高速电气化铁路接触网参数计算研究毕业设计论文.doc

摘 要接触网是电气化铁道中供电系统的一个组成部分，保证接触网处在正常的、高效的工作状态，对于保障电气化铁路的正常运营起着十分重要的作用。因此，设计也日趋精细。本文在概述接触网基本原理的基础上，系统地阐述了高速电气化铁路接触网的结构特征、支持装置及接触网设备的选择方法，并着重介绍了接触网的设计标准、规范、内容，详细地进行了接触网跨距及风偏移值的校验、支柱容量的计算以及其它的设计计算和安装曲线的绘制。特别完成了区间和隧道接触网CAD平面布置图。它全面的总结了高速电气化铁路接触网的设计过程，即有技术性论述，又有理论性分析。文中依据当地的气象、地质条件和线路资料结合接触网的设计原则完成了包头至惠农某区间的接触网平面设计。关键词：电气化铁路 接触网 设计计算 平面设计图目 录摘 要I目 录III第一章 绪 论1第一节 电气化铁路的发展概况1第二节 本文的工作3第二章 接触网设计标准及规范4第一节 接触网组成4第二节 接触网设计程序5一、初步设计6二、技术设计6三、施工设计6第三节 接触网设计内容6一、设计计算6二、平面设计6三、设备选择7四、技术校验7第四节 区间平面设计介绍7第五节 隧道内接触网的平面设计9一、隧道内接触网的悬挂结构9二、隧道内接触网平面设计的内容及技术原则9第六节 接触网的设计标准10一、侧面限界10二、拉出值10三、锚段关节设置11四、中心锚结11五、悬挂模式12六、无交叉线叉14七、电分相装置14八、结构高度15九、接触线的高度15十、接触网的接地与防雷15第七节 接触网计算机辅助设计的概述16第三章 接触网设备选择17第一节 接触线索17一、接触线的主要技术要求17二、CTHA120的主要性能参数19三、承力索的选取21四、吊弦22第二节 支柱及支持装置23一、支柱23二、基础23三、支持装置24四、腕臂及定位装置25第四章 接触网的设计计算27第一节 b值计算27第二节 接触线的受风偏移和跨距许可长度的计算28一、直线区段28二、曲线区段28三、缓和曲线区段接触线最大偏移值及跨距值的确定29第三节 支柱负载计算31一、垂直负载32二、水平负载33第五章 包头至惠农（DK16-DK415）区间的接触网设计38第一节 接触网设计计算条件的确定38一、气象资料38二、地质资料38第二节 计算负载的确定39一、自重负载39二、冰负载40三、风负载40四、合成负载41第三节 设计校检42一、安装曲线42二、接触线的受风偏移和跨距许可计算43三、区间锚段长度的划分43四、支柱负载计算44第四节 设计说明44一、线索实际长度的计算44二、悬挂中心至线路中心距离的计算47三、设计小结48总 结49致 谢50参 考 文 献51附图1：包头至惠农（DK16+641 - DK415+974）区间CAD平面设计图附图2：接触网设计安装示意图第一章 绪 论第一节 电气化铁路的发展概况铁道电气化是牵引动力现代化的重要标志，是国家铁路建设和改造的主要发展方向。接触网是电气化铁路供电系统中一个不可缺少的组成部分，它起着电能传输的重要作用。铁道供电系统的主要任务是为电力机车提供电能，而接触网是电能传送的唯一途径。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。要求接触网无论在任何条件下，都能保证良好地供给电力机车电能，保证电力机车在线路上安全，高速运行，并在符合上述要求的情况下，尽可能地节省投资、结构合理、维修简便、便于新技术的应用。高速铁路是当今世界铁路发展的潮流，随着经济技术的发展和交通运输的激烈竞争，高速铁路以其独特的优点被许多国家作为大力研制和重点发展的目标。 现代高速铁路绝大多数都是采用电力牵引方式。作为牵引供电系统的主体接触网，其性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量，最终影响列车的运行速度与安全。 我国高速铁路的研究、建设起步较晚，1998年7月建成了试验时速为220kmh的广州深圳线准高速铁路，总体上与发达国家相比有相当大的差距，因此，学习借鉴国外先进技术，加大高速铁路接触网技术的研究和应用力度，对满足我国高速铁路建设的需要，适应未来高速铁路建设市场的竞争有十分积极的意义。 铁路是我国国民经济发展的基础，特别是1997年以来几次大规模提速后，铁路在国民经济建设中的作用越来越重要。多年的运营实践证明，高速和重载是我国铁路发展的方向。电气化铁路具有高效、重载和对环境污染小等优点，是铁路向高速化现代化发展的重要途径，也是新线路建设的首选。而且，随着旧线改造的深入和新线建设的开展，电气化铁道里程还将大幅度增加。可以预见，越来越长的电气化铁道将担负着越来越繁重的运输任务。接触网是电气化铁道中主要的供电能源之一，其功用是通过它与受电弓的直接接触，而将电能传递给电力机车。接触网最早出现的形式是利用钢轨供电。随着电压的升高，运输量的增大，技术的不断改进以及对人身安全的严格要求等，使接触网的结构逐渐发展成为目前广泛使用的架空式接触网，地下铁道由于受空间的限制，一般采用接触轨式接触网。但是近年来，随着电压的升高，也在采用架空式的刚性悬挂或软索式悬挂。接触网是一种无备用的户外供电装置，经常受冰、风等恶劣气象条件的影响，一旦损坏将中断行车，会给运输工作带来损失。所以，一个好的接触网应满足下列基本要求：1. 悬挂应弹性均匀、高度一致，在高速列车和恶劣气象条件下，能保证正常取流。2. 接触网结构应力求简单，并保证在施工和运营检修方面具有充分的可靠性和灵活性。3. 接触网的寿命应尽量长，具有足够的耐磨性和抵抗腐蚀的能力。4. 接触网的建设应注意节约有色金属及其他贵重材料，以降低成本。在铁路电气化工程建设中,接触网的设计是一项复杂的、涉及面广的、多专业配合的综合工程设计问题。接触网设计过程完全受制于诸多因素。如气象、线路、桥梁、隧道、地质、信号和站场等条件。设计过程需要处理大量的、种类繁多的各种类型的数据。第二节 本文的工作本文主要对高速电气化铁路接触网参数计算进行了研究，完成区间接触网的CAD平面设计，了解课题发展的最新动态，学习相关的课题及资料，分析接触网的发展趋势。1. 明确电气化铁道接触网设计规范和标准2. 实现接触网的各种参数的准确性计算，接触网的设备的选择3. 完成和平村至哈业胡同（DK43+390DK50+227）的接触网的平面图设计4. 达到高速电气化铁道接触网的运行标准。第二章 接触网设计标准及规范第一节 接触网组成接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备。定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础是对钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性。预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体，下端直接埋入地下。接触网的电压等级：工频单相交流25KV。接触网是电气化铁道牵引供电系统的重要设备，它具有以下特点：1. 接触网是通过接触线与受电弓之间滑动接触来向电力机车输送电能的，接触线与受电弓之间的良好接触是保证电力机车取流质量良好的关键;2. 接触悬挂是一个弹性结构，其弹性沿跨距有一定的差异性。受电弓在正常运行时对接触导线有一定的抬升力，当列车运行速度超过160km/h时，因接触悬挂沿跨距的弹性不均匀以及受电弓的惯性力的影响，会使受电弓在垂直方向产生振动，弓网间的接触压力也随之发生变化。当接触压力趋于零值时弓网间良好的接触受到破坏，这是受流的不良状态;3. 接触网为露天装置，在强风作用下会产生偏移和舞动，当偏移超过受电弓的工作范围时容易引起弓网事故;4. 接触网是一个无备用的设备，一旦接触网发生事故，将会造成运营中断等生产事故，甚至是重大的安全事故。综合以上因素，要保证电气化铁道的安全运营、保证受电弓与接触线的良好接触和可靠取流，除了需要接触悬挂施工和运营达到一定的规范要求外，接触悬挂的设计、接触网相关参数的设计及其参数检测都是十分重要的。第二节 接触网设计程序接触网设计程序一般按三个阶段设计，即初步设计、技术设汁和施工设计。具体步骤为:研究任务书；初步设计；初步设计文件鉴定；技术设计；技术设计文件审批，施工设计；施工配合及处理；参加交接验收。下面阐述各设计阶段的内容及要求。一、初步设计初步设计的目的在于解决电气化铁路的规模，确定主要技术标准和主要设计原则及配合关系，进行经济技术比较和拟定主要工程概算。初步设计文件经鉴定后，作为技术设计和国家控制建设项目投资的依据。初步设计阶段完成的主要技术文件为技术说明书和若干装配示意图。初步设计说明书中应附有必要的安装示意图，一般包括中间支柱安装示意图、软横跨或硬横跨安装示意图、隧道悬挂安装示意图以及特殊设计安装示意图等。此外，在初步设计说明书中还应列人主要材料设备表，包括接触线、承力索、支柱、基础、硬横梁、附加导线、隔离开关、避雷器、绝缘子、腕臂及主要型材等，二、技术设计技术设计的目的，在于进一步补充、完善和修改初步设计，或者解决、说明初步设计鉴定中提出的各类问题，它是对初步设计的深化和完善，实际上它是接触网设计中的齐、优、新问题，即设计的内容齐全、选择的设备优良、采用的技术先进。技术设计应包括三个方面：技术说明书，附表，附图。三、施工设计施工设计是根据已批准的技术设计文件进行的，应完成全部施工图纸，并作为接触网工程施工的依据。第三节 接触网设计内容接触网设计内容有设计计算、平面设计、设备选择和技术校验等。一、设计计算包括气象条件及负载计算、悬挂导线的张力与弛度计算、跨距许可长度的计算、锚段长度的计算以及安装曲线的计算等。二、平面设计平面图的布置、设备选择、系列的计算及必要的复测、核查及校验，最后得到平面布置图，接触网平面图是工程单位进行施工的依据。三、设备选择电气设备包括隔离开关、避雷器、吸流变压器、电分相及分段绝缘器等。机械设备有支柱、腕臂以及定位装置等。除此之外，还有许多线材的选型，如接触线、承力索以及其他器材等。四、技术校验技术核验包括两个方面：其一是强度和稳定性方面的校核，如腕臂强度校验、反定位的主定位管以及曲线内侧的压管稳定性校验等；另外，还有支柱的稳定性、基础的抗倾覆的稳定性校验等。其二是技术性能方面的校验，如缓和曲线区段接触线最大偏移值、道岔附带曲线以及特殊区段最大跨距接触线偏移值的校验，以及锚段长度张力增量和在温度变化时吊弦最大横向及纵向偏角的校验等。第四节 区间平面设计介绍接触网的平面设计(平面布置)是接触网设计的重要环节和重要组成部分，是施工工程的重要依据。接触网平面设计包括下述内容：确定接触悬挂类型；支柱的位置、类型及数量；锚段的划分及走向；拉出值的大小及方向；支柱的侧面限界；支持装置类型及安装图号；地质条件、基础及横卧板的设置情况；道岔群区的放大图；桥隧内的设置及布置；回流线、吸回线、正馈线及其他附加导线的设置及架设状态；接触线高度；供电与分段的情况；吸流变压器(或自耦变压器)、隔离开关及避雷器等设备安装图及所在位置；接地及防护；特殊设计及工程数量统计。接触网平面设计一般分为三个阶段：室内设计、现场勘测及调整整理。室内设计是根据站场平面图及详细线路纵断面图，初步确定支柱位置、划分锚段长度、确定锚段关节位置与中心锚结位置以及其他相关技术设计，同时提出现场勘测需要解决的问题。现场勘测则根据第一阶段完成的设计图，进一步核对与现场的实际情况是否相符合。因为接触网沿铁路线架设，现场会有许多建筑物的坐标与图纸数据不符，甚至还有相当数量建筑物没有坐标位置，因此进行现场的实际勘测是非常必要的。调整整理是在原先设计的基础上，结合实测资料，对原设计进行必要的补充、修改、调整，并最后完成全部接触网平面图的设计。接触网平面设计是一项十分复杂、细致而又技术性很强的工作。下述主要技术原则：1.接触网平面设计，应结合近、远期发展目标，综合考虑；2.接触网设计应符合铁路技术规范及电气化铁路设计规范的技术要求；3.接触网设计中要考虑各个专业之间的配合；4.接触网应具有良好的经济、技术性能，体现国家的技术政策，并尽量采用先进技术;5. 接触网的设计应以保证安全运营为基本原则，具有良好的质量。接触网平面设计又分站场、区间、桥梁、隧道建筑物的设计几个方面。区间接触网平面布置的主要依据是线路纵断面图，还有桥、涵及隧道的图表资料。平面图比例一般为1：2000。区间的支柱布置，一般先从车站两端的锚段关节处开始。如若区间支柱布置早于站场的支柱布置，此时车站两端应预留锚段关节位置，并且保证该处有调整变动的可能性。支柱布置应尽量用最大跨距，且相邻跨距差不大于小跨距的25。在单线区段上，接触网支柱应设置于曲线外侧。缓和曲线属于半径变化着的曲线，支柱也应设置于外侧。在直线区段上，支柱应设置于线路下行方向的右侧。因为线路下行方向的左侧往往设有公里标、曲线起讫点桩等设施，以防干扰。为了不妨碍信号的显示，在进站信号机及远方信号机前面的支柱，应设在信号机的另一侧。在复线区段上，上下行线路的支柱应各沿线路一侧布置，使各正线的接触网在机械上和电气上尽量独立。在桥上尽量不设支柱，不得已时才在桥墩台上设钢往。对于下承式桥、路线桥、天桥等建筑物，接触悬挂的通过方式视具体情况而定。可以在建筑物上设悬挂点，让接触悬挂在其下面通过。也可以不加悬挂点，让整个悬挂在其下带电通过。还可以让承力索在建筑物两端下锚，仅使接触线在其下带电通过。任何通过方式都要保证在最高温度、最低温度及接触线被受电弓抬高情况下有足够的绝缘间隙，并预留一定的安装误差。接触线在受电弓通过时的最大抬高量按100 mm考虑。承力索、供电线等其他线索在建筑物上的悬挂点与在支柱上的悬挂点间的高差较大时，要检查建筑物最外悬挂点处的线索有无上拔力。当最低悬挂点与相邻支柱间的跨距 ；时存在上拔力，则要采取相应措施，如调整跨距l或减小高差h，以消除上拔力。第五节 隧道内接触网的平面设计一、隧道内接触网的悬挂结构在进行隧道内的平面设计之前，首先要确定悬挂类型及结构设计。确定隧道内接触网悬挂的类型应根据隧道断面、净空高度、行车速度及通过货物的装载高度决定。符合国标标准轨距铁路建筑限界(GBl462)中的隧限2A及2B的隧道，是按照铁路电气化接触网所要求的净空标准修建的，在这种隧道内，采用全补偿链形悬挂，特别是对于高速或准高速电气化铁路，其隧道内悬挂类型应和区间相一致，如图2. 1所示，以保证列车运行速度在隧道内不受影响，其悬挂带电部分和悬式绝缘子接地侧裙边分别应保持400mm和150mm的绝缘间隙。接触线高度不得低于5700mm，以保证5300mm超限货物能带电通过。对于高速客运专线线路的接触线高度，应和区间接触线高度相一致。图2.1 隧道内链形接触悬挂 二、隧道内接触网平面设计的内容及技术原则隧道内进行接触网和悬挂的设计，要确定的主要内容有跨距长度、悬挂点的位置及数量、安装埋入孔的位置、定位点的配置、拉出值的大小及方向、锚段关节及中心锚结位置等。在进行设计时，一般要考虑下述技术原则：1. 隧道内平面布置应与隧道外的平面布置相配合。隧道口第一个悬挂点的位置及接触线的拉出值应与隧道口外相邻支柱的位置及拉出值相协调。另外，在通常情况下，链形悬挂的承力索在出隧道口后要升高，隧道口第一个悬挂点的位置应考虑承力索升高后，对拱顶的距离不得小于最小绝缘间隙。2. 跨距布置应尽量均匀。3. 定位点的配置及拉出值的选定，应考虑外轨超高在一定的范围内变换时不需调整，仍能保证接触线对受电弓中心的水平偏移不超过450 mm。定范围内变化时不需调整。4. 隧道内锚段关节及中心锚结的位置应根据隧道所在区间的平面布置确定。第六节 接触网的设计标准一、侧面限界侧面限界是接触网支柱内沿至线路中心线的距离，用符号CX表示。表2. 1 支柱侧面限界选用表曲线半径（m）200300599600100>1000曲线外侧限界（m）2.852.702.602.602.50曲线内侧限界（m）3.103.102.802.70计算接触网支柱侧面限界时，一般可将CX取为3000mm,对于软横跨支柱，侧面限界一般取为3.0m，位于基本站台上时取6.0m。桥墩上的支柱，其设置条件受桥墩台的制约。桥墩台上支柱的侧面限界一般按下表选用。 表2.2 桥上侧面限界选用表支柱设置线路条件曲 线 外 侧曲 线 内 侧曲线半径（m）2501500>1500 250-350400150020004000侧面限界（m）2.902.703.002.902.80二、拉出值设置拉出值的目的是使受电弓滑板磨损均匀，拉出值的大小是由受电弓的有效工作长度决定的。拉出值在直线区段一般取300mm，曲线区段则根据曲线半径的大小决定。表2. 3 接触线拉出值选用表曲线半径（m）300-120012001800R1800区间拉出值（mm）400250150隧道内拉出值(mm)300150100三、锚段关节设置绝缘锚段关节叫做气隙分段绝缘，它将各段接触网进行电分段。一跨、二跨、三跨、四跨和五跨锚段关节的结构各有差异。在二跨和四跨锚段关节中，在支持装置处受电弓两根接触线接触。在这种情况下出现的干扰力峰值促使采用一跨、三跨和五跨锚段关节为好（使用它们时从一个接触网段到下一段的过渡出现在跨距中心处）。时速为200km/h以下的接触网采用三跨锚段关节。在中心跨距内，受电弓与两根接触线同时接触大约1/3的跨距长度。在支持装置处，终端接触网的接触比受电弓通过的接触线要升高约0.5m。结果，受电弓在转换柱处只与一根接触线接触。由于接触线的偏离及由此引起的横向力大，终端接触网的支持装置处弹性较差。在速度大于200km/h的接触网中，缩短的跨距和较高的接触线张力允许接触线提升0.15m。由于接触线与张力补偿装置直接连接，张力大，支柱处偏转力增大，从而进一步降低了弹性，同时对接触压力有不利影响。因此，接触悬挂被引导到后面的支柱，并且接触线被升高0.5m。从这一设计中引出了五跨锚段关节（图2.2）。所有小曲线半径和短跨距的设计都会出现同样的情况，因此在这些情况下也采用五跨锚段关节。图2. 2五跨绝缘锚段关节图2.3七跨绝缘锚段关节四、中心锚结中心锚结设在锚段的中部，其作用有：其一，在一个锚段实行两端补偿时可防止补偿器向一侧滑动，特别是在具有坡度的线路上，设置中心锚结更显得必要，其作用和效果也愈加明显；其二，缩小事故范围，当中心锚结的一侧接触线发生断线时，不致影响另一侧的接触网，且容易排除事故及易于恢复正常运行。 接触悬挂的每一个锚段，它的导线都是独立的线段，在正常情况下，无论是硬锚还是补偿下锚，一个锚段内的导线都是作为整体而工作的。导线在温度变化时要伸长(或缩短)，对于两端硬锚的导线，纵向不会产生位移，导线所产生的伸长都耗散在每一个跨距内。两端补偿下锚的导线，因导线上各种拉力和阻力不同，两端会出现不平衡的拉力，从而使线向一端移动。为了防止这种现象的产生以及当锚段内出现断线所能缩小事故范围，可以在锚段的约一半长度的一个跨距内(锚段中间部位)设置中心锚结，将该点的导线拉紧固定，在任何情况下，该点都不会出现偏移。中心锚结的形式和结构，根据接触网的悬挂类型及安装地点而有所不同。五、悬挂模式接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索和补偿器及连接部件，接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其作用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。电力机车运行时，受电弓顶部的滑板紧帖接触线摩擦滑行取流。接触悬挂可分为简单接触悬挂和链形悬挂两种类型。简单接触悬挂由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。它在发展中经历了未补偿简单悬挂、季节调整式悬挂和目前采用的带补偿装置及弹性吊弦式简单悬挂。链形悬挂是通过一种运行性能良好的悬挂形式。它的特点是接触线通过吊弦悬挂在承力索上，承力索通过钩头鞍子或悬吊滑轮悬挂在支持装置的腕臂上。是接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，通过调整吊弦长度使接触线在整跨距内对轨面的高度基本保持一致。减小了接触线在跨距中的弛度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。链形悬挂分类方法较多，按悬挂链数的多少可分为单链形、双链形和多链形；根据线索两端下锚的方式可分为未补偿简单链形悬挂、半补偿简单链形悬挂、半补偿弹性链形悬挂和全补偿链形悬挂；链形悬挂按其承力索和接触线在平面上的布置位置可分为直链形悬挂、半斜链形悬挂和斜链形悬挂。随着机车运行速度的不同，所选用的接触悬挂的特性也有差别。接触悬挂的质量对机车运行速度有着直接的影响，随着科学技术的发展，电力机车的运行速度不断提高。为了适应这种形式的需要，世界各国对悬挂结构的研究也日趋重视。在改善接触悬挂的运营质量方面都作了很大努力，采用了相应的技术措施，以满足运行速度日益提高的需要。从发展方向上看，可归纳为下述几方面：改善接触的弹性性能；改善张力的自动补偿装置；提高接触悬挂的稳定性;减轻接触悬挂的集中重量；采用定型化、标准化零部件；实行电分相装置的自动转换。为了减少导线抬升量，可提高其张力，减少了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。接触悬挂类型的选择涉及到技术、经济和安装维修等各个方面，通过综合评价，目前有三种悬挂类型已应用在高速电气化铁路中。1. 简单链形悬挂以法国为代表的高速铁路采用此种类型，在1990年开通的速度为300km/h的大西洋新干线上采用，而且认为该悬挂类型完全可以满足330350km/h，简单链形悬挂维修简单造价低，有多年成熟的运行经验。2. 弹性链形悬挂德国开发的高速接触网普遍采用，并作为德国联邦铁路标准，其主要出发点是降低接触网弹性不均匀度，在80年代末修建的曼海姆到斯图加特高速铁路（250km/h）上采用。弹性链形悬挂比简单链形悬挂弹性好，但造价高。3. 复链形悬挂1964年10月建成的日本东海道新干线上采用，它是用带弹簧的吊弦合成复链形悬挂。这种悬挂运行性能好，但造价高，设计复杂，施工和维修难度大。复链形悬挂形式如图2.4所示。图2.4复链形悬挂根据国外经验和我国铁路路轨现状，通过科技人员论证，普遍认为采用全补偿简单链形悬挂较为合适，特别是在车速不高的情况下，有利于投资少见效快，完全能够适应200km/h车速的要求。表2.4 各悬挂类型的受流性能表预留弛度简单链形弹性链形悬复链形悬挂弹性均匀度差好好平均弹性小大小稳定性好差好受电弓轨迹差好最好定位点抬高量小大较小优选跨距606560656065施工方便较不方便最不方便投资1.01.021.21.3六、无交叉线叉线叉是接触网上重要设备。在常速下，一般采用有交叉线叉，运行经验表明它完全能满足要求，但也存在着问题，交叉线叉硬点不易消除，机车无论从正线进入侧线，还是从侧线进入正线，在始触点处受电弓都要接触两条接触线，接触瞬间由于受电弓抬升力的作用，将要接触的导线总是比正在滑行的导线低。造成低侧导线，会沿受电弓滑板圆弧导角向上移动到接触板上，这就难免发生钻弓和刮弓事故，也会给现场施工带来困难，尤其是高速铁路，这种滑动接触对接触线和受电弓危害极大，为此在高速电气化铁路正线道岔上，采用了先进的无道岔线叉结构。七、电分相装置在机车高速行驶的情况下，通过降弓升弓的方式来实现电分相己经不再适用，必须采用先进的自动切换电分相装置。自动切换电分相装置主要有地面自动切换方式、车上自动切换方式、柱上自动切换方式三种，它们在电分相时都不需要司机进行操作，机车能满负荷通过。地面自动切换方式由地面开关站自动切换电分相。这种方式一次性投资较大，而且在切换过程中容易产生过电压，引起开关重燃及异相短路，造成重大事故。柱上自动切换方式由机车的牵引电流直接控制切换电分相。这种方式缺点是柱上开关无备用，且最高允许速度仅为200km/h。经过综合比较，地面电磁传感车上自动切换方式结构简单，价格低廉，并且由于采用锚段关节方式，对高速铁路接触网更为适用。图2.5九跨电分相绝缘锚段关节八、结构高度结构高度是指在悬挂点处接触线和承力索的铅垂距离。本设计中的结构高度为1700mm。九、接触线的高度接触线距轨距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（含隧道）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、既有隧道内（包括按规定降低高度的隧道口外及跨线建筑范围内）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。3、开行双层集装箱列车的线路，接触线距轨面的最低高度应根据双层集装箱的高度和绝缘距离计算确定。接触线最低高度值在高程1000m以上的区段，应按相应规定随空气绝缘间隙值的加大而相应加大。十、接触网的接地与防雷接触网接地根据其工作不同分为工作接地和防护接地。为了设备的安全运行而设置的接地称为工作接地，如钢筋混凝土的接地和避雷器接地侧的接地线等，以防护为目的而设置的接地称为防护接地，如桥铁栅栏的接地。接触网的接地是指通过接地线而接于牵引轨。接触网是露天供电装置，为了安全运行，应采取必要的大气过电压防护措施。铁路电力牵引设计规范规定：“接触网大气过电压的防护，应根据雷电活动情况，结合运营经验，采取相应的防护措施，在下列重点位置应适当设置避雷装置：电分相和电分段锚段关节、长大隧道两端、分区亭引入线和牵引变电所馈电线出口处”。第七节 接触网计算机辅助设计的概述接触网设计的特点是必须对每一个区间、站场及隧道分别单独设计，因此，工作量大是不言而喻的。近年来，我国开发了接触网设计的应用软件，并得到了广泛应用，受到世界各国的关注。接触网设计软件包括了接触网设计的大部分工作，这些专用软件，其特点是功能齐全、效率高、速度快、质量好，同时避免了人为的差错，大大地提高了图纸和工程质量。当今世界上最流行的Auto CAD制图系统和内嵌于此系统中的高级人工智能语言Auto LISP组成的接触网设计专用软件，把大量繁琐重复的设计、描图工作交由计算机完成，已成功地用于我国电气化铁路接触网专业的实际设计工作中，这大大改进了该专业的设计手段，提高了生产效益，保证了设计文件质量并缩短了设计周期。由于接触网设计中所需的数据量大，涉及的专业众多，技术情况复杂，不可能用一两个程序就能实现本专业的CAD。在编制这些软件时，采用了“模块化结构”、“菜单方式”程序设计技术、AutoCAD中的“分层”处理技术和数据库共享技术。用软件工程方法进行软件开发的一个重要步骤是系统分析。系统分析主要是把未来软件的基本组成成分或子系统及其相互间的关系确定下来，把软件的总体功能、性能分别赋予各基本组成成分和子系统。为使软件逐步具体化、精确化，一般采用自顶向下分解的方法。包含有功能分析法、数据流分析法、功能分析和数据流分析相结合的方法。这里采用的是数据流分析法。第三章 接触网设备选择第一节 接触线索一、接触线的主要技术要求高速接触网要求受流性能好、稳定性能好、抗张性能好、导电性能好、电流强度大的接触线，因而要求具备以下主要的技术性能：1. 抗拉强度高为了提高接触线的波动速度，因此需相应提高接触线的张力，要求抗张强度在500 N 左右。在考虑选择高强度材料以提高其应力的同时，还要注意其线密度要低。2. 电阻系数低 高速接触网中电流强度较大，为此，必须要求接触线的电阻率要低，一般在工作温度20时，电阻率应在0.01768-0.0200范围内以适应流经大电流的需要。3. 耐热性能好 高速接触网一般都具有列车运行速度高、密度大、持续时间长的特点。因而，接触线内长时间流经大电流，在持续流过较大的载流量以后，自然引起导线发热，在温升达到一定程度时，导线的材质会软化，强度会降低，严重时，接触线会产生因温度影响形成的蠕动性伸长，从而破坏正常的受流。因此，选择的接触线材质应具有较好的耐热性能，一般要求软化点在300以上，以适应较高载流量。4. 耐磨性能好 接触线和受电弓是滑动接触的，接触压力大，速度高，要求具有良好的耐磨性能，同时注意其抗腐蚀性能，尽量延长接触线的使用寿命。5. 制造长度长般要求在一个锚段不允许有接头。这些性能和技术要求之间存在着相互制约和相互影响的因素，所以在各国高速电气化铁路建设中都十分注意研制、选择和使用新型接触线，并且需考虑下述诸因素：（1）. 增大接触线的张力提高接触线张力，是目前各国普遍采取的技术措施，它可以有效地提高接触线的波动速度，同时相应地提高列车运行速度。提高接触线的张力以后，可以得到两个附加效果：第一可以相应地限制高速运行时的动态拾升量。根据法国的试验，一般运行在300 kmh时，总拾升量在100 mm以内；第二个附加效果可以提高弹性系数的不均匀度，使跨中的弹性得以有效降低，约为0.5 mmN，而悬挂点处约为0.4 mmN，从而使磁性在整个跨距内趋于一致，大大降低了弹性不均匀系数。（2）. 限制接触线横截面增大接触线横截面积，可以有效提高拉断力，增大载流量，相应地降低温升，所以适当增加横截面积是有利的。但是过大地增大接触线的横截面积会产生两个负面效果：其一是使接触线线密度增加，从而降低了波动速度，这是极为有害的；其二是架设时的不均匀性及平直性的危险增加。所以，德国在研制Re330型接触悬挂时，仍然把接触线的截面积限制在120以下。（3）. 提高接触线的导电率在有限的横截面积条件下，提高载流能力的途径是尽量提高导电率。现在德国在速度为300-350 kmh的接触网中，除了广泛采用银铜接触线以外，还研制和试用了锡铜120的合金接触线，常温抗拉强度和导电率分别为537.5 N和776 IACS，这即提高了导线强度，又保持了相应的导电率，日本研制的铬锆铜合金接触线，也有类似的情况，这些都是很不容易达到的技术目标，但这是发展方向。（4）. 增强耐磨耗性能高速电气化铁路接触网运行速度高，载流量大，弓线间的接触压力也随之增大，接触线磨耗相对加重，同时，在高速受流中，产生火花和电弧是不可避免的，这些又会使磨耗加剧，因此，选择耐磨性能好的材质，有效地延长接触线的使用寿命是普遍关注的核心课题，特别是在采用双弓或多弓运行的条件时，更显得迫切与必要。与耐磨性相关联的另一个问题是耐腐蚀性能，这对选择接触线的材质也是很重要的方面，特别是在沿海及工业污染源较集中以及酸雨与空气湿度较大的地区更为重要。有些耐磨性能好的材质(如铜合金)，其耐腐蚀性能也好；但也有些耐磨性能好的材质(如钢)，耐腐蚀性能却很差，这是在选择接触线材质时必须考虑的重要问题。在考虑接触线耐磨性能的同时，还应考虑受电弓滑板材质的匹配问题。（5）. 选择铜合金材质纯铜接触线具有导电性能和施工性能好的优点，但是存在抗拉力差、耐磨性能差和高温易软化等诸多缺点，无法适应高速度、大载流量的要求。载流量与接触线最高允许工作温度有关，为了避免载流量过大影响机械强度，所以各国对纯铜接触线最高允许工作温度都作了规定，如德国规定80，日本规定为90，俄罗斯规定为95，我国也规定为95。采用铜合金会有效地提高其软化温度，如纯铜接触线在200开始明显软化，而铜合金接触线的软化点都在300以上，所以，采用铜合金接触线是提高载流量的基本措施之一。目前，各国都十分重视新型铜合金接触线的开发与研制，诸如银铜合金、银锡铜合金、钢铜合金、镐镍铜合金、镁铜合金以及铬铝铜合金等。采用合金的目标是提高接触线的抗拉强度、耐磨耗性能和高温软化性能。当然，试验证明，在铜内不管渗进什么金属，都会相应提升其电阻率，所以研制高强度耐磨性能好的铜合金接触线，是以有限地牺牲导电性能为代价的。目前日本研制和采用既提高抗拉强度，又能有效地降低线密度P的铝包钢或铜包钢接触线，这也不失为是一种趋势。二、CTHA120的主要性能参数本设计中采用我国已经非常成熟应用于广（州）-深（圳）线准高速铁路中的CTHA120接触线。CTHA120接触线性能测试与结果：1. 室温性能测试取CTHA120合金接触线样品500 m，每隔100 m取样(共取1#、2#、3#、4#、5#五个试样)对拉断力、抗拉强度、延伸率、电阻率等性能进行测试。测试结果如表3.12. CTHA120合金接触线抗软化性能测试取CTHA120合金接触线样品500 m加热到300，保温2h后冷却至室温测试CTHA120合金接触线抗软化性 (软化的标准方法是将接触线加热到300保温2h后冷却至室温再进行拉伸试验) 测试结果如表3.2所示。从表3.1、表3.2的数据可以看出，经高温加热后，C'THA120的抗拉强度为未加热的95%左右，与相同截面的纯铜接触线相比，纯铜接触线经高温加热到300后其抗拉强度仅为原来的60%左右。由表3.1、表3.2的数据可以直观的看出室温及高温加热后的CTHA抗拉强度差别不大，可以认为19mm铜银合金杆经冷拉加工(加工率为47 %)成型为CTHA120合金接触线的抗软化能力较强。 表3. 3 银铜合金接触线规格 尺寸表 TB/T2821 型号标称截面mm2 计算截面mm2 尺寸及偏差mm角度及偏差 参考单位质量kg/km A±1% B±2% C±