接触网专业课程设计方案报告.doc

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
指引教师： 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 详细题目
高速电气化铁路接触网悬挂模式设计
1.2 要完毕内容
依照三种悬挂模式经济型与合用性来拟定适合高速运营接触网悬挂模式，选取承力索、接触线、吊弦、弹性辅助索等型号，进行张力补偿设计。
2 分析要设计课题内容
接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设，供受电弓取流高压输电线。接触网分类大多以接触悬挂类型来区别，咱们所讲接触悬挂分类是对接触网每个锚段而言。接触悬挂涉及接触线、吊弦、承力索以及连接零件和绝缘子。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电能输送给电力机车。接触悬挂种类较多，普通依照其构造不同提成简朴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高速铁路接触网系统悬挂方式重要有三类：简链型、弹性链型、复链型。
3 三种悬挂模式分析简朴
3.1 简朴链型悬挂
简朴链形悬挂构造简朴，造价较便宜，一次性投资较少，运营费也很低，但是火花趋于严重，是以牺牲有限受流质量来换取经济效益，因而，接触线寿命会有所缩短。简朴链型悬挂是一条接触线通过吊弦悬挂在一条承力索上，承力索通过钩头鞍子或悬吊滑轮悬挂在支持装置上，如图1所示。

图1 简朴链型悬挂示意图
3.2 弹性链形悬挂
弹性链型悬挂是在简朴链型悬挂基本上在每处悬挂点增长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影响也十分大，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，辅助吊索又通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，导致波动速度无法提高，影响列车速度进一步提高，并且也会导致接触线较大波状磨耗，进而影响使用寿命。当前，日本高速铁路是唯一采用简朴复链形悬挂类型国家，如图3所示。

图3 复链形悬挂
3.4 几种悬挂类型综合比较
高速接触网当前所采用简朴链形悬挂、弹性链形悬挂及复链形悬挂在相似运营速度及线路条件下，综合比较有如下结论。
(1)从受流质量来看，简朴链形悬挂最差,弹性链形悬挂较好，复链形悬挂最佳。
(2)从悬挂系统弹力不均匀度来看，简朴链形悬挂最差,弹性链形悬挂较好，复链形悬挂最佳。
(3)从工程造价、构造、施工工艺规定、运营维护等方面相比，简朴链形悬挂为最佳选取。简朴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，但是咱们可以通过恰当调节悬挂系统接触线、承力索张力来平衡简朴链形悬挂以上缺陷，使悬挂点与跨中弹性度差别减少到最小，实现弓网受流质量达到最佳状态。
综合上诉，再从国内国情出发,建议国内高速铁路接触网发展采用简朴链形悬挂。此悬挂方式在国内诸多条铁路干线上均已采用，且技术逐渐成熟、完善，且获得良好运营效果。
4 接触线
在电气化铁路运营过程中，接触导线不但要承受较大悬挂张力，同步还经受着通过电流时引起热作用。因而，接触线必要具备如下性能：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，具备较长使用寿命有高强机械性。国内电气化铁路建设在几十年发展中，采用了各种类型接触线，并随着世界高速电气化铁路不断发展，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型钢铝接触线实际空间面积。
(3) 内包钢GLCN型钢铝电车线：将承受张力钢包在铝内，既保存了耐磨性能和抗张性能好长处，又提高了它抗腐蚀性能，可相应延长使用寿命，具备较好受流效果。
(4) 连接连轧、无焊接接头TCW-100型、TCW-85型接触线，这种接触线相应提高了抗拉强度和供电可靠性，同步又可延长使用寿命，因而得到广泛应用。
当前在国内，以上几种均有使用，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，这对于国内独立自主发展高速电气化铁路十分有利。
4.2 接触线材质性能综合选型
各国高速电气化铁路设计中都十分注意研制、选取和使用新型接触线，并且需考虑下诉诛因素：增大接触线张力、限制接触线横截面、提高接触线导电率、增强耐磨耗性能、选取铜合金材质。
5 承力索
承力索是电气化铁道悬挂接触导线配套产品，重要通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，减少电压损耗和能耗。依照材质普通可分为铜承力索、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，减少压损和能耗，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，节约有色金属又造价低。
（3）铝包钢承力索：铝覆钢线和铝线姣合而成，重要以铝覆钢线中钢芯某些承受张力，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 吊弦选取
为了适应高速规定，吊弦向整体式和轻型化发展，环节吊弦逐渐被裁减，而改为采用整体式吊弦，同步相应加大了吊弦密度，依照计算和实验，吊弦密度太疏了效果不好，由于接触线存在自重负载影响，在两根吊弦之间要产生寄生尺度和吊弦支持作用，导致受电弓运营不平滑性。但是吊弦密度过大，吊弦支撑点过密，将会破坏接触悬挂柔性状态。通过计算机优化，其吊弦间距普通以8-12m为宜。但在支柱点处，距离悬挂点处两侧简朴支柱吊弦相距越近，则悬挂点处弹性性能将明显变差。
7 张力自动补偿装置
对高速电气化铁路张力自动补偿装置规定有二：其一，补偿装置应灵活。在线索内张力发生缓慢变化时，应能及时补偿，传送效率要高；其二，具备迅速制动作用，一旦发生断线事故或者其她异常状况，线索内张力迅速发生变化时，补偿装置还应有一种制动功能。普通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，坠舵串落地而导致事故扩大、恢复困难。如图4所示。

图4 全补偿链形悬挂

8 参数计算
通过以上讨论，咱们接触线选取银铜合金接触线（CTHA）、承力索（GJ-100）、吊弦（JL02-97）、弹性辅助索。
在高速电气化铁路中，波动速度被一致以为是控制运营速度重要条件并表达为

假设列车实际运营速度= 300km/h
那么波动速度：
km/h
式中 v—— 实际运营速度（km/h）
——波动速度（km/h）
—— 无量纲系数，普通取为0.65~0.70。
这里取 0.65
接触线单位长度质量 m=1.071kg/m
由公式：

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

参照文献
[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.接触网构造与计算[M].北京:中华人民共和国铁道出版社,1996:1～79.
[3] 李伟.接触网[M].北京:中华人民共和国铁道出版社,:50～83.
[4] 景德炎.客运专线电气化技术原则探讨[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选取[J].电气化铁道,:84～87.