接触网工程课程设计

接触网工程课程设计报告PAGE1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1104姓名：辛丰洲学号：201109419指导教师：王思华兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年7月4日1基本题目1.1具体题目高速电气化铁路接触网悬挂模式设计1.2题目分析对各种悬挂模式进行分析比较，确定适合高速运行接触网的悬挂模式，选择接触线、承力索、吊弦、弹性辅助索等的型号，计算其张力，进行张力补偿的设计。目前，世界各国为满足高速受流的要求，都根据自己国家高速铁路规划的动力设置（动力集中式或动力分散式）和受电弓的结构及性能的不同，而采用了不同的悬挂类型。高速接触网的悬挂类型就其现有的情况而言，有弹性链形悬挂、简单链形悬挂和复式链形悬挂（或称双链形悬挂）。本报告对上述三种链型悬挂类型进行了较为全面的性能比较。另外，对张力补偿装置的设计也略作阐述。2高速电气化铁路悬挂类型设计2.1不同类型接触网悬挂模式2.1.1弹性链形悬挂模式德国高速电气化铁路（ICE）接触网采用的悬挂类型是弹性链形悬挂，代表类型为Re250型和Re330型，它们分别适应的速度为250km/h和330km/h。弹性链形悬挂在简单链型悬挂基础上增加了一根弹性吊索，改善了接触网的弹性不均匀度。但结构比较复杂，弹性吊索安装、调整工作量大。在跨距较小时，弹性链形悬挂和简单链形悬挂弹性均匀性差别不大。弹性链形悬挂结构形式如图1和图2所示。图1弹性链形悬挂（Y形）图2弹性链型悬挂图（形）在结构上，相对于简单链形悬挂在定位点处装设弹性吊索，主要有两种形式：“”形和“Y”形。弹性吊索的材质一般与承力索相同，其线胀系数与承力索相匹配。性能特点：结构比较简单，改善了定位点处的弹性，使得定位点处的弹性与跨中的弹性趋于一致，整个接触网的弹性均匀，受流性能好。其缺点是弹性吊索调整维修比较复杂，定位点处导线抬升量大，对定位器的安装坡度要求也较严格。2.1.2简单链形悬挂模式法国在开始修建从巴黎至里昂的东南新干线（TGV）时，所采用的接触悬挂的型式仍是弹性链形悬挂。但是在正式运营的三个月内,发生了两次重大事故,造成导线拉断、接触网损坏。九十年代初,法国总结了东南新干线的经验教训,在大量的理论和试验研究的基础上认为:弹性吊索对于时速超过250km的高速来说意义不是很大,反而成为影响行车安全的因素之一。所以后来在修建大西洋新干线时采用了简单链形悬挂。从结构上看，后者与弹性链形悬挂的主要区别是取消了弹性吊索。简单链型悬挂结构简单，弹性均匀度较好，接触悬挂稳定性好，施工及运营管理方便，是世界上使用最多的一种悬挂类型。我国绝大部分电气化铁路都采用这种悬挂方式。结构形式如图3所示。图3简单链形悬挂图性能特点：结构简单、安全可靠、安装调整维修方便，适应于高速受流。定位点处弹性小，跨中弹性大，造成受电弓在跨中抬升量大，跨中采用预留弛度，受电弓在跨中的抬升量可降低；定位点处易形成相对硬点，磨耗大。如果选择结构形式合理、性能优良的定位器，则可消除这方面的不足。2.1.3复（双）链形悬挂模式日本高速铁路是唯一采用简单复链形悬挂类型的国家。日本在开始建造电气化铁路新干线时，曾对简单复链形悬挂、弹性复链形悬挂、带空气弹簧吊弦的复链形悬挂及三链形悬挂等四种悬挂类型进行选择性试验。经过运行试验，很快淘汰了后三种类型，保留了复链形悬挂。复链型悬挂在简单链型悬挂的基础上增加了一根辅助承力索，使接触网弹性更加均匀。但结构太复杂，施工及运营维护不方便，事故抢修难度大。目前只在日本使用。日本东海道的悬挂模式结构形式如图4所示。图4复链型悬挂图复链型悬挂在结构上，承力索和接触导线之间加了一根辅助承力索。性能特点：接触网的张力大，弹性均匀，安装调整复杂、抗风能力强。2.2不同类型接触网悬挂模式比较复链、简链和弹链三种接触网悬挂型式虽然有各自的不同特点，但对于时速200km/h以上的速度来说，均能满足高速受流要求，在国外都有成功的运营实践。高速接触网各类型的相关技术参数如附表1所示。高速接触网目前所采用的简单链形悬挂、弹性链形悬挂及复链形悬挂在相同运行速度及线路条件下，综合比较有以下结论：

(1)从高速受流质量、波动传播速度、多普勒效应、波状磨耗、离线率比较、弹性链形悬挂优于复链形悬挂,简单链形悬挂较差。

(2)从结构复杂程度、工程造价、维修工作量比较,是简单链形悬挂优于弹性链形悬挂,复链形悬挂较差。

(3)从弹性均匀度、受流稳定性、动态抬升量比较,复链形悬挂优于弹性链形悬挂,简单链形悬挂较差。

(4)运行速度为300～350km/h的高速电气化铁路，其复链形悬挂、弹性链形悬挂及简单链形悬挂等三种类型都不具有排他性，选用时只是考虑的侧重面不同。

(5)接触线的材料(抗拉度及线密度)在高速接触网的组成中占有特别重要地位，在确定接触线线型时，应注意选取抗拉强度大、重量较轻的优质线材。

(6)高速接触网具有整体(含弹性吊弦和普遍吊弦)效果及耦合性能，应注意消除不均质质点及不均匀张力的现象，除结构问题以外，优良的施工工艺会带来意想不到的受流效果。2.3接触线、承力索、吊弦、弹性辅助索的型号选择接触线宜采用铜合金或铜接触线，同一机车交路的接触线材质宜相同。我国主型接触线电气及机械性能如表1所示。表1我国主型接触线电气及机械性能表型号拉断力（kN）20℃电阻值（Ω/km）载流量（A）单位重量（kg/m）TCG-100≥35.00.1796000.89TCG-85≥30.60.2105500.76GLCA≥40.00.1844700.925GLCB≥30.10.2304400.744GLCN-250≥54.00.1497000.994GLCN-190≥39.220.1986000.807TCW-110≥39.00.1616600.988TCW-85≥30.90.2085500.774CTHA-110≥41.60.17777000.993CTHB-120≥42.00.17867501.071承力索宜采用铜合金或铜以及其他材质的绞线，载流承力索与接触线的材质宜相同。我国的广（州）—深（圳）线在200km/h时速区段，承力索采用的就是铜绞线TJ-127。在高速接触网接触悬挂中，吊弦是其中的主要环节，为适应高速的要求，吊弦向整体式和轻型式发展，因此选用整体吊弦。3张力计算及进行张力补偿的设计3.1张力的计算对于接触网张力的计算可用以下公式进行计算。（1）（2）其中T为接触线的张力（N）；m为接触线单位长度的质量（kg/m）；为接触线的应力（N/mm）；为接触线线密度（kg/mmm）；为无量纲系数，一般取0.65—0.70；为列车实际运行速度；为波动速度。由（1）和（2）可得（3）若已知列车运行速度，即可求出接触线的张力。例：已知，无量纲系数，接触线的单位长度的质量，则接触网的张力由（3）式为T=26.2kN。3.2张力补偿设计在高速电气化铁路中，采用全补偿悬挂结构，承力索三个滑轮，传动比3:1；接触线两个滑轮，传动比为2:1。全补偿链形悬挂如图5所示。图5全补偿链形悬挂若承力索的张力为15kN，接触线张力为10kN，则坠砣的重负载都是5kN。在大气温度发生变化时接触线或承力索会发生伸长和缩短，从而使线索内张力发生变化，这时就会影响到接触线或承力索的弛度发生变化，因而使受流条件恶化。为改变这种情况，一般在锚段的两端装设张力补偿装置。张力自动补偿装置有许多种类，有滑轮式、棘轮式、鼓轮式、弹簧式等。我国电气化铁路广泛采用滑轮组式补偿装置，因其制造相对简单，适用范围较大。4总结在这次课程设计中，我发现接触网上的知识是那么的零碎，要掌握好每一环节的数据，必须要积累，把数据和各技能熟记在心，只有这样才能在实践中练出过硬的技术，除此它也可以提高每个人的动手操作能力。这次的课程设计时间比较紧，刚开始我们遇到很多问题，即使自己懂得，但是在自己动手做时仍然有很大的困难，但对于即将参加工作的我们有很大的帮助。通过对高速铁路悬挂模式的思考和查阅资料，我对悬挂模式有了进一步的了解。要大程度的提高列车的运行速度，接触网悬挂起着举足轻重的作用。本次设计主要是对全补偿链形悬挂进行设计。总的来说，要尽可能的简化接触网的结构和提高接触线的张力，从而提高接触网的可靠性和运营速度，对铁路的开发有至关重要的作用。参考文献[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].

成都:西南交通大学出版社,2002.[2]单圣熊.铁路电力牵引供电设计规范[M].北京:中国铁道出版社,2005. 附表1线路国家参数线路国家参数接触网类型单位长度质量（kg/m）接触线张力（kN）线密度（kg/m）波传播速度（km/h）列车速度（km/h）β日本新干线H.C4.4Cu17014.71.513552400.68北路S.C—CS110209425253000.51法国TG