第9讲最大许可跨距的确定

第9讲最大许可跨距的确定主讲人董昭德西南交通大学电气工程学院2011.11.

9.1接触网中有关跨距的概念

1跨跨

2当量跨距

3临界跨距

4技术跨距

5经济跨距

6最大许可跨距最大允许跨距

考虑预期车辆运行和给定基本运行风速后接触线产生最大风偏后仍能确保接触线不离开受电弓滑板有效工作范围的两支柱(定位点)间距离。第9讲最大许可跨距的确定

9.2确定跨距需要考虑的因素

接触悬挂弹性;接触线磨耗;跨中接触线风偏;

第9讲最大许可跨距的确定跨距大:跨中弹性大；跨中风偏大；弹性差异大；跨中接触线磨耗大；跨中抬升量大，接触线易疲劳和断裂；跨距小：弹性差异小；不经济定位点多，产生硬点的概率大，定位点磨耗增大在大跨距和小跨距之间有一个最佳跨距问题，研究问题

1跨距、受电弓自振频率、接触网自振频率、列车运行速度之间有何内在关系？

2跨距与磨耗之间的关系？

3风偏的计算模型？定性？定量？－车辆的摆动和蛇行、轨距、轮对、转向架的几何形状和特性；－受电弓型号和滑板的有效工作宽度；－风速的大小及由风引起的接触线横向偏移；－支柱挠度引起的接触线横向偏移；－纵向位移引起的横向偏移；－线路半径、外轨超高、横向轨道移动以及横向轨顶高差和公差不足。一接触线高度和受电弓工作高度；一接触线与滑板接触面上的摩擦系数；9.2确定跨距需考虑的因素第9讲最大许可跨距的确定1受流质量（含运行速度因素）

受电弓振动频率与跨距形成的周期函数间的关系。2安全因素（弓网几何关系、悬挂风偏移）3悬挂形式(简单、链形、复链形、直链、半斜链、补偿)4线材材料及形状5接触线和承力索受力及拉出值大小6风速的大小7受电弓的弓头尺寸和横向位移（车辆横向摆动、导高）8线路状况（横断面、纵断面）9机车的横向摆动量：取决于轨距及游间距、曲线半径及外轨超高（过渡超高、超高不足）、横向跨顶高差和公差不足。10、支柱型号与材质9.2确定跨距需考虑的因素第9讲最大许可跨距的确定（1）外轨超高引起的受电弓偏移9.3受电弓的偏移

m－定位点接触线在轨平面内的投影与线路中心线的距离（mm）。当定位点的投影位于曲线外轨与线路中心线间时，m为正值；当定位点的投影位于线路中心与曲线内轨间时,m为负值；第9讲最大许可跨距的确定9.3受电弓的偏移第9讲最大许可跨距的确定（2）受电弓在曲线区段的动态偏移9.3受电弓的偏移第9讲最大许可跨距的确定受电弓在直线区段的动态偏移（3）受电弓安装位置误差引起的固有偏移

接触线的横向偏移曲线区段接触悬挂的偏移9.3受电弓的偏移第9讲最大许可跨距的确定《客运专线设计暂规》对跨距的规定1正线接触线对受电弓中心的最大风偏不宜大于400mm；直线困难地段不得大于500mm；2相邻跨距之差不得大于10m；3简链的标准跨距为50~55m；困难：60m；4弹链的标准跨距为55~60m；困难：65m；9.4相关规范05版设规1最大65m；2两相邻跨距之比不宜大于1.5：1，桥梁、隧道口、站场咽喉区等困难地段不宜大于2：1；3山口、谷口、高路堤等风口地段，绝缘锚段关节和分相所在跨距均应比正常跨距缩小5~10m。第9讲最大许可跨距的确定精确分析、建立分析模型很困难1风负载是时间和距离的函数，但如何表述这一函数？2风对导线的作用过程、机理、状态难于定量描述。3受电弓横向位置会受风、线路、列车状态、安装误差的影响基于以上因素，目前处理方法：通过考虑最大风偏和受电弓最大偏移来确定跨距和拉出值的大小，因此，电大允许跨跨为一概率跨距。9.5

确定跨距的理论基础第9讲最大许可跨距的确定1技术要求：接触线在基本运行风速下能满足受电弓取流。2计算方法：静力学分析法，按给定的最大计算风速，计算接触线在水平面内的最大偏移，由此确定最大跨距的取值。3假设条件：（1）只考虑极限条件下风对接触线的作用，将这一状态作为静止状态来分析，不考虑动态过程；（2）只考虑水平吹动的极限风速，不考虑风速的变化；（3）不考虑补偿对导线弛度的影响，即假定悬挂线索在支柱定位点死固定；（4）不考虑导线在风作用下产生的弹性伸长。9.5

确定跨距的计算方法最小概率静力学计算法第9讲最大许可跨距的确定由相似三角形原理9.6两端固定的悬挂线索的基本风偏移基本风偏移计算用图第9讲最大许可跨距的确定课间休息！第9讲最大许可跨距的确定（1）直线区段接触线的受风偏移跨距中接触导线任一点相对于受电弓中心线的偏移值：等之字值布置

9.7

简单悬挂的风偏移计算第9讲最大许可跨距的确定不等之字值的接触线风偏移的计算是通过将中心线AB平移到A1B1，使其呈等之字值布置利用等之字值的处理方法。不等之字值布置9.7

简单悬挂的风偏移计算（2）直线区段接触线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定在计算接触线风偏移值时，计算公式中有：支柱挠度、拉出值、接触线张力、风负载、跨距等参数，如何确定这些参数呢？

9.7

简单悬挂的风偏移计算（2）直线区段接触线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定（3）公式中几个技术参数的选取（a）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，最大可取到0.05m。H型钢柱按5%0控制（b）拉出值的取值拉出值的大小与受电弓滑板的最大工作宽度、外轨超高、列车运行速度有关。拉出值的确定要考虑：应在保证安全的情况下，尽量使滑板的实际工作范围大；定位器的受力应在80N~2500N之间；跨中偏移值。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。9.7

简单悬挂的风偏移计算第9讲最大许可跨距的确定98版设计规程（参考取值，R为曲线半径)：直线区段取为300mm；高速取为200mm;

R大于1800m时,取为150mm；

1200m≤R≤1800m时,取为250mm；

180m≤R≤1200时,取为400mm。05版和高客暂规均没有做具体规定。9.7

简单悬挂的风偏移计算（c）拉出值的参考取值3公式中几个技术参数的选取第9讲最大许可跨距的确定

接触悬挂张力的大小应根据悬挂类型和最高运行速度来确定，在高速接触网中，主要由接触网波动速度的大小以及接触线线材的最大允许抗拉强度和安全系数确定。200km/h接触网的接触线额定张力不小于20kN。300km/h接触网的接触线额定张力不小于25kN。当接触线磨耗达到25%时，其安全系数不小于2.0。（d）张力的取值9.7

简单悬挂的风偏移计算3公式中几个技术参数的选取第9讲最大许可跨距的确定由最大风偏移值计算公式，推出最大跨距的计算式如下（e）直线区段跨距的计算取值在接触网设计中，一般是先选定最大风偏移值和拉出值，计算出最大跨距值，然后利用该值验算接触网线索的弛度是否满足要求,以此检验跨距值的选取是否合理。两个主要因素：水平方向：风偏；垂直方向：弛度9.7

简单悬挂的风偏移计算3公式中几个技术参数的选取第9讲最大许可跨距的确定(4)圆曲线区段接触线的受风偏移9.7

简单悬挂的风偏移计算第9讲最大许可跨距的确定9.7

简单悬挂的风偏移计算(4)圆曲线区段接触线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定1线路的基本概念铁路线路在空间的位置是用它的线路中心线表示的。线路中心线在水平面上的投影叫做线路平面，它反映线路的曲直变化和走向。线路中心线在垂直面上的投影叫线路纵断面，它反映线路的起伏变化和高程。9.8缓和曲线的受风偏移什么是缓和曲线？第9讲最大许可跨距的确定线路平面图与接触网的设计和平面布置密切相关，接触网平面图是在线路平面图的基础上进行布置和设计的。线路平面图9.8缓和曲线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定

坡道的长短和坡度的大小影响着一个区段甚至整条线路的运输能力、运营质量和线路造价。坡道的长短和坡度的大小对电力机车、牵引供电系统的设计有重大影响，对接触网的电分相设置、导线高度、悬挂弹性、吊弦长度有直接影响。线路纵断面图第9讲最大许可跨距的确定接触线在缓和曲线区段相对于受电弓中心线轨迹的最大偏移包括五大要素：（1）最大风时接触线的风偏移；（2）接触线对受电弓中心线轨迹的静态偏移；（3）线路外轨超高引起的受电弓中心对线路中心的偏移；（4）接触线拉出值造成的负偏移；（5）最大风时支柱挠度造成的偏移。9.8缓和曲线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定工程上常用放射螺旋线方程表示缓和曲线

为了简化计算，可取9.8缓和曲线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定在缓和曲线区段，接触线的风偏移及跨距的计算没有固定的计算公式，而是由设计经验确定跨距，然后按最不利情况对每个跨距逐一进行风偏移验算。

9.8缓和曲线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定9.8缓和曲线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定5缓和曲线的受风偏移9.8缓和曲线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定9.8缓和曲线的受风偏移第9讲最大许可跨距的确定链形悬挂受风状态及跨中悬挂纵断面受力示意图9.9链形悬挂的风偏移计算

链形悬挂的受风偏移与其结构形式、线材材料及形状、接触线和承力索受力、风负载大小、拉出值、线路情况均有相当密切的关系，加之承力索和接触线的相互作用，情况比简单悬挂复杂，1中国链形悬挂风偏移的计算方法平均法和当量系数修正法(1)平均法分别计算接触线和承力索的风偏移，考虑到二者之间的相互影响，取二者代数和的一半作为接触线的风偏值。第9讲最大许可跨距的确定1中国算法平均法和当量系数修正法(2)当量系数法

在接触网设计中，链形悬挂的受风偏移一般是通过“当量理论公式”来处理的。链形悬挂“当量理论公式”是基于将链形悬挂的接触线和承力索通过吊弦的连结看成一个整体，抛开承力索和接触线间的繁琐约束，在简单悬挂风偏移计算公式中加入当量系数得出链形悬挂风偏移计算公式。

m的取值与线材有关，新型线材的m值须通过反复试验验算。目前常用接触线，铜线取0.9，钢铝线取0.85。(1)平均法9.9链形悬挂的风偏移计算第9讲最大许可跨距的确定2俄罗斯算法假设条件：接触线和承力索通过吊弦只在跨距中部从四分之一至四分之三区域起作用；

(2)在此半个跨距内，接触线与承力索间的相互负载作用是均匀的。(3)在作用区内，吊弦长度取为该部分吊弦的平均长度且为常数。所有吊弦的受风倾斜角相同。(5)接触线与承力索的受风偏移值之差恒定不变。9.9链形悬挂的风偏移计算第9讲最大许可跨距的确定112俄罗斯算法9.9链形悬挂的风偏移计算第9讲最大许可跨距的确定(1)简单悬挂的风偏3德国算法等之字值布置不等之字值布置曲线区段的风偏当风从曲线外侧吹时，当风从曲线内侧吹时，直线区段的风偏9.9链形悬挂的风偏移计算第9讲最大许可跨距的确定3德国算法(2)链形悬挂的风偏沿整个跨距接触线和承力索通过吊弦相互作用；由于风力作用，接触线和承力索之间作用的力呈线性力分布状态。整个跨距内的吊弦长度一为平均值。跨距内吊弦与垂直于铁路线的平面偏移角相同。适用于结构高度大于1.4m的情况。在跨中心处接触线产生的横向偏移利用以上公式进行有限元分析三种方法：近似计算法、公式法、有限元分析法9.9链形悬挂的风偏移计算第9讲最大许可跨距的确定3