12. 接触网的工程设计与计算

n vl
l
v Cp
sin
n Cpt )
l
导线选型
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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，试确定导线的型号。
（1）确定接触线的工作张力
Cp Cp
v max v max
0.2
V max 0.7C p
平均接触力 （N）
最大接触力 （N）
最小接触力 （N）
250 ≤130 ≤250
0
300 ≤150 ≤250
0
350 ≤180 ≤350
0
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接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
SWJTU
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1 2
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平均接触力的速度目标曲线（EN50367）
300km/h 50 55 60 65
wk.baidu.com
350km/h 50 55 55 60
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接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
受电弓的工作范围
风偏下的接触线的位置
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定位点
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备注
8、悬挂高度和结构高度
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Hj = 5300mm Hjmin = 5150mm SH = 1.6m
接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
基础限界 动态包络线的车辆限界
电气绝缘距离 安装误差 接触线向下的运动 额外负载产生的弛度(冰等)
在线路坡度小于12‰ 情况下的腕臂运动
r
Tc mc
0.476
Tc mc Tj mj
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120mm2截面承力索的单位长度质量为mc=1.065kg/m，接触线的工作张 力为Tj=27kN，单位长度质量为mj=1.082kg/m，代入式得Tc≤22kN。考虑到棘 轮补偿器的传动比为3：1，可取Tc=21kN。
导线选型
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当Fw=21kN时，FBmin=42.51kN。
依据TB/T3111-2005（电气化铁道用铜及铜合金绞线标准）规定， 工作张力为12kN的承力索，可以选用JTM120；工作张力为21kN的承 力索，只能选用JTMH120。
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接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
可维护性（maintainability）— 在规定的条件 下，使用规定的程序和资源进行维护时，对于给定使 用条件下的产品在规定的时间区间内，能完成指定的 实际维修工作的能力。（有些地方也称维修性）
安全性（safety）—免除不可接受的风险影响 的特性。
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可靠性的定义
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接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
9、锚段长度和跨距布置
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受电弓的弓头轮廓
接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
9、锚段长度和跨距布置
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受电弓的动态包络线
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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
“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）
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RAMS术语
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可用性（availability）— 在要求的外部 资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规 定的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的 能力。
施工（测量、预配、安装、调整）
弓网系统
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弓网关系
受电弓设计 接触网设计 接触网施工
接触网运营维护 接触网零部件生产厂家
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弓网关系技术范畴
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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
C p 525km / h
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Cp
3.6
Tj mj
Tj 23.01kN
考虑棘轮补偿装置的传动比为3：1，取Tj=24kN
导线选型
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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。
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9、锚段长度和跨距布置
正线区段接触网锚段长度不宜大于2×700m。隧道内不应大于 2×700m。
跨距宜经系统仿真评估后确定，一般可按下表选用。
设计速度 简单链型悬挂 标准跨距（m）
最大跨距（m） 弹性链型悬挂 标准跨距（m）
最大跨距（m）
250km/h 50 55 60 65
安全性(Safety)
能满足列车设备、接触网设备及人身安全。
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接触网的设计目标 — RAMS
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可用性(Availability)
1、接触网系统设计寿命应不小于30年，接触导线寿命应根据磨耗确定， 或不少于200万弓架次。
： 2、动态接触力标准
速度(km/h)
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可靠性(Reliability)
接触网支持结构及零部件设备满足安全系数及冗余设计。
可用性(Availability)
满足单列8辆编组，重联16辆编组设计速度值运行，接触 线和滑板的磨耗要小且均匀，使用寿命长。
可维护性(Maintainability)
便于运营维护及故障抢修。
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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
的弹性不均匀度250km/h～300km/h不宜大于40％，350km/h不宜
大于25％。？
l
x y
F v
EN50119 5.2.1.1 如果一 列车有多架受电弓，那么每架 受电弓的受流情况都应进行评 估。
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y( x, t )
2Fl
2
(C
2 p
v2 )
n1
1 n2
sin
n
l
x
(sin
DB 4800
215 30 55 90 10
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最小高度 轨道高度变化储备 标准接触线高度
5200 100 5300
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单位：mm
SNCF
4700 220 30 50 80
5080
5080
接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
SWJTU
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
接触点温度
与接触网相关的中国标准
设计方面
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《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2005) 2005-04-25发布 《铁路枢纽电力牵引供电设计规范》(TB10076—2000) 2000-12-21发布 《铁路电力牵引供电隧道内接触网设计规范》(TB10075—2000) 2000-12-21 发布 《新建时速200km客货共线铁路设计暂行规定》 2005-04-25发布 《新建时速200～250km客运专线铁路设计暂行规定》 《京沪高速铁路设计暂行规定》（上、下） 2004-12-30发布 《高速铁路设计暂行规定规范（试行）》（TB10621-2009）2009-12-01发布 《Pag轨e 7 道交通 受流系统 受电弓与接触网相互作用准则》 (TB/T 3271-2011)
与接触网相关的中国标准
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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）”
研究弓网关系的最终目的：实现良好的受流质量。
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弓网系统组成
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构建一个新的弓网系统
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弓网关系 技术规范 几何特征 动态性能 材料组合
集流量
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用户需求
运营管理
弓网系统设计
动态验收
接触网施工设计
静态验收
接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
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3、仿真计算离线率应小于1％ 4、Vmax≤0.7Cp，多普勒系数ɑ不应低于0.2，反射系数r不应超过 0.4，放大系数ɤ不应超过2.0。（法国冲高录像）
5、弹性链形悬挂的弹性不均匀度不应大于10％；简单链形悬挂
接触网工程设计与计算
方岩 13678170539
2015年11月
研究弓网系统的方法
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弓网系统是一个整体，研究接触网离不开受电弓， 研究受电弓离不开接触网 。
研究弓网关系的基本点：任何情况下接触网都应处于 受电弓的有效工作范围以内。同时接触网的安装应满足， 受电弓的最大抬升及摆动时，接触网的任何设备不得侵 入受电弓的动态包络线。
可靠性是指产品在规定的条件下和规 定的时间内完成指定功能的能力。
规定的条件是指环境条件、使用条件 和维修条件。
规定的时间是指规定了的任务时间。
规定的功能是指产品规定了的必须 具备的功能及其技术指标。
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SWJTU
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接触网的设计目标 — RAMS
SWJTU
930
980
Xpa/[m] 1030
有/没有弹性吊索的接触力 (模拟)
接触网的设计目标 — RAMS
可用性(Availability)
7、导线的截面选择及张力
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速度目标值 250km/h～300km/h
250km/h
线材及张力组合 JTM/JTMH-120(21kN)+CTMH-150(30kN) JTM/JTMH-120(20kN)+CTS-150(25kN) JTM/JTMH-120(20kN)+CTS-120(20kN)
880
930
980
X/[m] 1030
880
930
980
X/[m]
1030
CURVE OF THE CONTACT FORCE
Pantograph No. 2
BOUNDARY_FREQUENCY = 20.000 Hz
180
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有/没有弹性吊索的接触力 (测量值)
80
-20
780
830
880
Tbmin = 48.58kN （EN50119） Tbmin = 60kN （ TB 10621-2009 ）
为最大限度的利用CTMH120接触线的机械性能，接触线的工作张力取
Pag2e 717kN，此时波动传播速度为568km/h，无量纲系数为0.615，多普勒系数
为0.238。
导线选型
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（2）确定接触线的最小拉断力
Tw TB min 0.65 Ktemp K wear K load K eff K clamp K jiont（EN50119） K TB min K wear / Tw （TB 10621-2009）
若取Ktemp =1.0、Kwear =0.8、Kload =0.95、Keff =1.00、Kclamp =1.0、Kjoint=1.00
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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）确定承力索的工作张力
确定承力索的工作张力 为使放大系数γ≤2.0，承力索的张力应限制在一 定的范围内。如选用CTMH120型接触线，Tj=27kN，多普勒系数α=0.211， 反射系数r=γа≤2.0×0.238=0.476，即