接触网专业设计交流

中国铁路设计集团有限公司2017年12月接触网专业设计交流目录一二牵引供电系统简介接触网概述主要技术介绍关键设计技术设计工作要点近年我院主要科技成果三四五六技术水平现状与发展方向七一、牵引供电系统简介一、牵引供电系统简介分区所AT所回流系统1、

轻量化腕臂定位系统一、牵引供电系统简介接触网是沿线路架设，通过受电弓与之滑动接触，向机车/动车供电的特殊输电线路。一、牵引供电系统简介变电所钢轨动车组受电弓接触网牵引电流回路回流回路：指牵引电流从机车或动车组流出、回到牵引变电所所流经的通道，通常由钢轨、大地及专用的回流、接地装置等组成。一、牵引供电系统简介1、

直接供电方式优点：供变电设施和牵引网结构简单，便于维护，投资低。缺点：牵引网电压损失和电能损失较大。目前一般应用在250km/h以下项目。带回流线的直接供电方式通过架空回流线，使原来流经轨道、大地的回流，一部分改由架空回流线流回牵引变电所。一、牵引供电系统简介2、AT供电方式目前一般应用于250km/h及以上或重载项目。应用AT供电方式又称为自耦变压器供电方式。由接触网、钢轨、正馈线（绝缘架设）、保护线和自耦变压器组成供电回路。供电能力强，供电距离远，牵引网载流量大，电压及电能损失较小。优点供变电设施较多，牵引网结构较复杂，投资高。缺点二、接触网概述二、接触网概述

1、接触网分类柔性悬挂接触网刚性悬挂接触网三轨钢铝复合接触网按受流方式：顶部受流的架空接触网和侧面受流的接触轨；架空接触网：柔性悬挂和刚性悬挂第三轨接触网一般用于城市轨道交通直流牵引供电系统。

第三轨接触网一般用于城市轨道交通直流牵引供电系统。第三轨接触网一般用于城市轨道交通直流牵引供电系统。刚性架空接触网在城市轨道交通中应用居多，在国铁一般用于低净空隧道。第三轨接触网一般用于城市轨道交通直流牵引供电系统。

柔性架空接触网在国铁和城市轨道交通中均有广泛的应用。二、接触网概述

2、接触网组成包括承力索、接触线、吊弦、补偿装置、悬挂零件及中心锚结等，通过腕臂支持、定位装置架设在线路上方，与受电弓滑动接触包括供电线、正馈线、加强线、回流线、保护线、等。定位装置用于固定接触线横向位置，使接触线呈“之”字布置，使受电弓滑板磨耗均匀。根据所在区间、站场不同，支持装置有不同型式，如腕臂、软横跨、硬横跨等。承受接触悬挂、支持装置和附加导线全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。二、接触网概述

3、对接触网的要求温度、风、覆冰、雷电、海拔高度、紫外线、地质以及环境污染等。1环境要求核心在于弓网能安全、持续、稳定地接触，保证电能通过接触网有效地传输给电力机车或动车组。2弓网性能接触网结构、线索、零部件的强度、韧性和耐冲击、耐磨损、耐腐蚀、耐疲劳等性能应满足环境与使用寿命要求。3机械性能接触网的载流能力、绝缘水平和绝缘间距应满足运行需要和环境要求。4电气性能满足日常维护以及事故隔离和运行方式灵活转换的需要。5运维要求三、接触网主要技术介绍三、接触网主要技术介绍

1、接触网悬挂类型简单链型悬挂承力索接触线三、接触网主要技术介绍

1、接触网悬挂类型复链型悬挂弹性链型悬挂弹性吊索承力索接触线承力索辅助承力索接触线三、接触网主要技术介绍

2、导线规格及张力序号线路设计速度（km/h）悬挂方式导线张力配置结构高度（mm）弹性吊索张力（KN）1京津城际350简链21kN+27kN1600——2京广高铁京郑350弹链21kN+30kN16003.5郑武350弹链23kN+28.5kN16003.5武广350弹链21kN+30kN16003.53郑西客专350弹链23kN+28.5kN16003.54京沪高铁350弹链20kN+31.5kN16003.55广深港高铁350简链23kN+28.5kN950——6哈大客专350弹链21kN+30kN16003.5三、接触网主要技术介绍

3、支柱与基础-支柱H型钢支柱等径圆管钢支柱格构式钢支柱混凝土等径圆支柱钢筋混凝土支柱三、接触网主要技术介绍

3、支柱与基础-基础隧道内一般采用在隧道壁预埋槽型滑道或采用后植锚栓等基础形式。预埋槽道在路基上常用的基础有直埋式基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础、钻孔灌注桩基础等。在桥梁上新桥通常采用预留螺栓基础，既有铁路电气化桥梁区段采用后锚固基础。三、接触网主要技术介绍4、腕臂和定位装置腕臂装置是接触网中支持接触悬挂、并将其机械负荷传给支柱等固定结构物的装置；定位装置作用是固定接触线的横向位置，使接触线呈“之”字布置。三、接触网主要技术介绍5、横跨结构软横跨是用横向承力索（或硬横梁）及定位绳组成的支持结构。硬横跨由一根横梁及其两侧的支柱组成的门型支持结构。横承力索式软横跨硬横梁式软横跨硬横跨三、接触网主要技术介绍6、锚段与锚段关节锚段长1500米锚段关节锚段长1500米立面图平面（俯视）图三、接触网主要技术介绍6、锚段与锚段关节相邻两个锚段的衔接区段（重叠部分）称为锚段关节。按用途：绝缘锚段关节

非绝缘锚段关节。按跨距：

可分为三跨、四跨、五跨等。三、接触网主要技术介绍7、电分相器件式电分相关节式电分相三、接触网主要技术介绍8、下锚装置为导线提供张力的装置，根据补偿方式不同主要分为无补偿下锚和全补偿下锚。无补偿下锚滑轮组补偿下锚棘轮补偿下锚四、接触网关键设计技术四、接触网关键设计技术1、高速弓网关系评价技术技术难点：接触网静态性能、弓网动态性能评价技术。（1）静态评价01设计速度与接触线波动传播速度之比不应大于0.7。02弹性链型悬挂的弹性不均匀度不应大于10％。03简单链型悬挂弹性不均匀度设计速度为250km/h、300km/h时不宜大于40％；设计速度为350km/h时不宜大于25%。四、接触网关键设计技术1、高速弓网关系评价技术（2）动态评价设计速度（km/h）250300350平均接触力Fm（N）≤130≤150≤180最大接触力Fmax（N）≤250≤250≤350最小接触力Fmin（N）>0>0>0采用仿真计算离线率评估时，不应大于1％。动态仿真要与联调联试数据进行对比分析，优化改进动态模拟方法和手段，右图为联调联试实测动态接触压力曲线。动态接触力标准四、接触网关键设计技术2、接触悬挂系统设计技术技术难点：悬挂类型、导线张力、跨距、吊弦布置、弹吊设置、拉出值等相互匹配原则及技术、经济、安全可靠性的协同设计要求。四、接触网关键设计技术3、道岔区接触网设计技术技术难点：①18#、42#等大号码道岔处（交叉、无交叉、带辅助悬挂）接触网与受电弓及其动态包络线相互匹配布置技术四、接触网关键设计技术3、道岔区接触网设计技术技术难点：②道岔群接触悬挂平面布置与支持安装设计四、接触网关键设计技术4、腕臂精确安装设计技术技术难点：①精确计算确定腕臂、定位装置尺寸和安装位置；

②关节、道岔处多支腕臂间，及其与导线、弹吊间的机械、电气空间安全位置及安装方式确定。五、接触网设计工作要点五、接触网设计工作要点1、平面设计区间接触网平面布置

要素：杆位、锚段布置、拉出值、安装型式、支柱类型、

基础型式等。

重点：电分相位置及电分段设置五、接触网设计工作要点1、平面设计车站接触网平面布置

要素：杆位、锚段布置、拉出值、道岔布置、

安装型式

、支柱类型、基础型式等。

重点：咽喉区道岔布置五、接触网设计工作要点1、平面设计供电线平面布置要素：从所亭至线路接触网的上网点间的路径、支柱类

型、支柱高度、安装型式、接地等。重点：符合实际情况的供电线路径和支柱高度五、接触网设计工作要点1、平面设计回流系统平面布置要素：吸上线位置、规格，回流路径，回流连

接点方式。五、接触网设计工作要点2、安装设计1中间柱悬挂安装图2转换柱悬挂安装图五、接触网设计工作要点2、安装设计3道岔柱悬挂安装图4补偿下锚安装图五、接触网设计工作要点2、安装设计5点连接、吊弦安装图五、接触网设计工作要点2、安装设计6隧道外回流线安装图

7正馈线、保护线悬挂安装图五、接触网设计工作要点2、安装设计8隧道内回流线安装图

9正馈线、保护线悬挂安装图五、接触网设计工作要点2、安装设计10架空地线安装图

11供电线安装图

五、接触网设计工作要点2、安装设计12软横跨安装图

五、接触网设计工作要点2、安装设计13多线路腕臂安装图

五、接触网设计工作要点2、安装设计14设备安装图

五、接触网设计工作要点3、结构设计接触网多线路腕臂构造图15硬横跨安装示意

五、接触网设计工作要点3、结构设计16腕臂柱基础构造图17大容量支柱基础构造图五、接触网设计工作要点4、接口与界面工界面重点接口：电分相；土建预留。高铁界面：下部工程随土建工程一并实施。五、接触网设计工作要点5、工程造价222万/正线公里原平至大同郑州至济南北京至霸州牡丹江至佳木斯高铁项目造价指标约200-230万元/正线公里。石衡沧港太焦266万/正线公里202万/正线公里226万/正线公里225万/正线公里196万/正线公里五、接触网设计工作要点6、计算机辅助设计（1）

高速铁路客运专线区间接触网辅助设计系统软件研究与开发输入基础数据：

断链表、曲线表、平立交道表、墩台里程表、隧道表、变电所亭等外部数据，接触网支柱和安装选型、主要设计标准等内部参数。输出成果：

以支柱为单位的完整信息表格和满足直接出图标准的施工图纸。提高效率比例：以300km8个区间高铁客专项目为例：原区间平面图纸需要4个人工作1个月；使用本软件需要整理输入数据1人半天，出图30分钟/张，共计需要1天；考虑因填表错误等因素，设计效率提高50倍以上，生成完整信息表格可用于后序信息化工作。用途：五、接触网设计工作要点6、计算机辅助设计（2）接触网刚性悬挂平面布置软件识别线路专业提供的平面图，获取线路曲线信息、里程及长短链等数据；通过可视化界面与用户进行交互，根据设计资料自定义输入设计参数；根据用户简单输入，自动计算锚段、拉出值等数据；在线路平面CAD图纸上进行图形二维输出，完成平面布置；对设计资料及数据处理结果进行数据库管理。软件功能输入基础数据：线路平面图、接触网设计原则；输出成果：接触网刚性悬挂区间平面布置图，数据库；提高效率比例：10倍以上。

六、近年主要科技创新成果六、近年接触网主要科技创新成果1、接触网智能预配平台六、近年接触网主要科技创新成果全自动化吊弦预配加工平台接触网智能预配平台是电化电信处自主研发的重大科技成果，打破外方技术垄断，使我国高速铁路接触网计算与预配关键技术，实现了完全自主化，解决了设计和施工预配关键技术难题，提高了生产效率、提升了工程建设运营质量。自主研发

1、接触网智能预配平台六、近年接触网主要科技创新成果成果产生效益截止2016年，为集团公司实现产业化合同额约6000余万元，且产业化推广应用范围和新签合同额增长率在逐年提高（预计1500万/年）。成果获得荣誉研究成果获得了2项发明专利、2项实用新型专利和3项软件著作权，获铁道学会科技进步二等奖。1、接触网智能预配平台六、近年接触网主要科技创新成果2、重载铁路接触网成套技术创新及应用提出了：30t轴重重载铁路接触网总体技术方案；解决了：低净空隧道内接触网系统悬挂和安装方式、刚柔过渡等关键技术难题；研发了：锻造终端锚固、腕臂底座、窄型横腹式混凝土支柱、槽钢格构钢支柱和多棱钢管柱等新型装备。创新了：重载铁路弓网关系研究方法，建立链型悬挂接触网系统模型；从理论基础、设计标准、装备制造和施工技术等方面对重载铁路接触网成套关键技术问题进行了深入研究。解决了：大截面导线接触网与受电弓动态稳定受流难题；创新了：重载铁路接触网腕臂吊弦计算、预配和安装技术；六、近年接触网主要科技创新成果15kN+15kN跨距60m前弓/后弓接触压力研究成果包括发明专利5项、实用新型专利8项。2、重载铁路接触网成套技术创新及应用六、近年接触网主要科技创新成果研究必要性3、新型高速铁路接触网技术和装备悬挂类型张力跨距结构类型材质牌号新型高速铁路接触网采用全补偿弹性链形悬挂；导线张力21kN+30kN，跨距一般60m、最大65m；腕臂支持装置采用三角形水平腕臂结构，定位装置采用非限位定位装置；为了适应不同需求，腕臂材质分为铝合金和钢两种系列。新型零部件材质均采用中国标准、牌号。正定位安装反定位安装六、近年接触网主要科技创新成果3、新型高速铁路接触网技术和装备上、下行腕臂装置六、近年接触网主要科技创新成果零件数量螺纹副数量力矩种类目标与原装置相比每套装置零部件数量由23件减少为14件，减少了39%；螺纹副数量由原装置的30套减少为13套，减少了57%；螺纹副紧固力矩种类由6种减少为3种，减少了50%；有效地降低了施工安装和运营维护工作量，提高可靠性。采用铰链抱箍连接和组合式零部件，集成度高，结构简洁，提高防松、耐磨和可靠性。3、新型高速铁路接触网技术和装备六、近年接触网主要科技创新成果3、新型高速铁路接触网技术和装备01成果内容02方案评审03技术条件04试用评审通过“三统一提高”研究，提出接触网参数配置方案、新型腕臂和定位装置方案、统一材质方案和提高零部件服役性能措施；制定350km/h零部件技术条件，为打造中国标准350km/h高速铁路V2.0版接触网系统奠定了基础；于2016年10月13日通过铁总科技部和运输局供电部组织的方案评审，研究成果技术方案合理、可行；于2017年3月23日通过铁总科技部和运输局供电部组织的试用评审，具备试用条件。七、电气化技术现状与发展方向七、国内电气化铁路技术水平分析及发展方向1、我国铁路与世界先进水平的对比分析总里程80310公里电气化率64.886.12%81.92%电气化总里程世界第一电气化率低于意大利，排名世界第二。我国电气化铁路客运市场份额我国电气化铁路货运市场份额七、国内电气化铁路技术水平分析及发展方向231部分技术水平已处于领先地位，如高强高导接触线。在基础理论研究、技术标准体系完善、设备全寿命周期成本核算等方面与世界先进水平还有一定差距。整体技术基本达到世界先进水平七、国内电气化铁路技术水平分析及发展方向（1）供变电与世界先进水平相当国家高铁供电方式牵引网电压等级（kV）牵引网电压频率（Hz）外电电压等级（kV）变压器接线形式变压器备用方式馈线备用方式中国大部分AT，少部分直供2550220及以上大部分为三相Vv接线100%固定备用，上下行互为备用德国大部分直供，少部分AT15162/3110单相接线固定备用固定备用法国大部分AT，少部分直供2550220、400单相接线，有时单相与V接转换设计100%固定备用上下行互为备用（巴黎-东南线）日本AT2550154、220、275SCOTT接线100%固定备用上下行互为备用（北陆新干线）七、国内电气化铁路技术水平分析及发展方向（2）接触网技术水平达到世界主流标准，部分技术标准处于领先，但系统化、标准化方面差距较大。我国接触网技术和装备在系统化、标准化方面结构种类多样零件规格多样安装形式多样给设计、施工、制造、运营维护以及行业管理带来了巨大的工作量和难度，难以从源头上提高项目整体质量，为运营维护带来了不便，亟需统一结构形式。德国制定了Re160、Re200、Re250和Re330系列化标准型式，每个系列接触网都有对应的标准安装图库。对比先进七、国内电气化铁路技术水平分析及发展方向（3）高速弓网核心技术实践应用和最高运营速度达到世界领先水平，但对弓网理论研究和技术储备不足。1234弓网技术我国高速铁路先期开通运营速度达350km/h，采用双受电弓运行，追踪间隔5分钟，这在世界范围内已处于领先地位。1234德国为300km/h，法国为320km/h，西班牙为300km/h，意大利为300km/h，日本为320km/h。我国解决了300～350km/h速度等级弓网配合核心技术问题，建立了高速铁路弓网关系考核标准。但我国弓网仿真软件仍采用国外引进产品，在弓网基础理论研究不够深入，落后于工程实践，技术储备不足。七、国内电气化铁路技术水平分析及发展方向①德国设计、施工、验收、运营维护管理在同一个专业规范中叙述，避免了标准间的矛盾，一致性较强；②法国标准体系注重理论，需辅以较深的理论功底和实践经验才能应用。（4）我国铁路电气化具有完备的标准体系，操作强，但根据现场实践指导修订标准的周期较长。国外标准体系中国标准体系①涵盖了设计、装备制造、施工验收、运营维护等各个环节，条目全面；②针对同一对象在不同规范中的规定侧重点不同，描述口径不完全一致；③标准核心技术特征、主要边界条件还不完整；现场实践指导修订技术标准周期较长。七、国内电气化铁路技术水平分析及发展方向（5）在采用前沿科技确保供电设备安全方面，我国供电检测监测建设上更为体系化、分类化、全面化，但在供电系统可靠性研究方面与先进国家还有很大差距。国内检测监测系统中国以6C系统、SCADA系统、联调联试供电专业动态检测等为代表的体系化、分类化、全面化的系统检测检验体系，供电检测监测体系建设规范、统一。国外可靠性评价德国、法国等国的供电可靠性评价体系较为完善，欧盟有统一可靠性评价体系，而中国供电可靠性评价尚在研究中，距离先进国家还有很大差距。七、国内电气化铁路技术水平分析及发展方向2、铁路电气化技术发展方向二是理论攻关、实践更新、源头控制齐头并进，促进电气化技术水平上新台阶继续开展弓网基础理论研究，开发自主的供电系统仿真和弓网模拟仿真系统，开发先进辅助设计软件，避免“差、错、漏、碰”