接触网原理(接触网工)

定位器类型
支持装置
• 支持装置包括腕臂、软横跨、硬横跨 • 腕臂的分类
按结构: 拉杆水平腕臂、斜撑水平腕臂、拉杆 斜腕臂 按固定方式: 固定、半固定 、旋转 按绝缘方式: 绝缘、非绝缘 按跨越股道数: 单线路、多线路 按导线定位方式: 标准、反向
腕臂的结构类型
腕臂
支柱
• 分类:
• 机械要求
强度
• 电气要求
载流量,短路载流量,电压变化,电气绝缘
• 环境要求
温度,风速,覆冰,污染
• 运行和维护要求
部件可靠,使用寿命长,操作方便
对接触网的其他要求
• 受电弓对接触网的要求 • 环境兼容性 • 轨道线路对接触网的要求
限界(见图)
限界
隧道的限界
接触网结构示意图
接触网类型
单链形悬挂
张力
T gl2 .....................................(2.1.4) 8F
公式推导（三）
将前面的式2.1.4代入式2.1.2，得
4Fx(l x) y l2 ..........................(2.1.5)
上式为自由悬挂导线的曲线方程。说明在水平 均布负载下，导线成抛物线形状。
公式推导（一）
将FA=gl/2, TA=T代入，得
T.y gl .x g.x2 22
上式整理后，任意一点的驰度，可以用下式表示：
y gx(l x) ............................(2.1.2) 2T
公式推导（二）
当x=l/2时，y=ymax=F，既 驰度
F gl2 ....................................(2.1.3) 8T
双线隧道悬挂安装图
接触网设计
• 设计程序 • 设计计算 • 平面设计
设计程序
• 依据:铁路建设工程勘察设计管理办法
发布文号：【中华人民共和国铁道部令第26号】 颁布日期：2006-1-4 执行日期：2006-3-1
• 程序:
决策阶段:预可行性研究和可行性研究 实施阶段:初步设计和施工图设计
接触网的设计计算
结论
• 以上公式可以看出，驰度F和水平张力T之
间存在着一定的关系。在每取一个数值T时， 就能得到一个相应的F值，从而可以得出特 定条件下张力与驰度的关系曲线。
• 悬挂导线的张力并不是常数，而是变化的，
其张力的方向是沿悬挂线索的切线方向。
• 在悬挂点上，张力具有最大值；在跨距中
点，张力具有最小值。
举例
接触网原理
哈供电教育科
课程的内容
• 接触网的结构特征 • 接触网设备与零部件 • 接触网设计计算 • 高速受流
教学参考书
1. 于万聚. 电气化铁路接触网， 成都：西南交通大学出版社，2003
2. 吉鹏霄. 接触网， 北京：化学工业出版社，2006
3.（德）KieBling等. 电气化铁路接触网, 中国电力出版社，2004
锚段关节形式
a
a2
a1
a2
a
五跨关节立面示意图
a
a1
a1
a
四跨关节立面示意图
补偿装置
• 种类：滑轮式，棘轮式，鼓轮式，液压式，
弹簧式等
• 要求：
１）灵活 ２）快速制动
滑轮式补偿装置
滑轮式补偿装置(1:2)
滑轮式补偿装置(1:3)
滑轮式补偿装置(1:4)
坠砣
全补偿下锚结构图
棘轮式补偿装置
无交叉线岔
无交叉线岔
分段,分相绝缘装置
• 电分段:为了缩小停电事故发生的范围. • 分类:
横向分段:线路之间,如站场各股道间 纵向分段:沿线路方向进行的分段. 隔离开关一般设在靠近车站的转换支柱 上.
• 同相靠绝缘锚段关节或分段绝缘器实现点
分段的.不同相采用分相绝缘器.
供电方式
分段绝缘器
l
BR' A FA l1
l2
FB RB B TB
张力 TA
A A
gl1 OF1
A' F2 gl2
张力
不等高悬挂的张力计算是以最低点O为坐标原点， 找出两个假想的等高悬挂，然后分别计算。
不等高悬挂的张力计算
• 根据力矩可以建立方程式，求解后可以得
出线索上任意一点的张力：
R T T 1 tan2 T 1 ( h 4F 8F x )2
• 直流
DC750V 、DC1500V 主要用于地铁等
• 交流
AC25kV 、50Hz 现在的主流供电系统
接触网
接触网
受电弓
接触网的特点
• 接触网是一定距离的输电线 • 为各种条件下的集电器提供滑行接触 • 无备用,可靠性要求高 • 经济方面的考虑,要求有较长的使用寿命
接触网的基本要求
• 气象条件和计算负载 • 自由悬挂导线的张力与弛度计算 • 简单悬挂的状态方程 • 链形悬挂的张力与弛度 • 接触线受风偏移和跨度许可长度的计算 • 链形悬挂接触线的受风偏移和跨度长度 • 链形悬挂锚段长度的计算
气象条件
• 接触网设计中所用到的主要气象条件:
最高温度,最低温度,最大风速,覆冰厚度
我国电气化铁路主型接触线
Ｐ１３４
定位装置
• 定位装置: 定位管、支持器、定位器、定位线夹 • 定位器:
作用: 直线段、曲线段 要求: 灵活、轻、风稳定性 定位形式: 正定位、反定位、软定位、组合定位、
单拉定位 形状: 直管式、弯管式、特型等 曲线段安装: 倾斜度.一般在1:5~1:10之间
• 以德国CuAC-100型接触线为例
当跨距为40m,承受恒定张力10kN时：
最大驰度=0.175m
在吊弦间距为12m的链形架空接触网中,两 吊弦间的同一接触线的驰度约为16mm。
不等高自由悬挂导线的驰度
l
l1 B'
A
l2 B
h A' F2
OF1
驰度
不等高悬挂的驰度计算是以最低点O为坐标原点， 找出两个假想的等高悬挂，然后分别计算。
TA TB 0
TA TB T
悬挂导线任意一点的水平张力是一个常数。
FA FB gl 0
FA
FB
gl 2
悬挂点垂直反力的大小取决于单位自重负荷
和跨距长度。
自由悬挂导线的曲线方程
任取悬挂导线上一点O， RA FA
则：
TA A
M 0
即：
y gl
O
θ
T R
x
x TA.y FA.x gl. 2 0............................(2.1.1)
• 锚段长度主要由接触线和承力索从中心锚
结到补偿器之间的张力差来决定的。 (±15%)
锚段关节
• 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。
• 分类:
按用途:绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节. 按所含跨距数:可分为二跨,三跨,四跨,五跨 等.
三跨非绝缘锚段关节
四跨绝缘锚段关节
五跨非绝缘锚段关节
棘轮式补偿装置
京津城际：1:3+1:3棘轮
棘轮式补偿装置
弹性补偿器
中心锚结
中心锚结
两跨式中心锚结
两跨式中心锚结
吊弦
支柱吊弦安设图
支柱吊弦安设图
整体吊弦
线岔
• 线岔：
在站场内的道岔处必有两组接触悬挂交 叉，在两组悬挂相交处设置的限制器或限 制管叫线岔。
• 结构
线岔
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单开道岔线岔定位
• 气象区的划分
标准典型气象区:９个 以华北地区为例:
最高温度：＋４０℃ 最低温度：－２０℃ 最大风速：２５ｍ／ｓ 覆冰厚度：１０ｍｍ
标准典型气象区
气象条件的确定
• 最大风速:采用距地面10m高处,15年一遇的
10min平均最大值.
• 最高温度与最低温度:根据实际极限温度并参考
典型气象区来确定.为了便于计算,在数值上宜取 与极限温度接近的5之整数倍.
• 分相绝缘装置根据其实现方法分为分相绝
缘装置和锚段关节式电分相.
分相绝缘器
分相绝缘装置
安装示意图
AF滑道式分相绝缘装置
锚段关节式电分相
P166
电分相线路标志
锚段关节式电分相线路标志
自动过分相
• 地面自动转换电分相装置 • 柱上断载自动转换电分相装置 • 车载断电自动转换电分相装置
地面自动转换电分相装置
按材质: 预应力钢筋混凝土柱、钢柱 按支柱上的支持装置:
腕臂支柱、软横跨支柱、硬横跨支柱 和
定位支柱 按用途: 中间支柱、转换支柱和锚柱 按结构: 整体和分离
基础
• 三个条件:
足够的强度、良好的稳定性、足够的承载力
• 形式:
扩大基础 棱柱形基础 带横卧板的棱柱形基础
基础
软横跨
• 作用: 多股道 • 构成: 横向承力索、上部定位索、下部定位
弹性链形悬挂时：
• 吊弦及定位器处于
正常位置时的温度:
计算负载的决定
• 计算负载分为：垂直负载和水平负载 • 垂直负载：
简单悬挂：自重和覆冰
链形悬挂：承力索,接触线,吊弦及定位器 的自重和承力索及接触线的覆冰
• 水平负载：
风负荷．吊弦偏斜所造成的负荷；承力 索和接触线由于之字力和曲线力；下锚力 对支柱和支持装置所形成的水平分力．
电气化铁路的组成
• 电力机车 • 牵引变电所 • 接触网
牵引供电系统
接触网供电系统
接触网
日本新干线
法国TGV
德国西门子ICE
上海磁悬浮
牵引供电系统
牵引供电系统 牵引电能的产生、传输、受流
牵引网 接触网、钢轨回路、馈电线和回流线
接触网分类 架空接触网、第三轨、架空接触轨
牵引供电的种类
驰度
F1
g 8T
(l
2Th )2 gl
F (1
h 4F
)2
F2
F (1
h 4F
)2
上式表明了悬挂点不等高时，高、低两悬挂点
计算驰度与悬挂点等高悬挂驰度之间的关系。
斜弛度
l1 B'
A F1
l2 B
F' O
A' F2
斜驰度
不等高悬挂的斜弛度等于跨距相同时,等高悬挂 的弛度.
不等高自由悬挂导线的张力
双链形和多链形悬挂
接触网零部件
• 线索 • 定位和支持装置 • 支柱和基础
接触网组成
线和绞线
• 受电弓沿其行走的预张力线称为接触线。它与承
力索、吊弦和吊索一起形成纵向接触网悬挂。
• 接触线
接触线－－两侧带槽便于线夹夹持。 接触线截面积的选择取决于电流、电压和施加 的张力。
接触线
柱上断载自动转换电分相装置
车载断电自动转换电分相装置
隔离开关
隔离开关安装图
电连接
股道电连接
桥梁接触网设备
隧道内接触悬挂
隧道内接触悬挂
隧道内接触悬挂
隧道内接触悬挂
隧道内接触悬挂
T形简单悬挂安装图
隧道内全补偿中心锚结
隧道简单悬挂中心锚结
隧道内三跨锚段关节示意图
隧道内四跨锚段关节示意图
• 使用处所:站场 • 常见的有:
高铝陶瓷分段绝缘器 菱形分段绝缘器 其他
高铝陶瓷分段绝缘器
菱形分段绝缘器
西门子
西门子
电分相
• 电分相：
在单相交流牵引供电系统中，电力机车 是由单相供电的，为了平衡电力系统的A、 B、C各项负荷，一般要实行A、B相轮流 供电。所以A、B相之间要进行分开，这称 为电分相。
接触网的分段
• 接触网电分段有：
横向分段、纵向分段
• 分段绝缘器 • 电分相 • 机械分段
锚段及锚段关节
• 锚段:在区间或站场上，为满足供电面和机
械方面的要求，将接触网分成若干一定长 度且相互独立的分段，这种独立的分段称 为锚段。
• 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。
两悬挂点在同一水平位置时为等高悬挂. 两悬挂点不在同一水平位置时为不等高悬挂.
等高自由悬挂导线的驰度
y
跨距
l
A
B
C
F
驰度
x o
从接触线弧垂最低点,到连接两悬挂点间的 垂直距离,称为驰度F.
等高自由悬挂导线的张力
RA FA
张力 TA A
y
l
C
gl
o
FB RB
F B TB 自重荷载
x
张力
等高悬挂
• 根据力的平衡原理
索
• 类型: 按绝缘类型分
下部定位索绝缘 上下部定位索均绝缘 横向承力索与定位索非绝缘 横向承力索与定位索均绝缘
软横跨类型
硬横梁
• 优点:
1. 机械上独立, 股道间不影响,事故范围小. 2.结构稳定, 抗振动、抗风性能好 3.刚度好, 稳定性高, 能改善弓网受流, 具有磨耗小、
离线率低的特点 4.跨越能力强、能有效降低支柱高度 5.形式单一、结构简单便于机械化施工 6.外观一致、简洁、匀称、美观
• 最大风速出现时的温度:一般取风速大而出现次
数多的月份的温度的平均值.
• 覆冰厚度:可用单位长度导线覆冰后的重量换算
出覆冰的平均厚度.
• 覆冰时的风速:一般10m/s,沿海及草原15m/s. • 覆冰时的温度:一般-5℃,海拔1000m以上-10℃.
气象条件的确定
• 接触线无弛度时的温度
简单链形悬挂时：
自重负载
冰负载
• 覆冰厚度应不小于实际观测到的5年至少出现一次的
最大覆冰厚度.
• 接触线的覆冰厚度折算为承力索的一半.
冰负载
风负载
自由悬挂导线的弛度与张力计算
• 等高悬挂的驰度和张力计算 • 不等高悬挂的驰度和张力计算 • 悬挂线索实际长度计算 • 简单悬挂的状态方程
自由悬挂导线
悬挂点
弧垂