接触网设计基础

第二节 简单悬挂的驰度计算
在两个支柱之间，悬挂一根固定截面的接触线或其它 导线时，则此线在自重和附加负载的作用下，自然形成一 个弛度。弛度的大小对运行质量将产生直接的影响。因此 正确地、合理地确定弛度的量值是十分重要的。
简单悬挂是接触网中最基本、最简单的悬挂方式，它 与供电线的架设基本相同，但又不完全相同。因为接触网 有一个不屑一顾它直接接触的移动受电弓。这一特点要求 接触悬挂有较大的张力与较小的弛度，以保证机车受电弓 对接触母线的良好滑动和可靠接触。
在接触线的张力与弛度计算中，因接触网支柱间的距 离较大，则接触线、承力索材料的刚度实际影响小，可以 近似把接触线、承力索或其它导线看作理想的软线，则刚 度忽略不计。另外，悬挂线索的自重负载实际上是沿其长 度均匀分布的，可以认为是沿跨距均匀分布的。下面来研 究导线的张力与驰度。 一、等高悬挂的驰度计算
从上式中可看出，在小跨距时，接触线的张力变化主
要取决于温度的变化，而与负载无关。因此在小跨距情况
接触线的最大张力发生在最低温度时，而不是在最大附加
负载时。
式（2-5-10）中两边同除以l2,则变成如下形式：
qx2/24TX2 —q12/24T12 =（TX—T1）/ESl2+α(tx—t1)/ l2 令式中l趋于无穷大，则：
TX = f (tX) FX = f (tX) 在安装时，据函数关系，由当时当地的温度找到安 装曲线上相对应的接触线张力和驰度值。
设有跨距为l的一简单悬挂，在某特定条件下，其温度
为t1,负载为q1,导线张力为T1；当温度发生变化时，导线伸 长或缩短，冰、风会使导线受力增大，这种情况为待求条
件，其相应的量值用tx , qx , Tx . 起始情况下，接触线的驰度和长度为：
— llj2 *[(qb2 gj2 )/24Tmax2]= α（tb-tmin）
即 llj= Tmax
24 α （tb-tmin）/（ qb2 —gj2 ）
（2-7-3）
第八节 复合导线的特性系数（略）
第三章 链形接触悬挂的计算
➢ 第一节 链形悬挂的计算特点和吊弦的受 力分析
➢ 第二节 链形悬挂承力索的驰度计算 ➢ 第三节 半补偿链形悬挂安装曲线的计算 ➢ 第四节 临界负载与接触线无驰度时承力
时。由式（2-5-10）可以求出监界跨距llj 令：t1=tmin q1=gj T=Tmax (最低温度时) tx=tb qx=qb Tx=Tmax (覆冰时)
即将最低温度作为起始情况，覆冰作为待求情况代入式
（2-5-10）中，得：
— qb2l2/24Tmax2 q12l2/24Tmax 2 =(TX-T1)/ ES +α（tb-tmin）
线索的拉力。
第二节 链形悬挂承力索的驰度计算
链型悬挂具有高度一致，弹性均匀，驰度小等优点， 可以通过调整吊弦的长度而使接触线在一定温度下保持水 平状态。这种接触线保持水平状态的温度，称为接触线无 驰度温度。在接触线无驰度时，承力索自身具有的驰度称 为接触线无驰度时承力索的驰度F。
也就是当气象条件发生变化时，承力索的张力变化规律和
锚段内具有实际跨距的变化规律相同，那么所设的跨距就
是当量跨距lD 。n对于当量跨距有几种求法：
1、 lD. =∑i=1li /n
平均值法
nn
2、lD = ∑i=l1i3/ ∑i=l1i
导线的张力与每个单独跨 距的张力相等的概念
3、 lD = lcp+2(lmax—lcp)/3 数理统计值
第一节 概 述
悬挂导线是一根有数个支点并能在策略作用下弯曲的 受拉杆件。计算这种杆件与它的长度和刚度有关。杆件的 长度决定下固定它的支柱之间的距离，而其刚度则决定下 它的材质、截面和结构。随着杆件长度的增加其刚度的影 响将逐步减小，因此在确定弛垂曲线形状时，可以假设它 是一根绝对柔软的导线。
风和覆冰会增大导线和张力和弛度。气温的变化，因 电流通过导线而使其温度上升，都会使导线伸缩，使导线 张力和弛度发生变化。因此在设计时，要确定导线在发生 最严重的气象条件下时的张力。
设A、B是两悬挂点，当两悬挂点在同一水平位置时 为等高悬挂。从接触线弧垂最低点，到连接两悬挂点间 的垂直距离，称为弛度F，如图2-2-1（a）所示：
y
y
l
B
l
F2
A
F
BA
F1
x
x
(a) 等高
(b) 不等高
图2-2-1 简单悬挂的驰度
当悬挂点不在同一水平面时，由接触线最低点到两 悬挂点的垂直距离分别为悬挂点A和B的驰度，用F1和F2 表示，如图2-2-1（b）所示。
增大吊弦张力，使全部吊弦张力保持相等，就可 以把接触线策略负载转移到承力索上。此时经支柱吊 弦传递给支柱的接触线重力负载等于零，故它的驰度 同样等于零。
半补链悬线索工作特性： 在某一温度时，可使接触线调整成水平状态。当tx>t0
时，接触线出现正驰度；当tx<t0时，出现负驰度。 F=0时，线索重力负载全部传给承力索； 正驰度时，线索部分重力传给承力索； 负驰度时，线索全部重力传给了承力索，且另外增加了对
第一节 接触网的设计组成
一般采用两阶段设计，即初步设计和施工设计。 一、初步设计：
（1）确定主要技术条件、主要设备类型。如气象条件、 悬挂类型、隧道内悬挂结构、支柱类型、网工区位置及交通 工具等；
（2）提出主要工程数量、材料、设备数量； （3）提出工程建设项目总概算； （4）初设作为技术设计或施工设计的依据。 二、施工设计：完成全部施工图纸、主要提供车站、区间、
无限小时，可认为是直线，求每一小段后再积分可得悬挂
线索实际长度（推导过程见书） L=l+8F2/3l (2-3-4)
FB T
不等高悬挂：
L=l+8F2/3l +b2/2l (2-3-5) 等高悬挂：
L=l+2(F12/l1+F22/l2)/3 (2-3-6) 书上还讨论了F与导线长度的增量关系。
dL dx dy x/2
第三节 计算负载的决定
计算负载分为垂直负载和水平负载。在负载计算中，垂 直负载和水平负载均认为是沿跨距均匀分布。方法如下：
1、自重负载： g =sγgH × 10-9 g —线索单位长度重力负载（kN/m） s —线索的横截面积（mm2） γ—所求线索的密度（kg/m2 ） gH —自由落体重力加速度9.81（m/s2）
qx2/24TX2 —q12/24T12 =0
∴TX2 = qx2T12/q12
(2-7-2)
根据以上分析，欲确定起始情况，必须判断所计算的
跨距是发球大跨距还是小跨距，而区别大跨距还是小跨距
的跨距，称之为临界跨距。
由临界跨距的定义知，接触线在此跨距时，其最大张
力可以发生在最低温度时，也可以发生在最大附加负载
(2-5-11)
第六节 当量跨距
上面讨论了一个跨距内线索张力曲线。我们知道，接 触线是由互相衔接的各个锚段组成，每个锚段又由大小不 等的多个跨距组成。
接触线在一个锚段内，各跨距长度不一定相等，但在 某一气象条件下，借助于是腕臂的转动可使接触线在跨距 内的张力挖相等。在这种情况下，决定驰度时，有一个多 大张力时最合理的问题。苦设在某一跨距条件下，其张力 和锚段内接触线的张力相等，在此张力下，该跨距的接触 线具有合理的弛度值，那么这个弛度合理时的张力称为这 个锚段的当量张力。而所设的这个跨距就是当量跨距。
2、冰负载 3、风负载：q=ΡV 2/2 (理论风压)
线索风负载：p=0.615αk d l v2 Sinθ 单位长度风负载：p=0.615 α k v2 d × 10-6 4、合成负载
第二章 悬挂线索的机械计算
➢ 第一节 概 述 ➢ 第二节 简单悬挂的驰度计算 ➢ 第三节 悬挂线索实际长度计算 ➢ 第四节 悬链线方程 ➢ 第五节 简单悬挂的状态方程 ➢ 第六节 当量跨距 ➢ 第七节 起始情况的决定 ➢ 第八节 复合导线的特性系数
△ LE=(TX-T1)l / ES
(2-5-8)
△ Lα=α(tx-t1)l
(2wk.baidu.com5-9)
式中 E—弹性模量
α—线胀系数
S—线横截面积
当气象条件发生变化时，接触线由一种状态转变为 另一种状态，但在转换过程中，导线的长度增量应满 足下式：
Lx-L1=△LE+ △L α
— 即：qx2l3/24Tx2 q12l3/24T1 2 =(TX-T1)l / ES +αl（tx-t1）
知道lD 后，式（2-5-10）可写成： qx2lD2/24TX2 —q12lD2/24T12 =（TX—T1）/ES+α(tx—t1)
(2-6-2)
第七节 起始情况的决定
状态方程中l为lD ,那么起始条件t1,q1,T1如何决定呢？ 起始情况一般要满足如下两点：
1、接触线具有最大张力，但不超过许用张力； 2、悬挂导线具有最大的弛度时，但不超过容许驰度。 为满足以上两点，必须先求出临界跨距和临界温度。 （一）临界跨距： 临界跨距是接触线的最大张力可能发生在最低温度时， 也可能发生在最大附加负载时的跨距。 在式（2-5-10）内，令跨距无限小，则方程式的形式变 为： TX=T1—αE（tx—t1） (2-7-1)
式(2-5-4)代入式(2-5-5)，得：
Lx=l+qx2l3/24Tx2 (2-5-6) 由起始到待求情况，接触线的长度由L1变化LX ,其变 化量值为：
△L=Lx—L1=qx2l3/24Tx2 —q12l3/24T1 2 （2-5-7） 引起导线增长的物理原因有二：一是由张力变化引起
的弹性伸长△ LE，二是由温度变化引起的线张伸长△ Lα
索张力的确定 ➢ 第五节 无载承力索的张力与驰度计算 ➢ 第六节 全补偿链形悬挂的张力与驰度
第一节 链形悬挂的计算特点 和吊弦的受力分析
当吊弦未连接承力索、接触线时，线索为自由悬 挂的导线。
如果吊弦的张力沿着跨距长度为一常数，则承力 索和导线按抛物线下垂，而在跨距内，位于它们之间 颁的吊弦的长度，也同样按抛物线的规律变化。
设A、B两点为悬挂点，l为跨距，g为单位长度的自 重负载。FA，FB，TA，TB分别为悬挂点A、B的垂直分力 各水平分力，如图2-2-2所示：
FA
A TA x l/2
FB B
TB
l
F ex
l2
l 图2-2-2 简单悬挂和弹性简单悬挂受力示意图
第三节 悬挂线索实际长度计算
把悬挂线索分成无限多的线段，如图2-3-1中dl，当dl
F1=q1l2/8T1 (2-5-1) L1=l+8F12/3l (2-5-2) 式（2-5-1）代入式（2-5-2），得：
L1=l+8(q1l2/8T1)2/3l=l+q12l3/24T1 2 (2-5-3) 同理，在待求情况下公有：
Fx=qxl2/8Tx Lx=l+8Fx2/3l
(2-5-4) (2-5-5)
隧道内的接触网平面图，还有各种装配图。
第二节 气象条件的确定
一、气象区：我国标准典型气象区（见表1-2-1） 二、气象条件的确定：
（一）最大风速 （二）最高温度tmax 和 最低温度tmin （三）最大风速出现时的温度tv （四）接触线无线弛度时的温度to：
简单链型悬挂时：td -10 弹性链型悬挂时： td -5 （五）td：吊弦处于正常位置时的温度 （六）覆冰厚度 b
接触网设计基础
❖ 第一章 接触网的设计组成和计算条件 ❖ 第二章 悬挂线索的机械计算 ❖ 第三章 链形接触悬挂的计算 ❖ 第四章 跨距和锚段许可长度的决定 ❖ 第五章 支持装置和支柱结构 ❖ 第六章 基础设计及校验
第一章 接触网的设计组成和计算条件
➢ 第一节 接触网的设计组成 ➢ 第二节 气象条件的确定 ➢ 第三节 计算负载的决定
x
第四节 悬链线方程（略）
第五节 简单悬挂的状态方程
在简单悬挂中，接触线的张力与驰度随气象条件的 变化而变化，这种变化遵循一定的客观规律。欲使架设 后的接触线张力与驰度符合技术要求，必须选择计算条 件并提供安装条件下张力、弛度相对于温度的变化曲线 ，称安装曲线，将结果以表格的形式表示称安装表。表 示成函数的形式：
— qx2l2/24Tx2 q12l2/24T1 2 =(TX-T1)l/ ES +α（tx-t1）
(2-5-10) 式（2-5-10）称简单悬挂的状态方程式。在已知负载g1,温
度T1，张力T1的情况下，可求任一温度tx时的负载qx或 张力Tx，上式也可表示成： tx=(t1-q12l2/24 αT1 2 +T1 /αES)+ qx2l2/24α Tx2-Tx/ α ES