接触网课程设计跨距计算

接触网技术课程设计报告

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指导师

评语

2012年2月24日

1.基本题目

1.1题目

某地区跨距长度的计算

1.2题目分析

跨距就是两相邻支柱间的距离，其长度的决定涉及到一系列经济、技术问题，是接触网设计中重要的问题之一。跨距有经济跨距和技术跨距两个概念。单从经济观点考虑问题所决定的跨距为经济跨距；而按技术要求决定的跨距称为技术跨距。在一般情况下，经济跨距总是要大于技术跨距的。

技术跨距是根据接触线在受横向水平力（如风力）作用时，对受电弓中心线所产生的许克偏移而决定的，对于简单接触悬挂，弛度也是决定跨距的重要因素。

某地区的接触悬挂类型决定了这地区跨距长度的计算结果。为了能够达到经济和技术的最优化，就需要对两种接触悬挂类型下的跨距长度进行比较。

要使接触线良好地工作，就要保证在受风作用下，接触线对受电弓中心线的受风偏移值不要超过其规定的最大许可值。根据受电弓滑板的最大工作宽度，铁路工程技术规范规定，在最大计算风速条件下，接触线对受电弓中心的最大水平偏移值不应超过500mm。在接触网设计中，仍按此规定处理。

2.跨距长度的计算

为了简化计算，假设跨距两端是死固定，即不考虑补偿器的补偿作用，同时认为在受风以后，导线内张力变大，而不考虑张力变大后的导线的弹性伸长。此时，接触线的水平偏移值。.如图1所示。图中表示的是接触线在跨距内任意点的j

横断面，接触线在水平负载p.的作用下位于斜面内。由图中可知

图1接触线的水平受风偏移

由图可知

bp

—h=—j

yq

V

b=yPj

jq

V

接触线在跨距内任意点的弛度y值可由式

gx(l—x)y=

2T

q-x(l—x)

V2T

j

将y值代入式(2)中得

b=P.-x(l—x)

jmax 2T

j

当x为l的中点时，具有最大水平风偏移，即

b=y

jmax 8T

j

⑴

⑵

⑶

(4)

在直线区段上，当接触线布置成之字形时，对其线路中心(也即是受电弓中心)线的偏移巨鼎与y1及y2,如图2所示。其值由下式确定

图2等之字值布置

p-x(l—x)

yi=j2T

j

a(l—2x)y2

其中,a——接触线之字值(mm)

Pj——接触线单位长度上的风负载(kN/m)

Tj——接触线张力(kN)

1——跨距长度(m)

由此可得接触线在跨距长度内任意点(距左侧支柱为x)对线路中心的偏移值b.为

(5)

2T

j

b_P.•x(l-x)*a(l—2x)j

db

j=0dx

解式(5)得

l2aT

x_——

2

将尤值再代入式(5),整理可得

•12 2a2T

+

P-12

P

j

8T

j

在接触线具有不等之字值和时，如图3所示。其最大偏移值由下式确定

b

jmax

(6)

图3不等之字值布置

由图3可知

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y_a—a_a—匕+%_匕—％ (7)

3 1 12 2

将不等之字值布置时形成的偏移分量代入式(6)，并将为代替式中a值，就

可求得接触线在跨距内最大偏移值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，即可得到接触线在直线上的最大跨距

穴:

lm疽2、|p+(b]x+*;b2jx-a2) ⑼

其中,l 最大计算跨距值(m)

max

Tj——接触线的张力(kN)

P.——接触线单位长度的风负载(kN/m)

bjx——接触线的许可偏移值(m)

a：接触线之字值(在曲线区段上为拉出值)(mm)

接触线在曲线区段上布置成割线的形式，拉出值为a，其曲线区段上的受风偏移如图(4)所示。

]

图4曲线区段上接触线的受风偏移图

1一接触线起始位置；2一受电弓中心线行迹；

3—接触线的风偏移值

12

y=-

i8R

曲线线路中心的驰距值坊由图5决定。由图中的直角三角形得

近似解得

在无风作用时，接触线距受电弓中心的偏移值由图4可知，应为

(10)

当风负载作用于接触线时，接触线对受电弓中心线的最大偏移值可按下式决

(11)

b=U土,

j8T 2

式中有正负号，其"+”号表示风向曲线内侧吹，而“一”号表示风向曲线外侧吹。

从图5可以看出，在风向曲线内侧吹时，出现最不利的情况。此时，接触线对受电弓中心线行迹的最大偏移值为

b =P±+,

jmax8T2

C

图5决定曲线的弛度

将式(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，即可得在曲线区段上的最大跨距值为

1

max

+a)

(13)

由式(12)和式(13)可以看出，在曲线区段上，求最大跨距1时，需先知道拉出值a，而在求拉出值a时，又要知道跨距。因此，一般是先假设一个拉出值a，求得最大跨距，然1后再验算拉出值a时候比假设值大，若基本相等，则即为1所求；否则需重复计算。但要指出的是，在一般计算中往往是取。的经验值，max

直接求最大跨距，不1必反复计算。

在求证b.和时Tax，式中均没有考虑接触线水平面处支柱的受风偏移，若考虑支柱挠度的变化，并令代表支柱在接触线水平面内受风时的位移，则各式为：

(1)在直线区段上，接触线以等之字布置时

(2)在曲线区段上

(3)在缓和曲线上

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+节

+a)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

其中,l°——缓和曲线长度(m)

lx——由直线点全观测点的长度(m)

R 曲线半径(m)

应该指出，在缓和曲线上时，由于缓和曲线的长度各不相同，且跨距所在和

曲线的位置也是千差万别，因此，不可能求出在缓和曲线上固定的最大跨距值。式l(18)是用来校验已布置好的跨距l的，看其接触线的最大风偏移值b.o若实际的风偏移值大于bjx时，则应该调整跨距或者缩小拉出值。 *

2.2技术参数的选取

支柱偏移：一般情况下钢筋混凝土支柱可取为0.02m钢支柱取为0.03m，最大可取为0.05m。

拉出值的取值：考虑高速列车的摆动情况，高速客专接触网的拉出值在直线区段宜取为200〜300mm之间；曲线区段的取值则要通过计算确定。参考取值:直线区段取为300mm；高速取为200mm；R>1800m时，取为150mm；1200m<R<1800m时，取为250mm；180m<R<1200m时，取为400mm。

表1线索自重及冰风负载

b=5mm

自重(kg/m)

冰负载(kg/m)

自重+冰重

最大风负载(kg/m)

v=25m/s

100

GLCA215

0.925

1.070

0.685

GJ-70

0.615

0.841

0.457

查表得风负载体型系数K=1.25,H60支柱a=413mm，结冰厚度为5mm，最大风速为25m/s，风速不均匀系数a=0.85。

接触线采用接触线TCG-100:T.=1000Kg；A=11.8mm；B=12.8mm;

当量系数m=0.85，直线区段触线接许可风偏移值b.x=0.5m，曲线区段接触线许可风偏移值b\2=0.45m，接触线水平面内支柱扰度0.05m。直线区段“之”字值a=300mm，曲线区段拉出值a见表2。

表2接触线拉出值

曲线半径R（米）

300WRW1200

1200<R<1800

1800WR

直线

拉出值a（毫米）

300

250

150

±300

由下式可得接触线单位长度的风负载

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

(1)直线区段：

其中，/max 最大计算跨距（m）；

T. 接触线额定张力（Kg•m）；

P.——接触线受风负载（Kg/m）；m一链形悬挂当量系数；

b.x 最大允许偏移（m）；

a二直线区段接触线的之字值（m）；

Y.——接触线水平面内支柱挠度（m）。

代入数据得：

l

max

c: 1000

=2i

\0.85x0.6940

0.5-0.05+\：'(0.5-0.05)2-0.32

=72.98m

故对于直线区段，最大跨距取lmax=65mo

（2）曲线区段：

l=2 七厂(b—y+a)

max| Tix/

]mP+R

其中,R一相应曲线半径（m）；

a——曲线区段接触线拉出值（m）。

计算结果见表6。

表3最大跨距计算值、取用值及标准值（单位：m）

曲线半径R

300

400

600

700

900

1800

直线

最大允许跨

距计算值

39.11

44.07

51.56

54.52

59.39

64.73

72.98

最大允许跨距取用值

35

40

45

50

55

60

65

3.结论与体会

接触网是一种复杂的供电设备，为了列车的安全运行，必须保证列车受流平稳，在技术上在要求接触线具有恒张力。然而接触网受温度和气象条件的影响很大，温度会使接触线和承力索的张力发生变化，不利于列车的安全运行。为了解决线索能够保持恒张力，在实际中采用了各种形式的张力自动补偿装置。在这次设计中依次论述了滑轮式张力补偿装置、鼓轮式张力补偿装置、德国Re200C型非并联棘轮式补偿装置、日本弹簧式张力补偿装置以及我国最新的YB型液压补偿装置，采用不同的补偿装置其张力补偿的效果也不同，由于我国幅员辽阔，各地气象温度差异很大，在施工过程中可以灵活采用各种形式的补偿装置。

此次设计过程中，我们查阅了大量国内外有关接触网张力补偿的文献，本文所罗列的各种补偿装置中既有传统的滑轮式补偿装置，又有国外先进的补偿装置，同时还详细介绍了我们最新的YB型液压补偿装置。通过不断查阅和学习，更深刻地了解了张力补偿装置的工作原理及其在实际使用中的重要性，加深了对课堂理论知识的理解。原本以为补偿装置仅仅是课本上所叙述的那几种，在做这次课程设计的工作中，我们得以接触到国内外各种更新更先进的补偿装置，所以课外探索式学习是课堂理论学习的重要补充，在今后的学习中，我们会着力培养这方面的能力，在知识深度和广度上得到更大的提升，运用知识