接触网课程设计报告样本.doc

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接触网工程课程设计报告
评语:

考 勤
( 10)
守 纪
( 10)
设计过程
( 40)
设计报告
( 30)
小组答辩
( 10)
总成绩
( 100)

专 业: 电气工程及其自动化
班 级: 电气 1001
姓 名: 郭振春
学 号: 09028
指导教师: 王秀华

兰州交通大学自动化与电气工程学院
年7月 15日
1 设计原始资料
1.1 具体题目
高速电气化铁路接触网悬挂模式设计
1.2 要完成的内容
根据三种悬挂模式的经济型与适用性来确定适合高速运行接触网的悬挂模式, 选择承力索、 接触线、 吊弦、 弹性辅助索等的型号, 进行张力补偿的设计。
2 分析要设计的课题内容
接触网是在电气化铁道中, 沿钢轨上空”之”字形架设的, 供受电弓取流的高压输电线。接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分, 我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂包括接触线、 吊弦、 承力索以及连接零件和绝缘子。接触悬挂经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。接触悬挂的种类较多, 一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类, 到当前为止, 全球开通运营或正在建设的高速铁路接触网系统悬挂方式主要有三类: 简链型、 弹性链型、 复链型。
3 三种悬挂模式的分析简单
3.1 简单链型悬挂
简单链形悬挂结构简单, 造价较便宜, 一次性投资较少, 运营费也很低, 可是火花趋于严重, 是以牺牲有限的受流质量来换取经济效益, 因此, 接触线寿命会有所缩短。简单链型悬挂是一条接触线经过吊弦悬挂在一条承力索上, 承力索经过钩头鞍子或悬吊滑轮悬挂在支持装置上, 如图1所示。

图1 简单链型悬挂示意图
3.2 弹性链形悬挂
弹性链型悬挂是在简单链型悬挂基础上在每处悬挂点增加Y形弹性吊索, 仍为单链形悬挂。此悬挂方式稳定性好与坏,除受跨距、 承力索和接触线的张力、 吊弦、 支持装置及支柱稳定性影响外, 弹性吊索张力对稳定性的影响也十分的大, 如图2所示。

图2 弹性链型悬挂

3.3 复链形悬挂
复链形悬挂是接触线经短吊弦悬挂在辅助吊索上, 辅助吊索又经过吊弦悬挂在承力索上。复链悬挂受流稳定性及风稳定性较为优越, 弹性均匀度较好。但复链形悬挂单位长度质量较大, 造成波动速度无法提升, 影响列车速度进一步提高, 而且也会造成接触线较大的波状磨耗, 进而影响使用寿命。当前, 日本高速铁路是唯一采用简单复链形悬挂类型的国家, 如图3所示。

图3 复链形悬挂
3.4 几种悬挂类型的综合比较
高速接触网当前所采用的简单链形悬挂、 弹性链形悬挂及复链形悬挂在相同运行速度及线路条件下, 综合比较有以下结论。
(1)从受流质量来看, 简单链形悬挂最差,弹性链形悬挂较好, 复链形悬挂最好。
(2)从悬挂系统弹力不均匀度来看, 简单链形悬挂最差,弹性链形悬挂较好, 复链形悬挂最好。
(3)从工程造价、 结构、 施工工艺要求、 运营维护等方面相比, 简单链形悬挂为最佳选择。简单链形悬挂虽然在高速受流、 悬挂系统弹力度均匀性、 接触网系统运营稳定性方面没有弹性链形和复链形悬挂性能优越, 可是我们能够经过适当调节悬挂系统接触线、 承力索张力来平衡简单链形悬挂的以上缺点, 使悬挂点与跨中弹性度差异降低到最小, 实现弓网受流质量达到最佳状态。
综合上诉, 再从中国的国情出发,建议中国高速铁路接触网发展采用简单链形悬挂。此悬挂方式在中国的很多条铁路干线上均已采用, 且技术逐渐成熟、 完善, 且取得良好运营效果。
4 接触线
在电气化铁路运行过程中, 接触导线不但要承受较大的悬挂张力, 同时还经受着经过电流时引起的热作用。因此, 接触线必须具有以下性能: 抗拉强度高, 电阻系数低, 耐磨性能好, 耐热性能好, 抗软化温度高, 制造长度长, 具有较长的使用寿命有高强的机械性。中国电气化铁路建设在几十年的发展中, 采用了多种类型接触线, 并随着世界高速电气化铁路的不断发展, 又不断研制开发了新型接触线。
4.1接触线类型
(1) 铜接触线: 型号为TCG-100型和TCG-85型, 分别用于正线和站线。
(2) 钢铝复合新型接触线: 以铝代铜的GLCA100/215和GLCB80/173型钢铝复合新型接触线, 其数字215和173为A型及B型钢铝接触线的实际空间面积。
(3) 内包钢的GLCN型钢铝电车线: 将承受张力的钢包在铝内, 既保留了耐磨性能和抗张性能好的优点, 又提高了它的抗腐蚀性能, 可相应延长使用寿命, 具有较好的受流效果。
(4) 连接连轧、 无焊接接头的TCW-100型、 TCW-85型接触线, 这种接触线相应的提高了抗拉强度和供电可靠性, 同时又可延长使用寿命, 因而得到广泛应用。
当前在国内, 以上几种都有使用, 但在20世纪90年代研制了CTHA-110型、 CTHB-120型银铜合金接触线, 效果良好, 这对于中国独立自主发展高速电气化铁路十分有利。
4.2 接触线材质性能的综合选型
各国高速电气化铁路设计中都十分注意研制、 选择和使用新型接触线, 而且需考虑下诉诛因素: 增大接触线张力、 限制接触线横截面、 提高接触线的导电率、 增强耐磨耗性能、 选择铜合金材质。
5 承力索
承力索是电气化铁道悬挂接触导线的配套产品, 主要经过吊弦将接触线悬挂起来。承力索还可承载一定电流来减小牵引网阻抗, 降低电压损耗和能耗。根据材质一般可分为铜承力索、 钢承力索、 铝包钢承力索三类。
( 1) 铜承力索: 导电性能好, 可做牵引电流通道之一, 和接触线并联供电, 降低压损和能耗, 且腐蚀性能强。
( 2) 钢承力索: 用镀锌钢绞线制成, 强度高耐张力大, 安装弛度小切驰度变化也小, 节省有色金属又造价低。
( 3) 铝包钢承力索: 铝覆钢线和铝线姣合而成, 主要以铝覆钢线中的钢芯部分承受张力, 覆铝层和率线截流, 导电性能好, 机械强度和抗腐蚀性能好。
6 吊弦的选择
为了适应高速的要求, 吊弦向整体式和轻型化发展, 环节吊弦逐步被淘汰, 而改为采用整体式吊弦, 同时相应的加大了吊弦的密度, 根据计算和试验, 吊弦密度太疏了效果不好, 因为接触线存在自重负载的影响, 在两根吊弦之间要产生寄生尺度和吊弦的支持作用, 造成受电弓运行的不平滑性。可是吊弦密度过大, 吊弦支撑点过密, 将会破坏接触悬挂的柔性状态。经过计算机的优化, 其吊弦间距一般以8-12m为宜。但在支柱点处, 距离悬挂点处两侧的简单支柱吊弦相距越近, 则悬挂点处的弹性性能将显著变差。
7 张力自动补偿装置
对高速电气化铁路的张力自动补偿装置的要求有二: 其一, 补偿装置应灵活。在线索内的张力发生缓慢变化时, 应能及时补偿, 传送效率要高; 其二, 具有快速制动作用, 一旦发生断线事故或者其它异常情况, 线索内的张力迅速发生变化时, 补偿装置还应有一种制动功能。一般采用全补偿链形悬挂, 还需专门加有断线制动装置, 以防止在一旦发生断线时, 坠舵串落地而造成事故扩大、 恢复困难。如图4所示。

图4 全补偿链形悬挂

8 参数计算
经过以上的讨论, 我们接触线选择银铜合金接触线( CTHA) 、 承力索( GJ-100) 、 吊弦( JL02-97) 、 弹性辅助索。
在高速电气化铁路中, 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

假设列车实际运行速度= 300km/h
那么波动速度:
km/h
式中 v—— 实际运行速度( km/h)
——波动速度( km/h)
—— 无量纲系数, 一般取为0.65~0.70。
这里取 0.65
接触线的单位长度的质量 m=1.071kg/m
由公式:

试中T、 m——分别为接触线的张力( N) 及接触线的单位长度的质量( kg/m) ;
最后计算得接触线张力为:

参考文献
[1] 于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都:西南交通大学出版社, :234～269.
[2] 张建斌.接触网结构与计算[M].北京:中国铁道出版社,1996:1～79.
[3] 李伟.接触网[M].北京:中国铁道出版社, :50～83.
[4] 景德炎.客运专线电气化技术标准探讨[J].电气化铁道, :323～329.
[5] 丁为民.高速客运专线接触网悬挂方式的选择[J].电气化铁道, :84～87.