdy所以得到据高斯定理将上式积分可得 -悬挂线索实际长度悬挂线索实际长度.!) 1).(1(.! 2) 1(! 11)1 (2nmxnnmmmxmmxmxdxlxlFldxlXFdL)2(8)21 (16211 422422lFlL382dxlxFdL21422)21 (161 不等高悬挂线索的实际长度 跨距一定时，悬挂线索的实际长度与弛度弛度的大小的大小有密切的关系，或者说线索的实际长度的变化对弛度的影响很大 。)(32222121lFlFlL 安装曲线安装曲线的概念：悬挂线索的张力和弛度随温度变化的曲线。计算范围一般从最低计算温度到最高计算温度。一

10、、简单悬挂安装曲线（重点）一、简单悬挂安装曲线（重点）（一）简单悬挂的状态方程 -当量跨距（m） -计算线索的线胀系数（ ） E-计算线索的弹性系数（MPa） S-计算线索的计算横截面积（ ） q负载；T张力； 下标“x”指待求条件；下表“1”为起始条件。Dl1K2mm)(24241121221222ttESTTTlqTlqxxDxDxforwardESTTlqESTTlqttxxDxDx22212122112424 当温度或负载变化时，导线要伸缩。其结果是弛度和张力都要发生变化。如已知一个状态的弛度和张力，则应能求出另一状态的弛度和张力。导线的状态方程导线的状态方程： 能把两个不同状态下的跨

11、距导线张力（弛度）之间的关系建立起来的方程式，称之为导线的状态方程式。back（二）决定起始条件 一般简单悬挂要求较小的弛度，由张力作为控制条件；在供电线的设计中有时用弛度作为控制条件。它们分别用临界跨距和临界温度来决定。 1、临界跨距 当 时，取 作为计算的起始条件；反之，取 作为计算的起始条件；两者相等，任取其一。2、临界温度ljlDlmintbq当 时，取 作为计算的起始条件；反之，取 作为计算的起始条件；两者相等，任取其一。ljtmaxtbqmaxt)()(2422minmaxgqttTlbblj或者SETTtttbbtjmax)1 (bqgbbtjSETttforward临界跨距临界

12、跨距： 最低温度时与最大附加负载时的张力均等于许用张力时的跨距。临界温度临界温度： 在某一温度下，无附加负载时的导线弛度等于覆冰状态下的导线弛度。则把这一温度称作临界温度临界负载：临界负载： 是指这样的负载，即在覆冰状态下它作用在导线上所引起的张力，如同在最低温度下的一样等于该导线的许用张力。BACK3、决定当量跨距定义：假定一个跨距，这个跨距中的导线张力随温 度变化的规律与该锚段内的变化规律完全相 同。则这个假设的代表跨距就称为该锚段的 当量跨距当量跨距。公式：4、求弛度曲线 得到张力安装曲线 。各锚段内各实际跨距 的弛度曲线：)(xxtfT ilniniiiDlll113/xixTglF8

13、2二、链形悬挂的安装曲线二、链形悬挂的安装曲线（一）半补偿链形悬挂安装曲线1、有载承力索张力曲线张力计算的普遍方程：为方便计算 )(24241121221222ttESTTZlWZlWxxDxDx11TTZZxxESZZlWESZZlWttxxDxDx22212122112424换算负载：换算张力：结构系数： e为悬挂点到最近的简单支柱吊弦间的距离。00cjxxTTqqWjcxxTTZjcTTZmax122)2(DDlel0011cjTTqqW 为求解以上方程，需要确定承力索起始情况下的Tcmax和接触线无弛度时承力索的张力Tco。 Tcmax可能出现在最大覆冰附加负载时，也可能出现在最低温度

14、时。为了判定以哪种情况作为起始状态，需求出临界负载。式中min22minmax00)(24tDbcjljWlttZTTqqmax0000minmaxmaxcccjtjcTTTTqqWTTZ 若临界负载大于覆冰合成负载，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起始情况。forward 半补偿：只在接触线下锚处设有补偿装置。 全补偿：接触线和承力索两端都设有补偿装置。 有载承力索：附挂了接触线的承力索。back承力索的弛度计算：接触线的弛度计算接触线弛度变化曲线由下式决定：接触线在悬挂点处的高度发生变化：xixxZlWF82)(0FFfxx)(1 (0FFhxx2、无载承力索的张

15、力与弛度计算无载承力索的张力和弛度：在没有假设接触线以前的承力索张力及弛度。张力计算公式： -无接触线时的承力索张力； -在 t0温度时，无接触线时的承力索张力； -承力索单位长度自重负载。 方括号内为起始条件数据，一般用接触线无弛度时的t0作为已知基本条件可用下式决定TCW0的值。ESTTlgESTTlgttcwxcwxDccwocwoDcx22222202424cwxT0cwTcg02220022202424cDccwoDccwTESlqTTESlgT弛度计算公式：3、最大风速时承力索张力Tcv值的验算 将由在承力索张力计算时的起始条件作为验算的起始情况，将最大风速时的条件作为待求情况。应

16、满足最大风速情况下的承力索的张力小于或等于承力索最大张力许可值(TCVbc），则承力索将会减小接触线的偏移；若 （bjbc) ,承力索将通过吊弦把接触线拉过来；当 ( bj=bc) ，接触线和承力索的偏移值相同。ccjjTpTp/ccjjTpTp/ccjjTpTp/1、风偏移值的平均值计算法：2、风偏移的当量理论计算法： 2224 = ()16()maxjcjjcjcjcpplappTTlTTbjjxjbbmax)(222maxabbmpTljjxjjxjjjjjjjjlmpTaTlmpb222max28m-当量系数（链形0.850.90；简单悬挂为1），实际为)1(21jcjcpTTpm以上

17、均为直线区段等之字布置情况下锚段锚段：在区间或站场上，为满足供电方面和机械方面的要求，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这种独立的分段称为锚段。划分锚段的目的：划分锚段的目的： 缩小机械事故范围；便于加设补偿装置；使吊弦及定位器的偏移不致超过许可值，以及改善接触线内受力状态等。划分锚段的主要依据：划分锚段的主要依据： 当气象条件发生变化时，使接触线内所产生的张力增量不超过规定值。张力增量张力增量：当温度变化且在补偿器工作的条件下，吊弦和定位器都发生偏移和移动，使接触线在吊弦和定位器固定点处的张力产生差别。设计规定设计规定：在极限温度下，从中心锚结到补偿器处的张力增量，接触线不得超过最大

18、许用张力的15%，承力索不得超过最大许用张力的10%。 中心锚结：在锚段的适当位置将接触悬挂固定。这种固定装置称为中心锚结。中心锚结设在锚段的中部，其作用有二：其一，在一个锚段实行两端补偿时防止补偿器向一侧滑动，锚段两端的补偿器只能使线索由中心锚结处分别向两端移动，不致向一端滑动，特别是在具有坡度的线路上，设置中心锚结更显得必要，其作用和效果也愈加明显。其二，缩小事故范围。当接触线中心锚结的一侧发生断线时，不致影响另一侧的接触网，容易排除事故。一、半补偿链形悬挂锚段长度的计算主要由接触线和承力索从中心锚结到补偿器之间的张力差来决定。造成张力增量的主要是吊弦和定位器。几点假设： 1）锚段内各吊弦

19、的长度相同，并等于吊弦在跨距 内的平均值； 2）吊弦集中在跨距的两端，即支柱点处； 3）吊弦是不滑动的。张力增量计算公式：lSEglLLctglLLTjjjdE)(322)()(L-半个锚段的长度 -计算锚段的跨距值 -接触线单位长度自重负载 C-平均吊弦长度 -接触线线胀系数 -平均温度至计算极限温度之差E-接触线弹性系数 S-接触线计算横截面积 -表示一个跨距内产生消耗于弛度方面的纵向伸长。jgt应用条件：直线区段上；温度及弹性影响；吊弦的作用二、全补偿链形悬挂锚段长度的计算张力增量计算公式cTtSETTTcccE321cmkcTtlLLRdtlLLT)(5 . 02)( -承力索只考虑温度变化的张力增量 -承力索在补偿器处的张力 -水平拉杆长度。R-曲线半径cmTkd三、简单悬挂锚段长度的计算在采用简单悬挂时，因为没有吊弦，所以只考虑定位器的作用，此时张力增量可用下