高速铁路接触网设计共59页

第二节高速铁路接触网一、接触悬挂形式及其主要技术参数自1964年日本开通世界上第一条高速铁路至今，世界发达国家已经致力于高速电气化铁路的研究和发展。

经过30多年的运行、实验，使高速电气化铁路的车速不断提高，运营速度由220 km ／h 提高到270 km ／h ，正向300 km ／h 进。

法国是目前轮轨系列车时速的世界记录保持者，它于 2007年 4月4日进行的实验运行速度达到574．8 km ／h ，在激烈竞争的市场经济条件下，各种交通工具之间为争夺市场运输份额，不断开发和引进高新技术，而提高铁路车速将给铁路参与市场竞争带来机遇。

接触网结构在机车高速运行情况下，发生了许多重大变化，需要进行一系列的改革，采取什么样的悬挂类型来适应高速铁路，一直是各发达国家研究的课题。

根据国外高速电气化铁路运行经验，高速滑行的受电弓，其抬升力在空气动力和自身惯性作用下，以列车速度平方的比例大幅度增加，因而使接触线产生较大的抬升量，当驶过等距支柱甚至在跨距中的等距吊弦时，会周期性激发接触线振动，它会使接触线弯曲应力增加，容易引发疲劳断线事故，同时这种振动可沿导线以一定速度传播，在遇到吊弦线夹和悬挂点时，会将波反射放大引起导线振荡，这是引起受电弓离线的主要原因，离线产生的电弧会烧伤接触线使磨耗增加，即电磨耗。

当导线弯曲刚度小而张力大时，其波动速度可由下式求出： ρT C =式中 T ——接触线张力（N ）；ρ——线密度。

为了减少导线抬升量，可提高其张力，减少接触网弹性不均匀性，同时也提高了接触线波动传播速度，不引起导线共振使受电弓取流状态更好。

接触悬挂形式是指接触网的基本结构形式，它反映了接触网的空间结构和几何尺寸。

不同的悬挂形式，在工程造价、受流性能、安全性能上均有差别，另外，对接触网的设计、施工和运营维护也有不同的要求。

对高速接触网悬挂形式的要求是：受流性能满足高速铁路的运营要求、安全可靠、结构简单、维修方便、工程造价低。

1题目分析1.1 题目高速电气化铁路接触网的控制参数设计。

1.2 具体内容根据高速接触网的控制参数及理论分析，设计京—沪高速电气化铁路接触网控制参数。

1.3 设计思路高速接触网控制参数，就是接触网自身影响高速运行的基本参数，研究这些参数的最终的目的是保证良好、稳定地受流及使接触线具有较长的使用寿命。

研究和计算的内容主要包括波动速度，反射因数，多普勒因数，增强因数，接触线应力，链形悬挂的固有频率,此课程设计将对京沪高速接触网的具体控制参数进行设计、分析和计算。

1.4 设计方案京沪高速电气化铁路的时速为350 km/h。

通过比较弹链、复链及简链的技术性能及施工、维护成本，并考虑到我国的基本情况，悬挂模式选择全补偿弹性链型悬挂，其中接触线材料选择CuMg120，承力索材料选择BzⅡ120，现将对京沪高速电气化铁路的主要设计参数整理，如表1所示。

表1 京沪高铁各种参数技术参数符号单位量值T kN21承力索张力cT kN27接触线张力jm kg/m 1.08承力索线密度cm kg/m 1.08接触线线密度j列车实际速度v km/h350跨距l m63l m9近支撑点吊弦间距12 设计计算2.1 波动速度当受电弓高速运行时，受电弓就要给接触悬挂一个外界抬升力，接触线在受电弓抬升力的作用后产生沿接触线传播的横向振动波，这个波按接触悬挂的固有频率所形成的波动速度沿接触线向受电弓前、后两个方向传播，后续受电弓在遇到前弓形成的振动波时，会产生对受流不利的影响。

接触线所形成的振动波的传播速度p C 可按下式计算：p C =(2.1)式中 T —— 接触线的张力(N)；m —— 接触线的单位长度质量(kg/m)。

将数据代入式2.1得p 3.6569(km/h)C ==由经验可知，当行车速度v 远小于p C 时，具有较好的受流质量。

国外的大量运行及实践表明，在运行速度为波动速度的65% ~72%时，具有最佳效果。

基于上述原因，波动速度被一致认为是控制运行速度的重要条件，并表示为：p v C β=(2.2)式中 v —— 实际运行速度(km/h)； p C —— 波动速度(km/h)；β——无量纲系数，一般取0.65~0.70。

铁路接触网设计摘要接触网是电气化铁路的重要供电设备。

接触网的设计是电气化铁路设计的重要组成部分。

接触网平面设计的成果主要以平面布置图和安装图的形式体现。

而安装图可选用铁道部通用图，针对各种线路情况，仅需进行少量的补充，因此，接触网平面设计就成为接触网设计的主要内容。

由于各个区间、隧道、车站等线路条件是千变万化的，我们无法用固定、简单的格式来完成接触网的平面设计，因此必须对每个区间、隧道、车站单独进行平面设计。

本设计从接触网设计的特点出发，结合施工组织方式与勘测设计CAD一体化发展趋势，分5章对接触网平面CAD技术实现方法进行详细介绍。

第一章简要介绍了接触网的概念；第二章，介绍接触网的平面设计；第三章介绍CAD软件的应用；第四章以代表性区间为例，详细阐述了在Windows XP系统中接触网平面CAD技术的实现方法；最后一章是对接触网平面CAD技术实现方法的总结，并对其发展趋势进行了展望。

关键词：区间接触网平面设计AbstructOverhead Catenary System (abbr. OCS) is vital to maintain normal running of Electrified Railway.The grophic design of OCS is one of the important parts of Electrified Railway design. The production of OCS design is mainly in forms of plan and assembling drawing. As to assembling drawing, we can refer to the standard assembling drawings issued by Ministry of Railway, and only few changes should be made to satisfied different line conditions. Therefore, this plan becomes primary part of OCS design. For each interval, tunnel and station have different situations. It's impossible to finish the plan of OCS with simple and formulate. So, with tradition design method, designers should spend plenty of time and vigor to finish the design of OCS.Based on the chacteristics of the grophic design of OCS, combined with development trends of OCS CAD System and the rich experience of the author, the paper gives a thorough presentation of the design method of OCS CAD System in five different chapters: Chapter 1 gives a brief introduction of the consept of OCS. Chapter 2 introduces graphic design of OCS. Chapter 3 expounds the use of CAD software. Chapter 4, taking representative interval as an example, gives a detailed explaination of the technology of OCS CAD System and its application on Windows XP platform. And the last chapter summarizes the technology of OCS CAD System and analyzes its application in the future.Keywords: Interval, Overhead Catenary System, Grophic Design目录1.绪论 (1)1.1电气化铁道的历史 (1)1.2牵引供电 (2)1.2.1简述 (2)1.2.2牵引网与接触网 (2)1.3设计思路、目的、意义 (2)1.3.1设计思路 (2)1.3.2设计依据 (3)1.3.3设计目的及意义 (3)2.接触网平面设计 (4)2.1原始资料的准备 (4)2.2接触网平面设计的技术原则 (4)2.3基本设计 (6)2.4确定计算气象条件 (8)2.4.1气象条件的内容及用途 (9)2.4.2确定气象条件 (10)2.5负载的计算 (14)2.5.1线索自重负荷 (14)2.5.2覆冰负载 (15)2.5.3风负载 (15)2.5.4合成负载 (16)2.6安装曲线计算 (17)2.7跨距和锚段长度的计算 (26)2.7.1接触线的受风偏移和最大跨距 (26)2.7.2区间锚段长度的划分 (27)3.计算机辅助设计 (30)3.1计算机辅助设计（CAD） (30)3.1.1CAD技术的基本功能 (30)3.1.2CAD技术的软、硬件系统 (31)3.1.3计算机辅助设计的过程 (31)3.1.4现代CAD技术的发展动向 (32)3.2接触网CAD软件的设计及组成 (32)3.3Auto LISP设计思路拓展 (33)3.4CAD技术在区间接触网平面设计中的应用 (34)4.区间接触网平面图的机辅设计 (36)4.1原始数据的采集 (36)4.2放区间底图 (36)4.3锚段划分及中心锚结 (39)4.3.1锚段关节的确定 (39)4.3.2确定中心锚结 (39)4.4附加导线布置 (40)4.5局部编辑 (41)4.6统计并填写主要工程数量 (42)4.7填写设计说明和表格栏 (42)4.7.1 填写设计说明 (42)4.7.2 填写表格栏 (43)5.相关设计方法的展望 (53)5.1绘制流程 (53)5.2总体设计 (54)结论 (56)参考文献 (58)附录 (59)1.绪论1.1电气化铁道的历史铁路是重要的现代交通工具。

接触网工程课程设计专 业： 电气工程及其自动化班 级： 电气姓 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 15日指导教师评语 平时（30） 报告（30） 修改（40） 总成绩1方案选择根据题目要求此次设计首先我将对各种悬挂模式进行比较，然后确定一个特定的高速电气化铁路的悬挂模式选择其接触线、承力索、吊弦、以及弹性辅助索的型号，最后计算张力进行张力补偿。

2 设计计算2.1各种悬挂模式在各国的比较目前各国为满足高速受流的要求，都根据自己国家高速铁路规划的动力设置和受电弓的结构及性能的不同采用了不同的悬挂模式。

主要有：简单链性悬挂、弹性链性悬挂和复链形悬挂三种。

法国在修建大西洋新干线时采用了简单链性悬挂，与弹性链性悬挂的主要区别就是取消了弹性吊索，这种形式的悬挂模式为了良好的受流，采用了调整承力索和接触线张力的办法，以达到沿跨距内的弹性尽量均匀，最后达到了20kN。

这种悬挂模式主要有结构简单、造价较便宜，不仅一次性投资减小，而且运营费用也有所降低。

缺点是火花趋于严重使接触线寿命缩短。

承力索吊悬接触线图1简单链形悬挂图德国高速铁路接触网一直采用弹性链型悬挂，如图2所示。

在总结Re75,Re100,Re160三种标准的基础上,形成了Re200,Re250和Re330标准系列。

Re表示为标准接触网,后边的数字为在该标准接触网形式下列车可运行的最大时速,BzII表示青铜绞线。

弹性链型悬挂带有弹性吊索,而弹性吊索的设置需要相当精确的计算和一套严格的施工程序,其调整工作非常麻烦,而且很难进行检测。

再加上弹性吊索本身的长度和张力是随着温度发生变化的,要想保证它在各种温度条件下不使附近的接触网变形,是一件相当困难的事情。

承力索吊悬接触线图2弹性链型悬挂图日本于1964年开通的世界上第一条高速铁路—东京至新大阪的东海道新干线,采用的是复链型悬挂，复链型悬挂图如图1所示。

九十年代以前,日本的高速铁路接触网都采用复链型悬挂。

铁路电力牵引供电设计规范（接触网部分）中华人民共和国铁道部1998－09－07 发布1999－01－01实施5 接触网5.1、接触悬挂5.1.1接触网的悬挂类型，区间及车站均应优先采用全补偿链形悬挂，其余悬挂类型由技术经济及运营等条件综合比较确定。

接触悬挂允许的行车速度不应小于线路的最高行车速度。

5.1.2 繁忙干线或腐蚀严重地区的电气化铁路，应优先采用铜或铜合金接触线，其余线路可采用其他材质的接触线。

同一机车交路的接触线材质宜相同。

5.1.3 承力索的材质应采用防腐性能好的钢绞线或其他材质的绞线；腐蚀严重地区和长隧道宜采用铜质绞线。

载流承力索与接触线的材质宜相同。

5.1.4接触线距轨面的最高高度不应大于6500mm。

最低高度应符合下列规定：1．站场和区间接触线距轨面的高度宜取一致，其最低高度不应小于5700mm；编组站、区段站等配有调车组的线、站，正常情况可不小于6200mm，确有困难时不应小于5700mm。

2．隧道内（包括按规定降低高度的隧道口外及跨线建筑物范围内）正常情况不应小于5700mm；困难情况不应小于5650mm；特殊情况不应小于5330mm。

接触线最低高度值在高程1000m以上的区段，应按本规范第5.5.2条规定随空气绝缘间隙值的加大而相应增加。

5.1.5接触线高度变化时，其坡度不宜大于3‰；确有困难时，不宜大于5‰。

接触网设计的强度安全系数应符合下列规定：1．铜或铜合金接触线的强度安全系数，当磨耗面积小于或等于15%时，不应小于2.5；当磨耗面积大于15%且小于25%时，不应小于2.2。

2．各种绞线的强度安全系数不应小于：1）软横跨横承力索中的钢绞线4.0；2）承力索、定位索及附加导线中的钢绞线5.0；硬铜绞线2.0；铝绞线、钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线2.5。

3．绝缘子的强度安全系数不应小于：1）瓷及钢化玻璃悬式绝缘子（受机电联合荷载时抗拉）2.0；2）瓷棒式绝缘子（抗弯）2.53）针式绝缘子（抗弯）2.5；4）其他材质绝缘元件，无阳光照射处（抗拉或抗弯）2.5；有阳光照射处，应视材质抗老化性能酌情增加；4．耐张的零件强度安全系数不应小于5.0。