接触网课程设计 (2)

接触网工程课程设计评语：
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1001
姓名：
学号：
指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2013 年7月18日
目录
1题目 (1)
2高速铁路接触网悬挂方式 (1)
2.1 简单链型悬挂 (1)
2.2 弹性链形悬挂 (1)
2.3 复链形悬挂 (2)
2.4 三种悬挂类型的综合比较 (2)
3接触线选型 (3)
4 承力索 (3)
5．张力自动补偿装置 (4)
（1）滑动式张力自动补偿装置......................................................................... 错误！未定义书签。

6、张力计算 (4)
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1、题目
.高速电气化铁路接触网悬挂模式设计
设计内容：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。

2、高速铁路接触网悬挂方式
接触网的分类主要以接触网悬挂类型来区分,在一条接触网线路上,无论是在区间还是在站场,为满足供电和机械性能方面要求,总是将接触网分成若干长度且相互独立的分段(即为接触网锚段),接触网悬挂分类是针对架空接触网中每个锚段而言。

到目前为止,现实已经开通运营或正在建设的高速铁路接触网系统悬挂方式主要有三类:简单链型、弹性链型、复链型。

2.1、简单链型悬挂
简单链形悬挂是一条接触线通过吊弦悬挂在一条承力索上,承力索通过钩头鞍子或悬吊滑轮悬挂在支持装置上。

此种悬挂方式稳定性的好坏主要取决于接触网系统的跨距、接触线和承力索的张力、吊弦长度、吊弦间距、支持装置及支柱稳定性等技术参数的好坏。

图1 简单链型悬挂
2.2、弹性链形悬挂
弹性链型悬挂是在简单链型悬挂基础上在每处悬挂点增加Y形弹性吊索,长度一般为8～16m,仍为单链形悬挂。

此悬挂方式稳定性好与坏,除受跨距、承力索和接触线的张力、吊弦、支持装置及支柱稳定性影响外,弹性吊索张力对其稳定性的影响也十分的大。

德国、法国、日本等多国已经在行驶试验中证实该接触网结构形式适合于高速行驶。

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2.3复链形悬挂
复链型悬挂是接触线经短吊弦悬挂在辅助吊索上,辅助吊索又通过吊弦悬挂在承力索上。

增加的辅助吊索大大降低接触网系统的垂直摆动幅度,更加提高系统稳
图2 弹性链型悬挂
定性,跨中与悬挂点弹性几乎相当,所以此种悬挂方式接触网系统稳定性最好,西门子公司于1912年就曾提出这种设计方案。

德国联邦铁路在开发高速接触网的过中, 再次对这种复链形悬挂形式进行试验,证实这种结构形式确实具有非常的高速行驶特性。

图3 复链形悬挂
2.4 三种悬挂类型的综合比较
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) 三种悬挂均能满足高速铁路运营要求。

(2) 从受流质量来看,简单链形悬挂最差,弹性链形悬挂较好,复链形悬挂最好。

(3) 从悬挂系统弹力不均匀度来看,简单链形悬挂最差,弹性链形悬挂较好,复链形悬挂最好。

(4) 从工程造价、结构、施工工艺要求、运营维护等方面相比,简单链形悬挂为最佳选择。

简单链形悬挂虽然在高速受流、悬挂系统弹力度均匀性、接触网系统运营稳定性方面没有弹性链形和复链形悬挂性能优越,但是我们可以通过适当调节悬挂系统接触线、承力索张力来平衡简单链形悬挂的以上缺点,使悬挂点与跨
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中弹性度差异降低到最小,实现弓网受流质量达到最佳状态。

综合上诉，再从我国的国情出发,建议我国高速铁路接触网发展采用简单链形悬挂。

此悬挂方式在我国的很多条铁路干线上均已采用,且技术逐渐成熟、完善。

我国许多铁路己经形成四通八达的铁路网,以简单悬挂为主的电气化铁路接触网初具规模。

3接触线选型
接触线是接触网的主要组成部分，接触线的材质、工艺及性能对接触网起着重要作用。

高速接触网要求受流性能好、抗张性能好、导电性能好、电流强度大的接触线。

因此高速网接触线要具有抗拉强度高、电阻系数低、耐热性能好、耐磨性能好、制造长度长等技术指标。

我国高速电气化铁路设计中都十分注意研制、选择和使用新型接触线，并且需考虑许多因素：增大接触线张力、限制接触线横截面、提高接触线的导电率、增强耐磨耗性能、选择铜合金材质。

所以，高速铁路的速度目标值为200km/h以上时，根据仿真研究并借鉴国外经验，对其接触线有以下指标：
(1) 张力:25-30kN；
(2) 线密度:1.1-1.2kg/m；
(3) 机械强度:60-70N/mm2；
(4) 拉断力:70-85kN(导线截面按120mm2)；
(5) 导电率:80%-85%IACS；
(6) 高温下机械强度的降低率在10%以下；
(7) 耐磨和耐腐蚀性能与铜电车线相当；
这样的接触线材所构成的接触网，当运行速度为200km/h以上时，导线的波动传播速度520-595km/h范围内，列车速度和接触线波动传播速度之比为0.59-0.67。

由于这类接触线在国内尚无正式运营的成熟产品，因此建议采用德国的MgCu120或者日本的GT-CSI10接触线。

4 、承力索选型
承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。

承力索根据材质一般可分为铜承力索、钢承力索、铝包钢承力索三类。

根据仿真研究，承力索对接触网的受流质量没有明显的影响。

对承力索线材的选取需综合考虑载流量、接触线影响和结构高度等因素。

1、承力索材料
为减少由于承力索与接触线线胀系数不同而引起的吊弦顺线路偏斜、张力增量加大等，承力索的材料应该与接触线相同。

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2、承力索张力
从受流角度来讲，对于200km/h 以上的铁路，为满足对隧道、跨线建筑物净空的要求，承力索的张力取20kN 为佳。

3、承力索截面积
牵引网的最大电流将达到1000A ，考虑载流，承力索截面积不宜小于120mm2. 铝包钢承力索是铝覆钢线和铝线姣合而成，主要以铝覆钢线中的钢芯部分承受张力，覆铝层和率线截流，导电性能好，机械强度和抗腐蚀性能好。

GJ 表示钢绞线，数字表示承力索的标称截面积。

因此承力索选择GJ-100。

5、吊弦选型 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。

5、张力计算
经过以上的讨论，我们接触线选择银铜合金接触线（CTHA ）、承力索（GJ-100）、整体吊弦。

取列车实际运行速度： V = 300km/h ，β=0.65.
根据公式：V =p C β⋅得
波动速度：C p =v/β=461.5km/h
其中：v —— 实际运行速度（km /h ）
C p ——波动速度（km /h ）
β—— 无量纲系数，一般取为0.65~0.70。

由公式：C p = //T m σρ=， m=1.082kg/m
试中T 、m ——分别为接触线的张力（N ）及接触线的单位长度的质量（kg/m ）；
σ、ρ ——分别为接触线的应力（N /mm 2）及接触线密度（kg /m ·mm 2）； 因此接触线张力：
T=m ×(C p /3.6)2=16.9kN
6、张力自动补偿装置 张力自动补偿装置有许多种类，有滑轮式、棘轮式、鼓轮式、液压式及弹簧式等。

对张力自动补偿装置的要求有二个：其一，补偿装置应灵活。

在线索内的张力发生缓慢变化时，应能及时补偿，传送效率要高；其二，具有快速制动作用，一旦发生断线事故或者其他异常情况，线索内的张力迅速发生变化时，补偿装置还应有一种制动功能。

一般对于全补偿的承力索内的补偿装置，如不具备这种功能时，还需专门加有断线制动装置，以防止在一旦发生断线时，坠舵串落地而造
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图4 半补偿链型悬挂
图5 全补偿链型悬挂
承力索
接触线 坠砣。