接触网工程课程设计报告

专    业：电气工程及其自动化

班    级：     电气1003    

姓    名：       火辉龙    

学    号：     201009213   

指导教师：       张红生    

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2013 年7月 15日

1 基本题目

高速电气化铁道接触网无交叉线岔设计。

2 题目分析

随着我国电气化铁路逐步向高速发展，对接触网的性能提出了更高的要求，尤其是线岔作为接触网关键部位之一，对于高速电气化铁路的安全运行有着十分重要的作用。采用传统的交叉线岔安装技术已经不能满足高速条件下弓网关系的要求，而是更多地采用无交叉线岔。无交叉线岔就是在道岔处正线和侧线2组接触线既不相交、不接触，也没有线岔设施。其优点是正线列车高速通过时不受侧线接触悬挂影响，故既不会产生刮弓事故，也不会因线岔形成硬点，提高了接触悬挂的弹性均匀，从而保证在高速行车，消除打弓、钻弓及刮弓的可能性。同时机车从正线驶向侧线或从侧线驶入正线时都能平稳顺利的过渡。

3 对高速无交叉线岔的基本要求

(1) 保证高速列车在通过线岔时无障碍通过，线岔结构简单，便于检调。

(2) 无论是正线行车或侧线行车，工作支接触线均应在受电弓的工作范围之内；

(3) 高速列车受电弓的横向摆动量、侧向偏转和垂直抬升量比普速有所加大所以应保证无论受电弓从正线高速进渡线或从渡线高速进正线两支接触线在动态条件下均保证受电弓平稳过渡；

(4) 道岔处接触网的布置应满足列车最高通过速度的要求；

4 方案分析设计

4.1无交叉线岔的设置原则

无交叉线岔的道岔支柱位于正线和侧线的两线间距的660mm处，正线拉出值约为330mm，侧线相对于正线的线路中心999mm，距侧线线路中心333mm，侧线接触线在过线岔后抬高下锚，如图1所示。

    图1为线岔的平面布置图，点为道岔岔心，点为理论岔心，D点为道岔柱的位置，侧线距正线线路中心最近距离为999mm；图2为立面图，它表明不相交的正线和侧线两支接触线在线岔过渡区不在同一水平面上。图中虚线为接触线正常高度水平线，正线接触新在理论岔心方向，比定位点处低，在撤岔方向以4/1000的坡度升高。而侧线相反，在理论岔心方向抬高后去下锚，在其撤岔方向以-3/1000的坡度降低。

图1 无交叉线岔平面布置图

图2 无交叉线岔立面布置图

4.2 无交叉线岔的设计

1 哈大客运专线18号无交叉线岔设计

哈大铁路客运专线正线设计为全补偿弹性链型悬挂，正线和侧线连接的18号道岔接触网设计为无交叉线岔。道岔定位时A柱在岔后方向距离理论岔心25m，即道岔开口不小于1320mm处，设计导高正线5300mm，侧线5300mm。设计拉出值正线150mm，侧线150mm。B柱在岔前方向距离理论岔心15m，线间距110mm，设计导高正线5300mm，侧线5420mm，设计拉出值正线－400mm，侧线拉出值－1100mm。C柱距离B柱正常跨距，设计导高正线5300mm，侧线5800mm。整体平面布置如图3所示。

图3 无交叉线岔接触网平面布置示意(单位: mm)

2 拉出值确定

A柱正线拉出值调整到150mm，误差±30mm，侧线拉出值调整到150mm，误差为

±30mm。B柱正线拉出值调整到－400mm，误差±30mm，侧线根据受力情况拉出值在1050～1150mm可调。C柱正线拉出值调整到200mm，误差±30mm。侧线为非支，根据受力情况拉出值在600～800mm可调。拉出值调整时，A柱和B柱的拉出值要严格按照设计拉出值调整，否则当受电弓从侧线到正线过渡时，会出现2只导线的拉出值在受电弓两侧同时大于600mm的现象，存在脱弓的隐患和机车从正线高速通过时，存在触及侧线接触线的隐患。

4.3 无交叉线岔的三个工作区

无交叉线岔有2个始触区和1个等高区，根据设计要求，正线接触线距侧线线路中心线，侧线接触线距正线线路中心，对于宽1950mm的标准受电弓，在距受电弓中心600～1050mm为始触区域范围，该范围内不得安装除吊弦线夹外的其他任何线夹和设备零件。

正线进侧线始触区的确定由于机车刚进入侧线时，开始时接触正线接触线，在侧线上完成从正线接触线到侧线接触线的过渡，测量侧线接触线对侧线中心的拉出值600～1050mm即为始触区范围，约为18m。

侧线进正线始触区的确定当机车由侧线正入正线时，开始时接触侧线接触线，在侧线上完成从正线接触线到侧线接触线的过渡，测量正线接触线对侧线线路中心的拉出值600～1050mm即为始触区范围，约为8m。等高区确定两始触区之间的部分即为等高区，该区域内两接触线等高，机车受电弓完成平滑过渡，约为3m。18号无交叉线岔“三区”范围示意如图4所示。

图4 无交叉线岔三区范围示意(单位:mm)

4.4无交叉线岔始触区的确定方法

不同型号的道岔，其线间距相同的点距理论岔心的距离是不同的。确定始触区，除了研究线间距的范围以外，还要确定所研究点距岔心的里程坐标点。确定受电弓始触区的位置取决于两个方面的因素：其一是受电弓的工作宽度，在直线上考虑受电弓中心与线路中心相重合，受电弓的工作宽度的一半为673mm，加上机车横向摆动量左右各为200mm，再考虑100mm富余量，计为b/2=673+200+100=973（mm）；其二是道岔相关参数，不同型号的道岔，岔心角不同，如图5所示。

设定已知侧线的圆曲线半径为R，岔心角，其道岔参数为R，令某点线间距为P，其值为

若道岔的理论岔心为A，道岔圆曲线的终点为B，则有

图5 道岔参数计算示意图

1) 确定从正线进入侧线的始触区

从正线进入侧线时，如图6所示。假设受电弓中心与侧线导曲线线路中心重合，受电弓半宽为b/2，则受电弓和侧线线路中心的运行轨迹方程为

图6 机车从正线进入侧线

2) 确定从侧线进入正线的始触区

当从侧线进入正线时，如图7所示。设受电弓从侧线运行到某点Ⅱ处，并且以定位点位置为基点，则始触区计算公式为

①如果在道岔导曲线内与正线接触线接触，则计算公式为

②如果在线岔导曲线以外与正线接触，则计算公式为

根据上述原则和方法所设计的无交叉线岔，在进行无交叉线岔平面布置及装配调整时，原则上应按三个区域确定：在由正线进入侧线时，确定始触区范围；在由侧线进入正线时，确定始触区范围；在安装调整时，还应注意到正线和侧线两组接触线有一段等高区，确定等高区范围。

图7 机车由侧线进入正线

以哈大客运专线18号道岔无交叉线岔布置为例，R=350000mm,岔心角，PC至PS距离为30.592m，PE至PS距离为43.2m，岔前定位距PC点14m，岔后定位距PC点25m，先假设受电弓中心与道岔导曲线线路中心线是重合的，受电弓半宽为b/2，受电弓标准宽度为1950mm。

从图8中，可以得知：岔前定位柱F1距PS的距离为=30.592-14=16.592m,岔后定位柱F2距PS距离为，=30.592+25=55.592，将带入公式中，可得岔前定位柱处的线间距，此线间距即为机车从正线进入侧线的始触点，由此可知

=

393.49mm

则，18号道岔无交叉线岔，当机车从正线进入侧线时的始触点在线间距393.49mm处。

图8 机车从正线进入侧线

4.5 无交叉线岔的平面布置

无交叉线岔的特点是对侧线的接触线高度要求很严格，在交叉区除了要求两接触线处在受电弓的同一侧以外，还要求侧线接触线在该区段的高度应相应变化，具有高差的设置，因此在施工安装中，要严格按照定位及各吊弦点要求的数据抬高，并根据运行速度、受电弓的横向摆动量等计算条件确定受电弓与战线接触悬挂的始触区，正确调整接触线的抬高量。在进行平面布置时应遵循以下几点布置原则：

（1）道岔定位点设在先线间距666mm处；

（2）在道岔定位点处采用等高悬挂，正线接触线拉出值为333mm，侧线接触线相对侧线线路中心拉出333mm；

（3）道岔定位点与下一跨定位点的拉出值要保证在线间距350mm~1500mm范围内，两支接触线在受电弓同一侧；

（4）将正线或侧线线路两侧600~1050mm的区域内设置为无线夹区，以保证在受电弓限界范围内与接触网零部件无碰撞，实现平滑过渡；

（5）两导线间距550~600mm处采用交叉吊弦悬挂，以保证正线通过或侧线驶入正线时在该点两支接触线等高。

5 小结

本次课程设计结合高速高速网对线岔的要求，综合分析设计哈大客运专线18号无交叉线岔，并计算确定出三区的位置，由此我们可以知道无交叉线岔平面布置简单，对侧线没有特殊要求，列车正线通过时不与侧线接触，弹性好，没有硬点，更适合高速列车运行时的要求；无交叉线岔侧线与正线没有联系，互相独立，更方便运营维修和事故抢修。因此，在高速电气化铁道中先采用无交叉线岔具具有明显的优点。

参考文献

[1] 于万聚著.高速电气化铁路接触网.成都:西南交通大学出版社,2002.

[2] 李爱敏主编.接触网生产实习指导.北京:中国铁道出版社,2000.

[3] 李伟主编.接触网.北京:中国铁道出版社,2000.

第二篇：接触网技术课程设计报告1

接触网技术课程设计报告

班    级： 电气084 

学    号： 200809329        

姓    名：  王艺霏 

指导教师：  于晓英 

                 

                           年        月        日

1.基本题目

1.1题目

计算某地区的跨距，已知条件为：最大风速为30m/s，触线水平面内支持扰度=50mm，无冰负载，接触线=9800N；d=11.8mm,R=500m。

1.2 题目分析

跨距就是两相邻支柱间的距离，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，因此，技术跨距总是研究的中心核心问题。

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可偏移而决定的。对于简单接触悬挂，驰度也是决定跨距的重要因素。通过计算接触线驰度，来校验跨距长度是否满足跨距的要求。

2.跨距长度的计算

为了简化计算，以简单接触悬挂的受风偏移状态为例来计算说明，并假设跨距两端是死固定，同时认为在受风以后，不考虑导线的弹性伸长。

2.1 接触线水平偏移的分析

当风作用在接触线上时，接触线产生顺风方向的偏移，如图1 所示。如图中表示的是接触线在跨距内任一点的横断面，接触线在垂直负载和水平风负载的作用下移动一定距离，根据相似的关系，水平偏移的计算如下：

图 1接触线的水平受风偏移

即                                                   (1)

接触线在跨距内任意点的弛度值为：                   

                                                                      (2) 

将值代入式(1)中得

                  

  (3)

当时，具有最大水平风偏移，即

                        (4)

2.2 直线区段接触线水平偏移及最大跨距

在直线区段上，当接触线布置成之字形时，根据相邻定位点之字值得大小，分别按一下两种情况进行计算。

(1)   等之字值布置

接触线 (直线区段) 等之字值风偏分析图如图 2 所示：

图 2 等之字值布置

跨中任意点接触线相对受电弓中心的偏移值有、组成：

=+                         

其中     

式中——接触线之字值(mm)

——接触线单位长度上的风负载(kN/m)

——接触线张力(kN)

——跨距长度(m)

由此可得接触线在跨距长度内任意点对线路中心的偏移值为

             (5)

令                                解得：       

将值再代入式(5)，整理可得：     

                  (6)

(2)   不等之字布置

接触线 (直线区段) 不等之字布置风偏分析如图3所示：

图 3 不等之字值布置

可按等之字值得计算方法令为两定点之字值得平均值，此时：

           

         由图3可得：              

     (7)

于是有 =++ ；将不等之字值布置时形成的偏移分量代入式(6)中，并将代替式中值，就可求得接触线在跨距内最大偏移值，得

      

(8)

如果取式(6)中的，并求解出，可得到接触线在直线上的最大跨距

          

(9)

式中——最大计算跨距值(m)

——接触线的张力(kN)

——接触线单位长度的风负载(kN/m)

——接触线的许可偏移值(m)

——接触线之字值(在曲线区段上为拉出值)(mm)

2.3 曲线区段接触线水平偏移及最大跨距

接触线在曲线区段上布置成割线的形式，拉出值为，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由图5决定。由图中的直角三角形得

 
    近似解得                      

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

  

                     (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                         

                    

  (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。

图 5 决定曲线的弛度

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

将式(10)中的代入上式后可得

 

 (12)

令式(12)的，并求解，即可得在曲线区段上的最大跨距值为

            

 (13)

由式(12)和式(13)可以看出，在曲线区段上，求最大跨距时，需先知道拉出值，而在求拉出值时，又要知道跨距。因此，一般是先假设一个拉出值，求得最大跨距，然后再验算拉出值时候比假设值大，若基本相等，则即为所求；否则需重复计算。但要指出的是，在一般计算中往往是取的经验值，直接求最大跨距，不必反复计算。

在求证和时，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

           

 (14)

  

  (15)

(2)在曲线区段上

   

    (16) 

   

   (17)

(3)在缓和曲线上

    

  (18)

式中——缓和曲线长度(m)

——由直线点至观测点的长度(m)

——曲线半径(m)

2.4 跨距长度计算

(1) 确定接触线距受电弓中心最大偏移值

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，在曲线区段不应超过450mm。

(2) 确定拉出值

拉出值的大小有电力机车受电弓最大允许工作范围(950mm)、线路情况、行车速度等因素决定。在直线区段，线路中心线与机车受电弓中心线重合，接触线沿线路中心线上空成“之”字形对称分布，其标准值为±300mm。

曲线区段电力机车车身随线路的外轨超高向曲线内侧倾斜，受电弓也呈倾斜状线路中心线与受电弓中心不重合，曲线区段上随曲线半径的不同拉出值有差异，一般在150~400mm之间。直线区段取为 300mm；高速取为200mm；R大于1800m时，取为150mm；1200m≤R≤1800m时, 取为250mm；180m≤R≤1200时, 取为400mm。

(3)   其余参数及各种情况下跨距的确定

=0.615×10a·d·k·v，

根据所给资料可以得到a=0.8；K=1.25；d=11.8mm;

则通过一系列计算可以得到：=6940×10(kN/m)；

直线区段：＝500mm； ＝66.6m>65m；

曲线区段：＝450mm； ＝50.2m<65m；

                         3.总结

本次课程设计是侧重跨距的计算，我认为是偏重于接触网的设计与安装方面，在确定跨距的过程中必须全面考虑跨距取值的考虑因素，以及取值偏大或过小对于接触线的影响。在我国，电力机车受电弓的最大工作宽度为1250mm，而去许可风偏移值为500mm，这是考虑了线路的不正常情况。

接触网的设计主要有三部分内容，即设计计算、平面设计、设备选择等。其中设计计算又是接触网工程能够正确施工并投入使用的奠基部分。由于接触网是一种复杂的供电设备，所以确保他能够安全优质的运营，使之既具有经济性，又有一定的可靠性，必须前期进行一系列的计算。包括气象条件及负载计算、悬挂导线的张力与驰度计算、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。

参考书目

[1] 于万聚著.高速电气化铁路接触网. 成都:西南交通大学出版社,2002.

[2] 李爱敏主编.接触网生产实习指导.北京:中国铁道出版社,2000.

[3] 李伟主编.接触网.北京:中国铁道出版社,2000.

[4] 中国电气化局集团有限公司.电气化铁道接触网.中国电力出版社，2002