高速电气化铁路接触网中心锚节设计

接触网工程课程设计报告接触网工程课程设计报告评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专业：电气工程及其自动化班级：电气110x姓名：xxx学号：201109xxx指导教师：王秀华兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年7月4日1设计原始资料1.1具体题目高速电气化铁路接触网中心锚结设计。1.2要完成的内容根据高速电气化铁路中心锚结的要求，计算高速接触网中心锚结的位置，设计高速电气化铁路中心锚结，并说明其工作原理。2设计课题的计算与分析2.1中心锚结的作用接触悬挂的每一个锚段，它的导线都是独立的线段，在正常情况下，无论是硬锚还是补偿下锚，一个锚段内的导线都是作为整体而工作的。导线在温度变化时要伸长（或缩短），对于两端硬锚的导线，纵向不会产生位移，导线所产生的伸长都耗散在每一个跨距内。两端补偿下锚的导线，因导线上各种拉力和阻力不同，两端会出现不平衡的拉力，从而使导线向一端移动。为了防止这种现象的产生以及当锚段内出现断线后能缩小事故范围，可以在锚段的约一半长度的一个跨距内（锚段中间部位）设置中心锚结，将该点的导线拉紧固定，在任何情况下，该点都不会出现偏移。接触网锚段安装中心锚结后，线索在中心锚结处相当于死固定方式，因此当温度变化时，锚段内线索的热胀冷缩便发生在中心锚结与两端的补偿器间，有效缩短了线索的伸缩范围。中心锚结具有以下作用：(1)锚段线索张力比较均匀，保证接触悬挂处于良好工作状态。(2)设立中心锚结后可以缩小事故范围，即当一侧发生断线事故时不至影响中心锚结另一侧悬挂线路，有利于抢修事故和缩短事故抢修时间。(3)可防止线索在外力作用下向一侧串动，如风力、受电弓摩擦力、因坡道和自身重力引起的串动力。2.2中心锚结的分类2.2.1半补偿中心锚结半补偿链形悬挂的中心锚结如图1所示。半补偿链型悬挂的中心锚节应装在设计指定跨距的中间位置上。半补偿中心锚结承力索两端都是硬锚，纵向不产生移位，接触线两端为补偿下锚，用锚结绳固定在承力索上，使该点接触线也不产生移位。中心锚结设在锚段中间部位的一个跨距中间。当一侧接触线断线后，另一侧接触线在中心锚结辅助绳的拉力下，不发生松动现象，起到了缩小事故范围的作用。锚结绳的长度一般应为承力索与接触线间距的20倍，但不得小于15m。图1半补偿中心锚结2.2.2全补偿中心锚结全补偿链型悬挂的承力索和接触线两端都是补偿下锚，均可能因两端张力不平衡而产生移动，所以承力索和接触线都要设置中心锚结进行固定，其固定形式相当于由半补偿链型悬挂中心锚结与承力索中心锚结两部分组成。接触线的中心锚结绳在跨距中间与承力索固定，而承力索的中心锚结是在接触线中心锚结所在的跨距内增加一根承力索中心锚结辅助绳，在该跨距两端的腕臂上固定以后，再延长一个跨距拉向另一支柱锚固，使该跨距的承力索不产生位移，因此承力索中心锚结由三个跨距组成。如图2，承力索中心锚结绳通过绝缘子串并抬高后下锚。全补偿链型悬挂接触线中心锚节安装的要求及标准和半补偿相同。其承力索的中心锚节绳该跨距中部及相邻两悬挂点处的承力索用钢线卡子固定，跨距中部为三个，悬挂点两侧各为两个相互倒置，间距为1m，中心锚节绳的弛度略小于或等于该跨距的承力索弛度，锚节绳的两端分别固定在设计指定的支柱上。全补偿链型悬挂中心锚结由半补偿链型悬挂中心锚结部分及辅助绳组成。辅助绳的中间与承力索固定，两端锚固定在支柱上。安装时辅助绳应抬高锚固，一般不得低于承力索的高度。图2全补偿中心锚结2.2.3隧道内中心锚结在隧道内，对应于不同的悬挂类型，隧道内中心锚结分为简单悬挂中心锚结、半补偿链型悬挂中心锚结及全补长链型悬挂中心锚结。简单悬挂中心锚结及全补偿链型悬挂中心锚结兼有悬挂点的作用。半补偿链型悬挂中心锚结设在跨距的中间，在结构形式上与全补偿长形式类同。隧道内中心锚结的特点是可以利用隧道顶，将承力索或接触线相应固定装置直接固定到隧道顶上。隧道内中心锚节如图3所示。图3隧道全补偿链型悬挂2.3中心锚结的设置原则设置中心锚结时，在直线区段，一般尽量设置在锚段的中间部位，当含有曲线时，中心锚节应靠向曲线较多的部位。在两端装设补偿器的接触网锚段中，必须加设中心锚结。每个锚段中心锚结的安设位置应根据线路情况和线索的张力增量计算确定。中心锚节位置一般设在锚段中部附近，原则上要求从中心锚节到两端补偿器间的张力差应大致相等。2.4中心锚结位置的确定一般情况下，对于锚段长度的校验，在计算极限温度下，接触线应保证张力增量值不超过15%Tj，Tj代表接触线在补偿器处的张力，承力索应保证张力增量值不超过10%Tmax；而对于中心锚结的校验，则分别计算从中心锚结到两端补偿器之间的张力差，若张力差大致相等，则满足技术要求。取锚段长度为1600m，其中直线区段长度为650m，曲线区段为950m。中心锚结设置在分界点沿曲线区段方向300m处，则在直线区段方向补偿器与中心锚结间的距离为L=950m，跨距l=60m；在曲线区段方向补偿器与中心锚结间的距离为L=650m，跨距l=50m，曲线半径R=3000m。2.5相关资料和参数2.5.1设计条件接触线采用全补偿链形悬挂，在第九区典型气象区进行装设。2.5.2具体参数(1)接触线采用GLCN190(钢铝接触线)：Tj=20kN；接触线计算截面积为：Sj=190mm2；接触线的弹性系数为：Ej=97500MPa；线胀系数为：=17×10K；接触线的自重负载为：gj=9.81×10kN/m。(2)承力索采用LBGLJ185(铝包钢铝绞线)：Tc=17.5kN；承力索计算截面积为：Sc=185mm2；承力索的弹性系数：Ec=70000MPa；线胀系数：=12×10-6K；承力索自重负载：gc=6.78×10kN/m。(3)tmax=40℃，tmin=20℃。故吊线及定位器处于正常位置时的温度℃，所以∆t=tmaxtd=4010=30℃。(4)在全补偿链形悬挂中，接触线驰度变化很小，且温度变化耗损于驰度方向的纵向位移较小，因此，=0。(5)接触线无驰度时，承力索的驰度F0=0.54m。(6)接触线的结构高度h=1.4m，则吊弦长度c=cmin+1/3F0，cmin=hF0，所以c=h2/3F0=1.42/3×0.54=1.04m。2.6全补偿链形悬挂张力增量的计算2.6.1接触线张力增量的计算(1)直线区段产生的张力增量：由公式jjjjjjjdE)(322)()(SEglLLctglLLT2.312.31kN190975001081.9)60950(9503204.12)3010170(1081.9)60950(950363jdET所以∆TjdE﹤15%Tj=3.0kN满足要求。(2)曲线区段产生的张力增量：由公式jjjjjjjdE)(322)()(SEglLLctglLLT1.09kN190975001081.9)50650(6503204.12)3010170(1081.9)50650(650363jdET所以∆TjE﹤15%Tj=3.0kN满足要求。2.6.2承力索张力增量的计算(1)在直线区段上，承力索沿线路中心布置，在温度变化时，承力索虽有转动仍可认为承力索不产生张力增量,故∆TcdE=0kN。(2)曲线区段承力索只考虑温度变化的张力增量：由公式(3)曲线区段承力索的张力增量：由公式所以∆TcE﹤10%Tc=1.75kN满足要求。综上所述，中心锚节选取满足要求。3设计总结在不懈的努力和老师的帮助下，完成了接触网工程课程设计中高速电气化铁路接触网中心锚结的设计。在课程设计中采用的锚段长度为1600m，其中直线段占650m，曲线段占950m，将中心锚结设置在分界点沿曲线区段方向300m处，采用全补偿链型悬挂结构，经过对接触线与承力索张力的测算比较，设计符合锚段关节设计的参数要求。在设计过程的开始阶段遇到了诸多困难，主要有设计中接触线与承力索各项参数的选取和公式选取，在和同学互相交流讨论后，通过不断地演算与比对，最终顺利的解决了所遇到的难题，圆满的完成了本次设计。通过这次设计，我对接触网的用途及工作原理有了更加深刻的认识，熟悉了高速