接触网弹性仿真计算设计方案
接触网常用计算公式
接触网常用计算公式附件一、接触网常用计算公式：1.平均温度t p和链形悬挂无弛度温度t o的计算t max+t min①t p=2t max+t min②t o弹= －52t max+t min③t o简= －102式中t p—平均温度℃（即吊弦、定位处于无偏移状态的温度）；t o弹、t o简—分别表示弹性链形悬挂和简单链形悬挂的无弛度温度℃；t max—设计最高温度℃；t min—设计最低温度℃；2.当量跨距计算公式n∑L I3LD= i=1n∑L I√ i=1式中L D—锚段当量跨距（m）；n∑L I3=（L13+ L23+……+ L n3）—锚段中各跨距立方之和；i=1n∑L I=（L1+ L2+……+ L n）—锚段中各跨距之和；i=13.定位肩架高度B的计算公式B≈H+e+I（h/d+1/10）h/2式中B—肩架高度（mm）；H—定位点处接触线高度（mm）；e—支持器有效高度（mm）；I—定位器有效长度（包括绝缘子）（mm）；d—定位点处轨距（mm）；h—定位点外轨超高（mm）；4.1 接触线拉出值a地的计算公式Ha地=a－ hd式中a地—拉出值标准时，导线垂直投影与线路中心线的距离（mm）。
a地为正时导线的垂直投影应在线路的超高侧，a地为负时导线的垂直投影应在线路的低轨侧。
H—定位点接触线的高度（mm）；a—导线设计拉出值（mm）；h—外轨超高（mm）；d—轨距（mm）；4.2 接触线拉出值a的计算公式a=m+c式中a—接触线拉出值（mm）；m—定位点处接触线与线路中心的水平距离（mm）；C—定位点处受电弓与线路中心的水平距离（mm），由C=h*H/L确定（h为外轨超高；H为接触线高度；L为轨距）。
5.接触线定位拉出值变化量Δa max的计算公式Δa max=I z－√I2z－E2max式中Δa max—定位点拉出值的最大变化量（mm）；I z—定位装置（受温度影响）偏转的有效长度（mm）；E max—极限温度时定位器的最大偏移值（mm）；由上式可知E=0时Δa=06.定位器无偏移时拉出值a15的确定：（取平均温度t p=15℃）a15=a±1/2Δa max式中 a—导线设计拉出值（mm）；Δa max—定位点拉出值的最大变化量（mm）；a15—定位器无偏移时（即平均温度时）的拉出值（mm）。
接触网的弹性及提高弹性的措施
接触网的弹性及提高弹性的措施
接触悬挂的弹性是其质量优劣的主要标志。
接触悬挂的弹性是指悬挂中某一点在受电弓的压力下，每单位垂直力使接触线升高的程度。
衡量接触悬挂弹性的标准有二：一是弹性的大小，取决于接触线的张力；二是弹性的均匀程度，它取决于接触悬挂的结构。
为了使接触悬挂具有良好的弹性，以使受电弓高质量地取流，从而提高电力机车的运行速度，就必须对与悬挂弹性有关的设备结构进行研究和改革。
改善接触悬挂弹性及取流的条件有二：其一，尽量使受电弓对接触线的压力不随受电弓的起伏波动而变化，这就需要从受电弓结构方面研究改进；其二是使受电弓沿接触线滑行时接触点的轨迹，尽可能地近于水平直线。
如果要达到上述后一种条件的要求，就要尽量地减小接触线的驰度，改善接触悬挂的弹性、性能。
改善接触悬挂的弹性性能，重点应在于提高定位点、分段分相、绝缘器、线岔等处的弹性，同时尽量使全线接触悬挂的弹性均匀一致。
有条件的话可以采用双链形接触悬挂和其它复合链形悬挂(即具有弹性装置吊线的多链形悬挂)。
改善张力自动补偿装置，研制新型补偿器结构以保证悬挂中线索的恒定张力；减轻接触悬挂(特别是接触线上)的集中重量，采用轻型零件；研制新型高强度的接触线以提高接触线和辅助绳索的张力等都是改善接触悬挂弹性的重要措施和手段。
高速电气化铁路接触网- 接触网的设计计算
▪ 自由悬挂导线的张力与弛度计算 ▪ 简单悬挂的状态方程 ▪ 半补偿链形悬挂的张力与弛度 ▪ 全补偿链形悬挂的安装曲线 ▪ 接触线受风偏移和跨距许可长度的计算 ▪ 链形悬挂接触线的受风偏移和跨距长度 ▪ 链形悬挂锚段长度的计算
2.1 自由悬挂导线的张力与弛度计算
等高悬挂的弛度计算 不等高悬挂的弛度和张力计算 悬挂线索实际长度的计算
1. 半补偿链形悬挂锚段长度的计算 Nhomakorabea锚段：将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段。 划分锚段的目的：加补偿器；缩小机械事故范围；使吊弦的 偏移不致超过许可值以及改善接触线的受力情况等。 划分锚段的依据：在气象条件发生变化时，使接触线内所产 生的张力增量不超过规定值。
1. 半补偿链形悬挂锚段长度的计算
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
斜弛度 重要结论：一个不 等高悬挂的弛度可 转换为等高悬挂进 行计算。
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
不等高悬挂的张力
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
上拔力计算图
3.悬挂线索实际长度的计算
悬挂线索长度微分段
3.悬挂线索实际长度的计算
2.2 简单悬挂的状态方程
风偏移值的当量理论计算法
国外风偏移值的计算方法
1.风偏移值的平均值计算法
2.风偏移值的当量理论计算
2.风偏移值的当量理论计算
2.风偏移值的当量理论计算
3.国外风偏移值的计算方法
1）俄罗斯的计算方法； 2）德国的计算方法； 3）日本的计算方法。
2.7 链形悬挂锚段长度的计算
半补偿链形悬挂锚段长度的计算 全补偿链形悬挂锚段长度的计算 隧道内锚段长度的计算
曲线区段
2.简单接触悬挂的受风偏移和最大跨距
接触网设计计算原理
第四章 接触网设计计算原理4.1 接触网设计计算气象条件的确定接触网设计中所用到的气象资料包括；最高温度、最低温度、最大风速及其出现时的温度、线索覆冰厚度、覆冰时的风速及温度、雷电日(或小时)、接触线无弛度时的温度、吊弦及定位器处于正常位置时的温度、，此外还有线路横跨河滩及山谷时的最大风速等。
4.1.1气象条件的确定1、最大风速采用距地面10m 高处（基本风速高度），15年一遇的10分钟最大值。
其计算方法有：平均法、变通法和数理统计法，其中常用数理统计法。
（1）平均法平均法是将占有的年份气象资料分成若干组，然后求得各组最大风速值的平均值作为最大计算风速。
例如，没有M 年气象资料，按每5年为一组，可分为n /5组(取整数，如遇小数可四舍五入)，然后在M /5组资料中取每组中的最大值，再取最大值的平均值可得/5max1max /5n i i vv n ==∑ （4-1）式中max i v ——第i 组中最大风速值；n ——占有资料的年份数；/5n ——占有资料的组数。
（2）变通法变通法即是将求得的各组最大风速的平均值作为最大计算风速。
计算中只是所占有风速资料年份的分组方法与平均法不同。
即/5max1max 4n i i vv n ==-∑ （4-2）式中max i v ——第i 组中最大风速值；n ——占有资料的年份数； 4n -——划分的组数。
（3）数理统计法设计上要求一定概率下的最大风速，即一定重现期的年极大风速值。
在重现期内不出现这种极大风速的保证率是1/(1)p p -（4-3）而出现大于此值的极大风速的概率为1/1(1)p p -- （4-4）各种各样的统计方法归纳起来不外乎两个方面：一是从统计理论上确定年极大风速应该服从的概率线型，然后从实际资料决定其参数；二是从经验概率上确定年极大风速分布线型，然后从实际资料决定其参数。
其计算公式为1m p n =+ （4-5）式中P ——风速出现的频率； n ——占有资料的年份数；m ——将统计年份内出现的全部风速值由大到小按递减次序排列的序号数。
高速电气化铁路接触网第2章 接触网的设计计算
1. 等高悬挂的弛度计算
自由悬挂导线受力图
1. 等高悬挂的弛度计算
1. 等高悬挂的弛度计算
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
不等高悬挂的弛度
上式表明了在悬挂点不等高时，从高、低两个悬挂点计算的 弛度（在跨距相同条件下）与悬挂点等高弛度之间的关系。
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
斜弛度 重要结论：一个不 等高悬挂的弛度可 转换为等高悬挂进 行计算。
曲线区段上接触 线的受风偏移图
2.6 链形悬挂接触线的 受风偏移和跨距长度
风偏移值的平均值计算法
风偏移值的当量理论计算法 国外风偏移值的计算方法
1.风偏移值的平均值计算法
2.风偏移值的当量理论计算
2.风偏移值的当量理论计算
2.风偏移值的当量理论计算
3.国外风偏移值的计算方法
1）俄罗斯的计算方法；
第二章 接触网的设计计算
自由悬挂导线的张力与弛度计算 简单悬挂的状态方程 半补偿链形悬挂的张力与弛度 全补偿链形悬挂的安装曲线 接触线受风偏移和跨距许可长度的计算 链形悬挂接触线的受风偏移和跨距长度 链形悬挂锚段长度的计算
2.1 自由悬挂导线的张力与弛度计算
等高悬挂的弛度计算
2）德国的计算方法；
3）日本的计算方法。
2.7 链形悬挂锚段长度的计算
半补偿链形悬挂锚段长度的计算
全补偿链形悬挂锚段长度的计算 隧道内锚段长度的计算
1. 半补偿链形悬挂锚段长度的计算
锚段：将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段。 划分锚段的目的：加补偿器；缩小机械事故范围；使吊弦的 偏移不致超过许可值以及改善接触线的受力情况等。
接触网硬横跨结构二阶弹性分析
接触网硬横跨结构二阶弹性分析摘要：本文依据接触网硬横跨结构的工作状况，分析与探讨结构在自重及风荷载作用下，理想结构和计及结构初始几何缺陷的硬横跨结构的受力机理及内力变化规律，在此基础上探讨影响结构二阶效应的因素，并得到结论。
关键词：接触网硬横跨结构; 一阶弹性分析; 二阶弹性分析; 初始几何缺陷接触网硬横跨结构是近几年在电气化铁路上广泛应用的列车线路支持结构，它是由承力索和各个硬横跨连接而成的连续体系，在荷载作用下，由于导线和硬横跨的相互作用，构成了一种复杂的空间耦联振动体系，因此对它进行精确计算十分困难。
目前对其的结构设计是假定结构是无缺陷的理想构件，但是实际的硬横跨结构不可避免的存在初始几何缺陷，这些缺陷将使硬横跨受压支柱的荷载效应增大，整体稳定承载力降低。
本文对硬横跨结构在各种因素的影响下，理想构件和考虑初始几何缺陷的结构的受力性能进行分析，从而探讨硬横跨结构合理的设计方法。
1硬横跨结构内力和位移的计算与对比分析本文根据硬横跨的工作状况，应用解析法和有限元法对五种跨度（21m、26m、31m、36m和41m）的硬横跨结构，在自重和风荷载作用下进行分析。
以柱顶弯矩为例，计算结果对比分析见表1。
表1 柱顶弯矩对比(kN•m)由表中数据可得出解析法和有限元法中考虑几何缺陷的各杆件内力要比理想的杆件内力有所增大，其中各杆件的弯矩增大幅度较大，但是几何缺陷的存在并不是使硬横跨梁柱两端的内力都增大；柱顶初始侧移越大，增幅越大；从26m 跨到41m跨，弯矩整体趋势是增大的，但是增大的幅度逐渐减小；柱底的内力变化规律与柱顶类似。
对于硬横梁，两端的内力值的变化规律同柱顶。
总体来说，各构件两端的弯矩增大幅度最大，剪力的增大幅度次之，轴力的增大幅度最小，同时梁端和梁跨中的内力也增大了；柱顶位移也是随着跨度的增大而增大。
因此，硬横跨的二阶效应是不能忽视的，有必要讨论影响其二阶效应的因素。
2硬横跨结构二阶效应的影响因素本文综合分析了影响硬横跨结构二阶效应的因素，主要有以下几个方面：2.1 跨度由于硬横跨结构支柱的高度、截面尺寸等不变，所以它的截面刚度是不变的，当跨度增大时，梁的线刚度就随之减小，硬横跨横梁对支柱侧移的约束能力就减弱了，这时柱子的侧移就增大了，从而使硬横跨结构的二阶效应就显著了。
接触网施工方案设计
接触网施工方案设计
接触网施工方案设计
一、引言
本文档旨在提供一份详细而全面的接触网施工方案设计。
接触网是城市轨道交通系统中的重要组成部份，其设计和施工对于确保轨道交通系统的正常运行至关重要。
本文档将详细介绍接触网施工方案的设计原理、关键步骤和技术要求。
二、施工方案设计原理
1. 接触网施工方案设计的目标和原则
2. 接触网施工方案设计的基本要素
2.1 施工计划
2.2 施工组织
2.3 设备和材料选择
2.4 工程施工安全
3. 接触网施工方案设计的流程
3.1 调研阶段
3.2 方案设计阶段
3.3 方案评审和修改阶段
三、施工步骤和技术要求
1. 施工准备阶段
1.1 资料准备
1.2 现场勘测
2. 施工进场准备
2.1 工地布置
2.2 施工队伍组建
2.3 施工设备配置
3. 施工施工
3.1 接触网支柱安装
3.2 接触网线缆敷设
3.3 接触网导线安装
3.4 接触网绝缘装置安装
3.5 接触网调试与验收
4. 施工总结和封堵
4.1 施工总结报告
4.2 封堵方案设计
4.3 封堵实施过程
四、附件
1. 施工图纸
2. 施工材料清单
3. 施工工具清单
4. 施工安全手册
5. 施工进场时间安排表
五、法律名词及注释
1. 接触网：指电气化铁路的一种接触装置，用于通过电流供电给列车运行。
2. 施工方案：指针对特定工程项目所制定的施工组织、施工方法和施工计划等内容的详细规划。
3. 方案设计：指根据工程要求和技术标准，制定具体的施工方案并进行优化和调整的过程。
一种新的接触网弹性链型悬挂系统吊弦计算方法
一种新的接触网弹性链型悬挂系统吊弦计算方法作者：喻文彬来源：《科技创业月刊》 2015年第23期喻文彬(中铁建电气化局集团南方工程有限公司湖北武汉４３００７１)摘要：接触网弹性链型悬挂是指在悬挂点处，接触线是由两根距定位点等距布置的弹性吊弦悬挂在承力索和弹性吊索上的，为保证良好的弓网受流质量，世界发达国家均以静态弹性尽可能均匀，安装调整精度高作为评价接触网的主要标准之一，而目前国内高速客运专线接触网均采用了弹性链型悬挂方式，所以其吊弦的计算精度起到了至关重要的作用。
结合公司在郑西、石武、宁杭等客运专线的具体施工经验，从研究柔性线索的基本原理入手，通过对接触网弹性链形悬挂的承力索、接触线、弹性吊索、弹性吊弦等受力状态和各项参数进行全面的分析，将各个阶段需要做的工作进行研究与总结，并最终依靠数学模型，形成了一套完整的新的接触网弹性链型悬挂系统吊弦计算方法。
关键字：弹性链型悬挂；有限元法；吊弦计算中图分类号：T925 文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９/ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．23．０62 收稿日期：２０１5－08－12弹性链型悬挂是目前我国高速客专铁路接触网施工中的一个显著特点，也是我国高速客专设计中的一个主流方向。
接触网弹性链型悬挂系统对施工的精度要求极高，我国自主知识产权的接触网弹性链型悬挂吊弦计算软件目前只有部分应用在２５０ｋｍ／ｈ及以下线路施工中。
３５０ｋｍ／ｈ客运专线接触网弹性链型悬挂整体吊弦计算软件前期大多掌握在发达国家如德国、法国等手中，目前国内也有多种３５０ｋｍ／ｈ接触网工程腕臂和整体调弦计算软件，但本文从有限元法入手，对比其它计算方法，通过已经开通的石武客专和宁杭客专验证，此计算方法可为国内３５０ｋｍ／ｈ高速铁路接触网施工提供精确的吊弦计算数据，为建设优质、安全的高速铁路接触网工程提供可靠保障。
１抛物线法和力矩平衡法计算原理国内接触网链型悬挂吊弦计算现有常规的计算方法主要理论依据和数学模型分别为抛物线法和力矩平衡法两种算法。
接触网的设计计算
第三节 自由悬挂导线的张力和弛度 计算
• 弛度的概念： 从接触线弧垂最低点，到连接两悬挂点的 垂直距离，称为弛度F。 -----等高悬挂 由导线弧线最低点分别到两悬挂点的垂直 距离称为悬挂点A、B的弛度，由F1和F2 表示。 -----不等高悬挂
等高悬挂
不等高悬挂
一、等高悬挂的弛度计算 • 力平衡原理 ：
g --无冰时单位长度导线自重负载（KN/m）
R –导线半径（mm）， b --冰密度。
第二节 计算负载的决定
计算负载：垂直负载、水平负载 一、线索自重负载： g Sg H 109 KN / m
二、冰负载（瞬时负载）
gb0 0.25109 b .g H [(d 2b) 2 d 2 ] b .b(b d ) g H 109
t x [t1
•
q12 l D 2 24T12
q x 2l D 2 Tx T1 ] 2 ES ES 24Tx
----计算线索的线胀系数（K 1 ） 2 E--计算线索的弹性系数（MPa） S--计算线索的计算横截面积（ m m ） q——负载；T——张力； 下标“x”指待求条件；下表“1”为起始条件。
2
[1 (
因为
dx
)2 ]
2 dx
y
4 F x(l x) l2
dy 4F (l 2 x) dx l2
所以得到
16F 2 (1 2 x) 2 12 dL [1 ] dx 4 l
(1 x) m 1 m m(m 1) 2 m(m 1)...(m n 1) n x x ... x ... 1! 2! n!
• 覆冰：在冬季，接触线及承力索上出现
高速列车接触网的线路设计与虚拟仿真研究
高速列车接触网的线路设计与虚拟仿真研究高速列车是近年来交通领域的重要发展方向之一，其速度快、效率高，极大地提高了人们的出行效率，被广泛应用于城市轨道交通、高速铁路等领域。
而接触网作为高速列车的动力来源，其线路设计和运营安全性显得尤为重要。
本文重点讨论高速列车接触网的线路设计和虚拟仿真研究。
一、接触网的线路设计1、线路选址通过对于地形、道路、交通和居民生活等因素进行分析，以确定列车线路的选择。
除了确定主线路，还需确定联络线、跨线桥、桥洞和隧道等一系列设施。
2、供电系统设计在确定了线路的走向之后，需要对供电系统进行设计。
高速列车接触网的供电系统需要具备以下特点：（1）系统具备稳定，可靠性高，采用双回线供电模式来满足高速列车的使用要求；（2）系统具备高效性，能够同时满足大型交通设备和城市用电的发展要求；（3）系统具备安全性，避免室内静电积聚和强电磁场对人体健康所产生的影响。
3、线路设计基于供电系统的要求，确定好的线路需要进行详细的设计，包括铁塔、拉线、夹板、接触线等一系列设备的安装。
同时还需要考虑到防护措施和验收标准等细节问题。
二、接触网的虚拟仿真研究随着科技的不断发展，计算机技术、虚拟现实等新技术也得到了广泛的应用。
虚拟仿真研究为高速列车接触网线路的设计和运营提供了重要的支持。
主要包括以下几个方面的内容：1、仿真技术基于仿真技术进行虚拟仿真，能够更加直观地呈现接触网的线路设计，并能够更加规范地运行高速列车。
2、故障模拟通过对高速列车接触网故障的模拟，能够事先了解到各种可能的故障情况，从而制定出更加完善的应急措施。
3、培训研究虚拟仿真还可以用于高速列车驾驶员的培训研究，使其对接触网设备的使用和维护有更加深入的了解和体验。
4、改进研究通过虚拟仿真的研究，能够对接触网的线路设计进行改进，并且通过其数据的调整，更好地体现高速列车的运行效率以及运输安全。
综上所述，高速列车接触网的线路设计和虚拟仿真研究至关重要，互相支撑，构成了高速列车安全运输的基础。
电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术
电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术随着城市化进程的推进和交通运输需求的增加，铁路运输在现代化社会中扮演着重要的角色。
电气化铁路系统作为一种高效、环保的交通方式，被广泛应用于高速铁路和城市轨道交通系统中。
而电气化接触网架线机作为电气化铁路系统中的重要装备，其准确建模和仿真对于设计优化和性能分析具有重要意义。
本文将介绍电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术，以及该技术在铁路系统中的应用。
首先，电气化接触网架线机的动态模拟是通过建立数学模型和使用仿真软件来模拟该装备在运行过程中的动态特性。
这种方法可以模拟不同工况下的电气化接触网架线机的运行情况，例如通过调整工作参数来观察其对不同外界条件的响应。
动态模拟可以帮助工程师更好地理解电气化接触网架线机的工作原理，提前预测可能出现的问题，并设计出更加可靠和高效的装备。
其次，电气化接触网架线机的仿真技术是基于动态模拟的基础上进行的，通过仿真软件进行精确的计算和分析。
仿真软件可以模拟出电气化接触网架线机在不同条件下的运行状态，并通过各种指标来评估其性能。
这些指标包括工作效率、能耗、振动状况等。
仿真技术可以帮助工程师在设计阶段进行各种不同方案的比较和优化，以确定最佳方案。
在电气化铁路系统中，电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术具有重要的应用意义。
首先，它可以帮助工程师预测电气化接触网架线机在不同工况下的运行状态，以便在设计阶段进行相应的修改和调整，确保装备的可靠性和性能。
其次，动态模拟与仿真技术可以用于指导电气化接触网架线机的运维工作，通过模拟出设备的运行情况，工作人员可以更好地了解设备的运行方式和特点，从而进行相应的维护和保养工作。
此外，电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术还可以应用于故障诊断和故障原因分析。
通过模拟装备在故障状态下的运行情况，工程师可以更好地了解故障产生的原因，并进行相应的修复和改进。
这可以大大提高故障处理的效率，并降低对铁路系统的影响。
接触网的工程设计与计算
导线选型
已知某线路设计列车最高运行速度Vmax=350km/h，经供电计算确 定的导线截面积为120mm2，试确定导线的张力。
（2）确定承力索的最小拉断力 Fw=FBmin×0.65×Ktemp×Kwind×Kice×Keff×Kclamp×Kload
取Ktemp =1.0，Kwind=0.95，Kice=1.00，Keff =1.00，Kclamp =1.0，Kload=0.8
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弓网关系技术范畴
横向参数 接触线相对弓头中心的偏移
（1）几何特性
垂向参数
接触线高度与坡度
受电弓数量和间距 多弓与中性区长度
绝缘距离
接触线残高
（2）动态相互作用
弓网接触力（或燃弧）、定位点抬升
（3）材料接口
接触线材料（铜或铜合金）
磨耗
滑板材料（金属、浸金属碳、碳）
P（age46 ）接触点集流量
6、悬挂类型 Y/[m] 2.4 1.9 1.4
全补偿简单链形悬挂VS全补偿弹性链形悬挂 0.9 0.4 -0.1 780
2.4 Y/[m] 1.9 1.4 0.9 0.4 -0.1
780
X0= 0.00m 830
830
F/[N] 280
ASSEMBLY STATE
880
930
980
X/[m] 1030
与接触网相关的中国标准
设计方面
“关于印发《客运专线铁路牵引供电及电力供电系统集成若干问题 的指导意见》的通知”（铁集成[2010]258号） “200～250km/h电气化铁路接触网装备暂行技术条件（OCS-2）” “300～350km/h电气化铁路接触网装备暂行技术条件（OCS-3）” “关于客运专线铁路客运服务及四电集成施工图审核有关事宜的通知” （工管审[2010]301号）
接触网弹性分析
西南交通大学本科毕业设计（论文）接触网锚段关节弹性分析与仿真年级：2006级学号：20061683姓名：李长辉专业：电气工程及其自动化指导老师：方岩二〇一〇年六月院系专业年级姓名题目指导教师评语指导教师 (签章)评阅人评语评阅人 (签章) 成绩答辩委员会主任 (签章)年月日毕业设计（论文）任务书班级 06级电气3班学生姓名李长辉学号 20061683 发题日期：2010年03月1日完成日期：2010年06月10日题目接触网锚段关节弹性分析与仿真1、本论文的目的、意义接触网的一个基本划分就是锚段,而顺线路方向接触网相邻锚段之间是通过锚段关节衔接的。
锚段关节的作用就是使受电弓平滑的从一锚段过渡到另一锚段。
接触网的弹性是表征接触悬挂结构性能好坏的重要标志之一。
实际运行过程中由于受电弓的抬升力，当接触悬挂的弹性不均匀时，接触线的抬升量就有所不同，从而导致高速运行区段，受电弓将在一定范围内上下波动，产生较大的惯性力，如此则对接触压力产生较大的影响，极易造成接触线的过度磨耗和离线拉弧现象，影响受流质量。
这种现象在锚段关节过渡处，显的尤为严重。
接触网均匀的弹性是列车高速运行的重要保证，因此有必要对接触网的弹性尤其是锚段关节处的弹性设置进行仿真分析，确定合理的接触网设计方案，提高受流质量。
2、学生应完成的任务（1）外文文献翻译并打印装订成册，在设计之初完成此项工作。
（2）查找有关国内、外弹性分析的方法的相关文献和杂志，开列参考文献清单，复印有参考价值的文献资料，写出读书报告。
（3）通过Ansys有限元分析软件，对我国京津、武广和郑西线部分区段锚段关节处的弹性和弹性均匀度进行仿真分析，给出结论。
（4）通过理论分析验证所提方案的可行性，得出结论，并提出适合我国电气化铁路实际运营情况的建议。
（5）总结所做工作，完成相关的毕业设计文件。
3、论文各部分内容及时间分配：（共 13 周）第一部分资料收集与阅读并完成英文翻译 (2周) 第二部分通过Ansys有限元分析软件对我国典型客专线路锚段关节处的弹性和弹性均匀度进行仿真分析(4周) 第三部分通过理论分析，验证方案的可行性 (3周) 第四部分论文的整理与编写 (2周) 第五部分论文审定、装订、准备答辩 (1周) 评阅及答辩 (1周)备注指导教师：方岩年月日审批人：年月日摘要本论文建立了接触网锚段关节的参数化的有限元模型。
基于ANSYS的接触网弹性计算
基于ANSYS的接触网弹性计算郝方涛;吴积钦【摘要】从有限元理论出发,建立了接触网的有限元模型,对简单链形悬挂和弹性链形悬挂一个跨距内的弹性进行了仿真分析,精确地计算了弹性的大小,对弓网系统的安全运营有重要的指导意义.【期刊名称】《电气化铁道》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】3页(P31-33)【关键词】接触网;受电弓;有限元模型;弹性【作者】郝方涛;吴积钦【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学电气工程学院,四川,成都,610031【正文语种】中文【中图分类】U225.10 前言接触网是一个三维架空的机械系统，当接触线受到抬升力作用时，会产生相应的抬升量，单位力的作用产生的抬升量即为“弹性”。
接触悬挂的弹性不仅反映了接触网设计的好坏，还对受电弓与接触网间的接触质量有直接的影响，是评价弓网受流质量的一个重要因素。
随着机车速度的不断提高，较大的弹性不均匀度会使接触网振动加剧，增大离线率，从而破坏受流。
在接触网的设计、施工中应严格控制弹性不均匀系数。
本文利用有限元理论，建立了简单链形悬挂和弹性链形悬挂的有限元模型，对一个跨距内的接触网弹性进行了仿真计算，对弹性的变化规律做了定量分析，这对今后的接触网设计有重要的指导意义。
1 接触网仿真模型的建立接触网是沿线路布置的架空的悬索结构，随着跨距的变化，其弹性亦会发生相应的变化，这与接触网的参数设置以及吊弦的布置情况都有密切关系。
对于不同的跨距和接触网线材参数，应建立相应的模型，才能精确地计算出该情况下的接触网弹性变化情况。
本文在建立相应的仿真模型方面做了以下几种假设：（1）承力索、接触线、弹性吊索和吊弦为柔性索，仅能承受沿其轴向的拉力。
（2）定位器被等价为1根带拉应力的吊弦。
（3）不考虑接触网内的张力差。
接触网模型的建立思路：对接触网进行几何求解分析，建立接触网的关键点，继而连线构建接触网的几何模型。
把线索上的张力换算成应变，对建立的几何模型进行网格划分和边界条件约束，进行空载时的接触网模型迭代，直到所建立的模型达到平衡为止。
浅谈弹性悬挂接触网技术
浅谈弹性悬挂接触网技术摘要：本文围绕接触网的弹性和弹性均匀度，通过对不同形式架空接触网分析得出弹性吊索的使用可大大改善整个接触网的弹性分布这一结论。
文章还对弹性吊索采用不同长度和张力时接触网整体弹性的变化进行比较，结合合宁客运专线，介绍了适合于高速铁路运行的吊索长度及张力有关数据。
关键词：接触网、弹性、弹性悬挂、弹性吊索、弹性均匀度Abstract ：The original revolves round contact net resilience and resilience unif orm degree ，By means of adjust the unpractical contact nets of distinct shapes are analysed yield resilience hoist rope use enormously entire contact net of i mprovement resilience and are distributed this conclusion 。
The comparing is c arried on in entire resilience of the contact net alternation when article still a djust the resilience hoist rope adopts distinct length and the pulling force ，Wo uld rather unite together the passenger transport special raisway line ，Introduci ng is fit for hoist rope length and pulling force relevant data to the high veloc ity railroad operation 。
接触网的弹性计算的开题报告
接触网的弹性计算的开题报告一、选题背景和意义随着电气化铁路的广泛应用，接触网建设成为现代铁路系统中的重要组成部分。
接触网是铁路机车、列车与电力之间的连接器，它的质量直接关系到电力系统的安全稳定运行，因此接触网弹性计算成为了接触网建设与维护领域研究的热点问题。
接触网的弹性计算是指对接触网的力学特性进行分析和计算，以得到接触网的形变、应变、应力等参数的过程。
弹性计算结果可以为接触网的设计、安装和维护提供科学依据和参考，同时对于保障运营安全，降低运营成本也有重要作用。
本文将结合国内外相关文献，对接触网的弹性计算进行研究，通过建立接触网弹性计算模型来深入了解其力学特性以及对接触网应力、形变等参数进行计算，为相关铁路工程提供科学依据。
二、研究内容与方法1. 研究内容（1）接触网的力学模型建立在分析接触网弹性计算问题时，需要建立接触网的力学模型。
本文将结合接触网的实际情况，选取合适的模型建立方法，建立接触网的力学模型，并对模型进行验证。
（2）接触网的弹性计算针对接触网的力学模型，本文将利用有限元方法，对接触网进行弹性计算，得出接触网的应力、形变、应变等力学参数，同时探讨其对接触网的影响。
（3）结果分析与应用通过建立接触网弹性计算模型，得出接触网的弹性计算结果，为相关工程提供科学依据，同时探讨其在实际应用中的可行性和效果。
2. 研究方法本文将采用文献调研和数值计算相结合的方法，结合国内外相关文献资料，深入探讨接触网的弹性计算问题，并建立接触网的有限元模型，使用有限元软件进行计算分析，得出接触网的弹性计算结果。
同时，对研究结果进行分析和总结，验证研究成果的可靠性和可行性。
三、预期研究成果和创新点本文预期能够建立接触网弹性计算模型，通过有限元数值计算方法得出接触网的弹性计算结果。
同时，对研究结果进行分析和总结，验证研究成果的可靠性和可行性。
本文的创新点在于：（1）根据接触网的实际情况，建立适合的力学模型，使得研究成果更具实用性。
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接触网弹性仿真计算设计方案一、绪论1.1研究目的及意义在电气化铁路的供电系统中，接触网系统是极其重要的组成部分，接触网系统的投资比较大，并且无备用，其工作环境本身就比较恶劣，在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，这就要求接触网系统在机械结构上具有较好的稳定性和良好的弹性性能。
所以接触网的设计施工要科学合理。
目前世界各国高铁的运行速度都是在不断提升，为了满足列车运行的安全稳定，对接触网的弹性稳定性要求也是越来越高，越来越严格。
在我国大力发展高铁的大环境下，研究接触网的弹性影响对提高弓网之间的受流质量有着重要的作用以及指导意义。
1.2国内外研究的状况现代高速铁路大多数采用的都是电力牵引方式，电力牵引的重要主体就是接触网，接触网的弹性性能的优劣直接影响电力机车弓网的受流质量，最后直接影响列车运行的速度和行车安全。
为了满足国内外高速铁路的加速发展和市场的激烈竞争，必须对接触网的弹性问题进行研究计算并应用到实际中。
中国铁路接触网的悬挂方式基本上分为两种，简单链型悬挂和弹性链型悬挂，复链型悬挂使用的较少，但是其动态品质最为优越，也是比较适合高速铁路，但是因为结构比较复杂，施工维修都不容易而使用较少。
简单链型悬挂和弹性链型悬挂都可以满足高速弓网的受流要求，简单链型的静态不均匀度较大，其动态接触力比弹性链型悬挂方式要大，弹性链型悬挂方式的接触线动态态抬升量，容易产生疲劳，技术的关键在于弹性吊索的安装，施工抢修也比较麻烦。
经过多年的铁路运营表示，在相同的接触网系统参数下，并且在相同的列车行驶速度下，弹性链型悬挂方式比简性链型悬挂方式要运行的更加平稳，其原因在于弹性链型悬挂增加了弹性吊索，减小了其弹性不均匀度和接触线弛度。
在上个世纪60年代，日本建成了世界上第一条高速铁路，由新大阪开往东京的新干线，列车速度达到270km/h。
他们是60年代孤独的先行者。
当时采用的是复链式悬挂。
其弹性非常大，其跨中的弹性甚至能达到定位点弹性的百分之九十以上。
完全满足高速受流这一要求。
1972年3月日本山阳新干线开通，它采用的是重复链型悬挂。
这种链型悬挂加大了承力索接触线等线索的张力和直径，取消了复杂的弹性组合吊弦，这一改变使得接触网系统的重量变大，减少了接触网的弹性，减少接触线的抬升量，减少接触网系统的振动幅度。
使得接触网的受流综合性能得到大幅度提升。
但是这种接触悬挂一次性投资太大，结构复杂，零部件多，直接导致接触网系统运营维修费用过高，发生事故时候抢修难度大，中断时间长。
又由于上世纪八九十年代日本处于经济衰退的艰难时期，于1997年兴建的北陆新干线采用的是简单链型悬挂，降低了接触网施工的成本。
但是日本近年来的两种主要的接触网悬挂方式，其接触线张力都在逐渐增加（14.7KN-250km/h，19.6KN-300km/h）重复链型悬挂和简单链型悬挂目前已经成为日本的两种标准接触网悬挂类型。
作为80年代的新霸主，法国高速铁路大西洋线于1989年开幕，连接巴黎和法国西部，时速300km/h。
采用的是简单链型悬挂。
法国接触网工程师有着不同的观点，弹性吊索对于时速超过250km/h的高速铁路来说其影响意义并不大，反而认为提速是影响机车行车安全的主要因素。
所以目前法国主要采用简单链型悬挂方式。
随着列车速度的不断增加，接触线张力也在增加， 300km/h的路段接触线张力在20KN，而时速350km/h的路段接触线张力增加到25KN，所以法国接触网公式的重点放在改善受电弓机械性能，并研发高性能的受电弓。
同时法国是目前轮轨系统的世界记录保持者。
1990年5月，试验运行速度达到500km/h以上。
法国在160km/h时速的接触网采用的是全补链型悬挂，弹性链型辅助索长度为12m，吊弦之间的间距为9m。
同样采用全补链型悬挂的还有TGV东南线，它的弹性链型辅助索长度为15m，吊弦间距为4.5m，总的接触线张力为28KN。
其接触线的预弛度为1：1000，可以满足270km/h的时速。
由于该接触网在定位点处增加了弹性吊索，减小了弹性不均匀度，也增加了定位支持点的弹性，同时增大定位器抬升量，但是这样容易产生定位管打弓事故。
上世纪五十年代，德国便开始进行制定接触网标准化的工作。
在多年的实践运营下，先后推出Re75、Re100、Re 160、Re200 、Re250、Re300 、Re330型接触网。
刚开始的两种为简单链型悬挂，剩下的都是全补偿弹性链型悬挂。
在Re200及以下系列悬挂标准为基础德国铁路又设计了Re250悬挂标准，该标准可以满足时速250km/h的路段。
90年代在Re250悬挂标准为基础又推出了新的Re330型接触网，该标准适用于时速300km/h的线路上。
在Re330型接触网中继续使用了传统的链型悬挂，但是加大了接触线张力，原来的Re250其接触线15KN到Re330型其接触线张力增加到27KN，跨距也减小了，由原来的Re250型80m减少到了65m，并将弹性吊索的结构进行了简化，在净空受到限制或施工比较困难的区段取消了安装弹性吊索，换成了安装简单链形悬挂，同时研究高性能的受电弓来满足机车高速运行的取流和稳定。
总的来说，国内外的高速接触网发展的趋势有以下几点：①接触网结构越来越简单，便于施工维修，并提高接触网可靠性和稳定性②在接触网系统的线料参数不变的情况下，适当提高接触线张力，减小系统的弹性不均匀度，以及减小接触线弹性和提升了接触线波动传播速度，进而为提升机车运行速度提供保障。
③各国的铁路公司都在积极研制并开发与接触网参数及与运营速度相匹配的高速高性能受电弓。
1.3本论文的研究内容和方法接触网的弹性和弹性均匀度受很多因素的影响，比如悬挂类型，承力索张力，接触线张力，弹性吊索长度，跨距，吊弦数目等等。
本论文主要研究这些参素的改变对于接触网系统产生的弹性影响以及其均匀度影响。
本论文的重点在于研究计算接触网的弹性和弹性均匀度，首先用ANSYS软件建立了接触网系统的有限元模型，在本论文中，首先建立了单跨简单链型悬挂模型和三跨弹性链型悬挂模型。
对这两个模型通过结构分析软件ANSYS计算得出静态结构，找型，计算吊弦长度。
然后在接触线上每个吊弦位置的节点处添加静态抬升力，对比没加静态抬升力的情况下得出每个节点Y方向上的位移差值，就可以计算出每个点的弹性，进而求出弹性均匀度。
然后改变模型的参数再次通过上诉方法计算静态抬升量，得出在不同因素的作用下对接触网系统弹性均匀度以及每个关键点弹性的影响，计算出在不同因素情况下得到的弹性参数，对比并得出结论。
为今后的接触网设计施工提供可靠的科学依据。
第2章有限元理论与APDL简介接触网系统的接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件和绝缘子。
通过支持装置将接触悬挂架设在各个支柱上，其功能用处是传输电能。
将从电能从牵引变电处获得并输送给电力牵引机车。
接触网系统的结构包含很多部分，其主要的部分是索，索作为力学模型来说不可以受压力，只能收到拉力。
二力杆作为物理模型来说，可以受到压力也可以收到拉力，所以用杆模拟索比较好。
而ANSYS中LINK10单元比较特殊的双线性刚度矩阵这个特性正好可以满足这个特性，使索成为一个轴向只受拉力或者只受压力的杆单元。
在使用LINK10单元时，可以调整设置受拉选项，如果杆单元受压，杆刚度就会消失，所以用以此来模拟索的松弛或弹性吊索的松弛比较好。
第二章先介绍有限元理论，再介绍ANSYS软件的特点和运用该软件研究计算接触网弹性的好处，最后再对APDL进行简介。
2.1 有限元理论有限元方法广泛应用于传热学，结构分析，流体力学，和电磁学等等工程问题的分析上。
它把求解的连续系统离散成有限个简单且相互作用的小元素，也称作单元。
最后进行近似求解。
一般先把工程问题转化为物理模型，接着确定它的数学模型（微分方程组），并确定其边界条件和初值条件，然后就是求解了，简单的求解一般用解析法，复杂的求解一般用数值法，数值法又分为三类，分别是有限元法和有限差分法以及边界元法。
有限元法一种有效的数值计算方法，它广泛适用在电子计算机的编程计算中。
有限元法起源于20世纪50年代，当时用来研究航空中飞机结构的矩阵分析，结构力学中一种最主要分析方法叫做结构矩阵分析。
结构矩阵分析法认为任意一个结构都可以看作是由有限个小单元互相作用相互影响并相互连接而成的一个集合体，我们可以把每个单元的力学特性可以比作机械上的零件，组装在一起就可以提供整体的力学特性。
那么我们会不禁提出这样的问题了，我们为什么要首先分析力学单元的特性呢，直接分析整体不是更直接更快速吗？在面对实际的工程问题中，对实际复杂系统结构直接进行整体分析难度比较大，要想把问题简化就要把一个完整的系统拆分变成单元，然后再将这些单元组装变成原来的系统整体分析才容易得到其整体特性。
有限元法是工程师们经常采用的分析工程实际问题的重要方法。
从另一个方面看，运用计算机求解离散系统问题还是比较轻松的，也比较迅速，即使系统单元数目比较庞大。
实际上对于任意一个连续系统，其单元数目是具有无限性，但是计算机的储存容量以及其运算速度总是有极限的，如果把一个系统拆分成无限多个单元，那么计算机将不容易处理。
工程上处理连续体问题的方法大多都是将连续系统进行离散化，转变成离散系统，然后再用计算机进行分析计算。
然而离散系统一般都是具有近似性，与实际情况还是有差距的。
然而离散变量的个数变多时，再用计算机分析计算就可以得到收敛于实际的连续解。
有限元法常常用于分析计算连续系统问题时实际上就是一种把实际系统离散化的分析手段。
如果单元满足问题的收敛需区域，当单元尺寸越来越小时，增加求解区域内单元的数目，解得近似程度会逐渐被改进，结果的近似值也将会越来接近精确解。
有限元模型一般来说都是由有限个几何形状简单的单元组合而成，单元与单元之间是通过节点相互连接，并且在某些节点处施加一定的载荷以及边界条件的数学模型。
下面介绍一下有限元的常用术语。
常用术语有节点、单元、节点力、节点载荷、位移函数、收敛准则等等。
节点（node）代表着有限元的坐标位置，具有一定的自由度（Ux、Uy、Uz），存在着相互物理作用，或者说节点其实就是单元和单元之间的连接点。
节点可以分为铰接，固接或其他形式的连接。
节点一般分为主外节点，内节点，副主外节点和内节点3类，有了节点再能把一些工程中的实际连续体简化。
把它看作在节点处相互作用相互连接的单元集合体，这些单元集合体组成庞大的离散型结构。
通过这种方法把可以把工程上遇到的实际对象转化为可通过计算机计算的数学物理模型，近而进行近似计算，为实际工程提供科学依据。
图2-1节点、单元示意图常用单元一般可以分为两类，包括自然单元和分割单元。
自然单元是指某些工程构件比如说衔架结构连杆，这种结构在分析时不需要分割。