接触网课程设计跨距计算

接触网技术课程设计报告班级：学号：姓名：指导教师：评语：2012 年 2 月24 日1.基本题目1.1 题目某地区跨距长度的计算1.2 题目分析跨距就是两相邻支柱间的距离，其长度的决定涉及到一系列经济、技术问题，是接触网设计中重要的问题之一。

跨距有经济跨距和技术跨距两个概念。

单从经济观点考虑问题所决定的跨距为经济跨距；而按技术要求决定的跨距称为技术跨距。

在一般情况下，经济跨距总是要大于技术跨距的。

技术跨距是根据接触线在受横向水平力(如风力)作用时，对受电弓中心线所产生的许克偏移而决定的，对于简单接触悬挂，弛度也是决定跨距的重要因素。

某地区的接触悬挂类型决定了这地区跨距长度的计算结果。

为了能够达到经济和技术的最优化，就需要对两种接触悬挂类型下的跨距长度进行比较。

要使接触线良好地工作，就要保证在受风作用下，接触线对受电弓中心线的受风偏移值不要超过其规定的最大许可值。

根据受电弓滑板的最大工作宽度，铁路工程技术规范规定，在最大计算风速条件下，接触线对受电弓中心的最大水平偏移值不应超过500mm 。

在接触网设计中，仍按此规定处理。

2.跨距长度的计算为了简化计算，假设跨距两端是死固定，即不考虑补偿器的补偿作用，同时认为在受风以后，导线内张力变大，而不考虑张力变大后的导线的弹性伸长。

此时，接触线的水平偏移值b j 如图1所示。

图中表示的是接触线在跨距内任意点的横断面，接触线在水平负载p j 的作用下位于斜面内。

由图中可知图 1接触线的水平受风偏移yj bj p j gv q由图可知vj j q p yb =即 vj j q p yb = (1)接触线在跨距内任意点的弛度y 值可由式 Tx l gx y 2)(-= 得 (2)jv T x l x q y 2)(-⋅=将y 值代入式(2)中得jj j T x l x p b 2)(max -⋅=(3)当x 为l 的中点时，具有最大水平风偏移，即jj j T l p b 82max ⋅=(4)在直线区段上，当接触线布置成之字形时，对其线路中心(也即是受电弓中心)线的偏移巨鼎与y1及y2，如图2所示。

其值由下式确定图 2 等之字值布置jj T x l x p y 2)(1-⋅=lx l a y )2(2-=其中,a ——接触线之字值(mm)max j baxl1y 2yaj p ——接触线单位长度上的风负载(kN/m)jT ——接触线张力(kN)l ——跨距长度(m)由此可得接触线在跨距长度内任意点(距左侧支柱为x )对线路中心的偏移值b j 为lx l a T x l x p b jj j )2(2)(-+-⋅=(5) 令 0=dxdb j解式(5)得lp aT l x j j⋅-=22 将x 值再代入式(5)，整理可得222max 28l p Ta T l pb j jj j ⋅+⋅=(6) 在接触线具有不等之字值和时，如图3所示。

其最大偏移值由下式确定图 3 不等之字值布置221a a a +=由图3可知222121113a a a a a a a y -=+-=-= (7) 将不等之字值布置时形成的偏移分量代入式(6)，并将y 3代替式中a 值，就可求得接触线在跨距内最大偏移值b jmax ，得22)(82122212m a x a a l p T a a T l p b j jJj j -+⋅++⋅=(8) max j baxl1y 2y1a a2a如果取式(6)中的b jmax 和b jx ，并求解出l ，即可得到接触线在直线上的最大跨距)(222max a b b p T l jx jx jj -++= (9)其中,l max ——最大计算跨距值(m)T j ——接触线的张力(kN)P j ——接触线单位长度的风负载(kN/m) b jx ——接触线的许可偏移值(m)a ——接触线之字值(在曲线区段上为拉出值)(mm)接触线在曲线区段上布置成割线的形式，拉出值为a ，其曲线区段上的受风偏移如图(4)所示。

图 4 曲线区段上接触线的受风偏移图1—接触线起始位置；2—受电弓中心线行迹；3—接触线的风偏移值曲线线路中心的驰距值y 1由图5决定。

由图中的直角三角形得4)2(211l y R y =-近似解得 Rl y 821=在无风作用时，接触线距受电弓中心的偏移值由图4可知，应为a Rl a y y -=-=8212 (10)当风负载作用于接触线时，接触线对受电弓中心线的最大偏移值可按下式决定ajj T l p 8223la11y2y228y T l p b jj j ±⋅=(11)式中有正负号，其“+”号表示风向曲线内侧吹，而“－”号表示风向曲线外侧吹。

从图5可以看出，在风向曲线内侧吹时，出现最不利的情况。

此时，接触线对受电弓中心线行迹的最大偏移值为22max 8y T l p b j j j +⋅=图 5 决定曲线的弛度将式(10)中的y 2代入上式后可得a R T p l a R l T j pb j j jj j -⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+=-+⋅=1888222max (12) 令式(12)的b jmax 和b jx ，并求解l ，即可得在曲线区段上的最大跨距值为)(22max a b RT p T l jxj j j++= (13) 由式(12)和式(13)可以看出，在曲线区段上，求最大跨距l max 时，需先知道拉出值a ，而在求拉出值a 时，又要知道跨距。

因此，一般是先假设一个拉出值a ，求得最大跨距，然l max 后再验算拉出值a 时候比假设值大，若基本相等，则即为l max 所求；否则需重复计算。

但要指出的是，在一般计算中往往是取a 的经验值，直接求最大跨距，不l max 必反复计算。

在求证b jmax 和时l max ，式中均没有考虑接触线水平面处支柱的受风偏移，若考虑支柱挠度的变化，并令代表支柱在接触线水平面内受风时的位移，则各式为：(1)在直线区段上，接触线以等之字布置时2/l2/lAB12y R -1yOCj j j jj j lp T a T l p b γ+⋅+⋅=222max 28 (14)[]22max )(2a b bpT l j jx j jxjj--+-=γγ (15)(2)在曲线区段上j j j j a R T p l b γ+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=182max(16)()a b RT p T l j jxj j j+-+=γ22max (17) (3)在缓和曲线上j x j j j a a Rl l T p l b γ++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=282102max(18) 其中,l 0——缓和曲线长度(m)l x ——由直线点至观测点的长度(m) R ——曲线半径(m)应该指出，在缓和曲线上时，由于缓和曲线的长度各不相同，且跨距所在和曲线的位置也是千差万别，因此，不可能求出在缓和曲线上固定的最大跨距值。

式l max （18）是用来校验已布置好的跨距l 的，看其接触线的最大风偏移值b jx 。

若实际的风偏移值大于b jx 时，则应该调整跨距或者缩小拉出值。

2.2 技术参数的选取支柱偏移：一般情况下钢筋混凝土支柱可取为0.02m 钢支柱取为0.03m ，最大可取为0.05m 。

拉出值的取值：考虑高速列车的摆动情况，高速客专接触网的拉出值在直线区段宜取为200~300mm 之间；曲线区段的取值则要通过计算确定。

参考取值:直线区段取为300mm ；高速取为200mm ；R>1800m 时，取为150mm ；1200m<R<1800m 时，取为250mm ；180m<R<1200m 时，取为400mm 。

表1 线索自重及冰风负载 b =5mm自重（kg/m ）冰负载（kg/m ） 自重+冰重最大风负载（kg/m ）s m v /25max =GLCA2151000.925 1.070 0.685 GJ-700.6150.8410.457查表得风负载体型系数K =1.25,H60支柱a =413mm ，结冰厚度为5mm ，最大风速为25m/s,风速不均匀系数a = 0.85。

接触线采用接触线TCG-100: T j =1000Kg ；A =11.8mm ；B =12.8mm; 当量系数m=0.85，直线区段触线接许可风偏移值b jx1=0.5m ，曲线区段接触线许可风偏移值b jx2=0.45m ，接触线水平面内支柱扰度0.05m 。

直线区段“之”字值a =300mm ，曲线区段拉出值a 见表2。

表2 接触线拉出值曲线半径R （米） 300≤R ≤1200 1200<R <18001800≤R 直线 拉出值a （毫米）300250150±300由下式可得接触线单位长度的风负载2626max 0.615100.6150.85 1.2511.830100.6940(/)j p akAv kg m --=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯= （1）直线区段：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-=22max2a bb mP T l j jxj jx jj γγ其中,l max ——最大计算跨距（m ）； T j ——接触线额定张力（Kg ·m ）； P j ——接触线受风负载（Kg/m ）； m ——链形悬挂当量系数； b jx ——最大允许偏移（m ）；a ——直线区段接触线的之字值（m ）； γj ——接触线水平面内支柱挠度（m ）。

代入数据得：22max 100020.50.05(0.50.05)0.372.980.850.6940l m ⎡⎤=-+--=⎣⎦⨯故对于直线区段，最大跨距取l max=65m 。

（2）曲线区段：)(22m a x a b RT mP T l j jx j j j +-+=γ其中,R ——相应曲线半径（m ）；a ——曲线区段接触线拉出值（m ）。

计算结果见表6。

表3 最大跨距计算值、取用值及标准值（单位：m）曲线半径R3004006007009001800直线最大允许跨39.1144.0751.5654.5259.3964.7372.98 距计算值最大允许跨35404550556065 距取用值3.结论与体会接触网是一种复杂的供电设备，为了列车的安全运行，必须保证列车受流平稳，在技术上在要求接触线具有恒张力。

然而接触网受温度和气象条件的影响很大，温度会使接触线和承力索的张力发生变化，不利于列车的安全运行。

为了解决线索能够保持恒张力，在实际中采用了各种形式的张力自动补偿装置。

在这次设计中依次论述了滑轮式张力补偿装置、鼓轮式张力补偿装置、德国Re200C型非并联棘轮式补偿装置、日本弹簧式张力补偿装置以及我国最新的YB型液压补偿装置，采用不同的补偿装置其张力补偿的效果也不同，由于我国幅员辽阔，各地气象温度差异很大，在施工过程中可以灵活采用各种形式的补偿装置。