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1、石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 大沙坪車(chē)站接觸網(wǎng)的平面布置圖設(shè)計(jì) The Design of the Catenary’s floorplan for Dashaping Station 2014屆 電氣工程 系 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 20106776 學(xué)生姓名 吉鵬斐 指導(dǎo)老師 張福生 完成日期 2014年5月20日 摘 要 接觸網(wǎng)技術(shù)的研究和設(shè)計(jì)是高速電氣化

2、鐵路發(fā)展的基礎(chǔ),使接觸網(wǎng)始終處于良好工作狀態(tài),安全可靠的向電力機(jī)車(chē)供電,對(duì)于保證鐵路運(yùn)輸暢通無(wú)阻有著重大意義? 本設(shè)計(jì)是對(duì)車(chē)站接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì),重點(diǎn)介紹了高速電氣化接觸網(wǎng)的基本組成和結(jié)構(gòu)特征,如接觸線索,支持裝置,接觸懸掛,定位裝置,支柱基礎(chǔ)等部分;同時(shí)完成了關(guān)于站場(chǎng)接觸網(wǎng)平面布置圖的設(shè)計(jì)計(jì)算,如氣象條件與懸掛形式的確定,負(fù)載計(jì)算,拉出值與錨段選擇,跨距確定與校驗(yàn),支柱負(fù)載計(jì)算與校驗(yàn)等部分;最后完成了平面圖表格欄部分與并對(duì)本設(shè)計(jì)做了最后總結(jié)性說(shuō)明? 本設(shè)計(jì)繪制出了大沙坪車(chē)站接觸網(wǎng)的CAD平面布置圖與供電平面圖? 關(guān)鍵詞:站場(chǎng) 接觸網(wǎng) 布置圖

3、 Abstract The technology research and design of the catenary is the basis for the development of high-speed electrified railway, so that to make the catenary in good working condition, safe and reliable power supply to electric locomotives, is of great significance to guarantee the

4、rail transport smooth flow. This design is about the design of the station catenary, focusing on the basic composition and structure of high-speed electrified catenary, such as contact leads, support devices, touch suspension, positioning devices, and other parts of the foundation pillars; simulta

5、neously on the station catenary floorplan design calculations, such as weather conditions and the form of the suspension, load calculation, pull the anchor segment selector value, determine the span calibration, and other pillars of the load calculation and verification part; finally completed the p

6、lan forms part of the column and the design and made ??a final summary description. This design drawn out of the station Dashaping catenary CAD floor plan and the map for suppling energy. Key words: Station Catenary Layout 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 課題研究目的意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外

7、研究現(xiàn)狀 1 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1 1.3 論文研究?jī)?nèi)容 2 第2章 氣象條件及負(fù)載計(jì)算 3 2.1 氣象條件 3 2.2 接觸懸掛類(lèi)型 4 2.3 負(fù)載計(jì)算 5 第3章 站場(chǎng)平面布置圖設(shè)計(jì) 8 3.1 供電平面圖 8 3.1.1 供電方式 8 3.1.2 供電平面圖 8 3.2 拉出值計(jì)算與錨段劃分 9 3.2.1 拉出值計(jì)算 9 3.2.2 錨段劃分 9 3.3 中心錨結(jié) 10 3.4 跨距計(jì)算 11 3.5 接觸線索馳度長(zhǎng)度計(jì)算 14 3.5.1 張力馳度計(jì)算 14 3.5.2

8、 線索長(zhǎng)度計(jì)算 15 3.6 全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛安裝曲線計(jì)算 16 第4章 接觸網(wǎng)設(shè)備選擇 19 4.1 支持裝置 19 4.1.1 腕臂支持裝置 19 4.1.2 硬橫跨 19 4.2 定位裝置 20 4.2.1 正定位和反定位 20 4.2.2 組合定位 21 4.3 支柱負(fù)載計(jì)算與校驗(yàn) 22 4.3.1 中間柱容量校驗(yàn) 25 4.3.2 轉(zhuǎn)換柱容量校驗(yàn) 26 4.3.3 錨柱容量校驗(yàn) 28 第5章 表格欄及相應(yīng)說(shuō)明 30 5.1 側(cè)面界限 30 5.2 支柱類(lèi)型 30 5.3 地質(zhì)情況 31 5.4 橫臥板類(lèi)型 32

9、5.5 接觸網(wǎng)接地 33 第6章 結(jié)論 34 參考文獻(xiàn) 35 致謝 36 附錄 37 附錄A 外文資料 37 附錄B 大沙坪車(chē)站接觸網(wǎng)平面布置圖設(shè)計(jì)CAD圖 62 II 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1 課題研究目的意義 接觸網(wǎng)在供電回路中起著十分重要的作用,直接影響著電氣化鐵道的運(yùn)行可靠性,因此必須使接觸網(wǎng)始終處于良好的工作狀態(tài),安全可靠的向電力機(jī)車(chē)供電,對(duì)于保證鐵路運(yùn)輸暢通無(wú)阻有著極為重大的意義? 接觸網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)是在露天條件下始終與電力機(jī)車(chē)受電弓相接觸取流,工作條件惡劣且無(wú)備用設(shè)備,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障統(tǒng)計(jì),由于

10、接觸網(wǎng)故障對(duì)鐵路行車(chē)造成的影響平均時(shí)間在4小時(shí)左右,因此關(guān)于接觸網(wǎng)的研究維護(hù)具有非常重要的價(jià)值? 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 目前,接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)以意大利和德國(guó)研制的裝置最具代表性?從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看,意大利和奧地利接觸網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備比較接近,稱(chēng)為非接觸式檢測(cè)方式,主要強(qiáng)調(diào)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的測(cè)試;法國(guó)?日本和瑞士研制的接觸網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備與德國(guó)比較接近,稱(chēng)為接觸式檢測(cè)方式,主要強(qiáng)調(diào)弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)試? 意大利的接觸網(wǎng)檢測(cè)主要采用激光照射,伺服跟蹤?圖像處理技術(shù),對(duì)非接觸式檢測(cè)的動(dòng)態(tài)拉出值和導(dǎo)線高度測(cè)量較準(zhǔn);但不能測(cè)試接觸網(wǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù),且因其圖像處理計(jì)算量很大,也不能適應(yīng)高速鐵路接

11、觸網(wǎng)在線測(cè)試? 德國(guó)接觸網(wǎng)檢測(cè)側(cè)重對(duì)接觸壓力和硬點(diǎn)測(cè)量,優(yōu)點(diǎn)是所獲得的動(dòng)力學(xué)參數(shù)較為準(zhǔn)確,能夠?qū)W(wǎng)接觸狀況做出最直觀的評(píng)判;而缺點(diǎn)是測(cè)試項(xiàng)目不全?桿位定位不準(zhǔn)?通過(guò)壓力傳感器測(cè)試得到的拉出值在高速下誤差較大?數(shù)據(jù)報(bào)表和測(cè)試曲線表現(xiàn)形式不適合中國(guó)國(guó)情,且價(jià)格昂貴? 日本的接觸網(wǎng)檢測(cè),突出對(duì)弓網(wǎng)離線?接觸線磨耗的測(cè)量?很早就研制出可在100km/h速度下檢測(cè)接觸網(wǎng)導(dǎo)線高度?拉出值?定位器坡度?支柱號(hào)和跨距的檢測(cè)車(chē)? 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 根據(jù)《中國(guó)鐵路中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》,到2020年,為滿足快速增長(zhǎng)的旅客運(yùn)輸需求,建立省會(huì)城市及大中城市間的快速客運(yùn)通道,規(guī)劃“四縱四橫”鐵路快速客運(yùn)通

12、道以及四個(gè)城際快速客運(yùn)系統(tǒng)?建設(shè)客運(yùn)專(zhuān)線1.2萬(wàn)公里以上,客車(chē)速度目標(biāo)值達(dá)到每小時(shí)200公里及以上?高速鐵路必將成為未來(lái)中國(guó)客運(yùn)運(yùn)輸?shù)墓歉? 而我國(guó)的接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)研究始于20世紀(jì)60年代,并在20世紀(jì)80年代,自行研制出主要用于檢測(cè)接觸線高度和拉出值等參數(shù)測(cè)量的接觸網(wǎng)檢測(cè)車(chē)?作為突出代表的是西南交通大學(xué)研發(fā)的JJC系列接觸網(wǎng)檢測(cè)車(chē),在實(shí)際運(yùn)用中取得了較好的效果?優(yōu)點(diǎn)是其對(duì)動(dòng)態(tài)拉出值和導(dǎo)線高度的非接觸式檢測(cè)比較準(zhǔn)確?壓力和硬點(diǎn)檢測(cè)比較準(zhǔn)確?定位準(zhǔn)確?數(shù)據(jù)報(bào)表和測(cè)試曲線表現(xiàn)形式適合中國(guó)國(guó)情且價(jià)格低?缺點(diǎn)則在于軌道靜態(tài)檢測(cè)不準(zhǔn)確?定位坡度定量檢測(cè)盒磨耗檢測(cè)誤差比較大? 1.3 論文研究?jī)?nèi)容

13、 根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求,研究?jī)?nèi)容應(yīng)該分為設(shè)計(jì)計(jì)算?設(shè)備選擇?技術(shù)校驗(yàn),最后應(yīng)該再有平面設(shè)計(jì)圖? 那么首先是設(shè)計(jì)計(jì)算,應(yīng)為接觸網(wǎng)是一種復(fù)雜的供電設(shè)備?為了保證安全運(yùn)營(yíng),使之既具有經(jīng)濟(jì)性,又有一定的可靠性,所以要進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)計(jì)算?包括負(fù)載計(jì)算,懸掛的拉出值,根據(jù)風(fēng)偏移確定跨距,安裝曲線,支柱負(fù)載等的計(jì)算等? 其次是設(shè)備選擇,接觸網(wǎng)有許多的電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備,應(yīng)該廣泛調(diào)查,擇優(yōu)購(gòu)買(mǎi)?這時(shí)就應(yīng)該根據(jù)所得的計(jì)算數(shù)據(jù),選擇合適的設(shè)備,比如支柱,接觸線,定位裝置,絕緣子,承力索等等一系列的必要設(shè)備? 再次是技術(shù)校驗(yàn)了,技術(shù)校驗(yàn)是為了保證設(shè)計(jì)的接觸網(wǎng)部分能正常,安全的應(yīng)用在各種環(huán)境下,因此,要進(jìn)行一些技

14、術(shù)校驗(yàn),比如基礎(chǔ),腕臂,支柱,線索懸掛等部分的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性的校驗(yàn)? 最后,要根據(jù)所選設(shè)備的型號(hào),與設(shè)計(jì)計(jì)算得來(lái)的數(shù)據(jù),完成平面設(shè)計(jì)圖,最好用CAD作圖,簡(jiǎn)單明了,方便快捷? 由于是站場(chǎng)CAD圖且只有一個(gè)錨段,因而該圖還應(yīng)該畫(huà)出站場(chǎng)咽喉區(qū)的放大圖,同時(shí)應(yīng)該注意各支柱的擺放位置,最后,還應(yīng)該對(duì)布置圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼f(shuō)明與備注,標(biāo)明各個(gè)線,符號(hào)的意義,才算完成? 第2章 氣象條件及負(fù)載計(jì)算 2.1 氣象條件 接觸網(wǎng)是置于鐵路沿線的供電裝置,它要經(jīng)受一切自然條件的影響,氣象資料是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)最原始,也是最重要的資料?氣象資料齊備與否以及它所選擇的數(shù)值是否合

15、適,對(duì)接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量有很大影響? 為設(shè)計(jì)工作的方便,我國(guó)在1972年進(jìn)香的全國(guó)社稷規(guī)范改革中,將全國(guó)劃分為九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)?表2-1所列的九個(gè)區(qū)域大體所屬范圍劃分如下: Ⅰ區(qū)為南方沿海易受臺(tái)風(fēng)影響地區(qū),如浙江,福建東部,廣東,廣西沿海地區(qū)等; Ⅱ區(qū)指華東大部分地區(qū),包括安徽,山東,江蘇大部分地區(qū); Ⅲ區(qū)包括西南不的非重冰地區(qū),以及福建,廣東等受臺(tái)風(fēng)影響較弱的地區(qū); Ⅳ區(qū)包括西北搭補(bǔ)風(fēng)地區(qū),華北及京,津,唐等地區(qū); Ⅴ區(qū)適用于華東,中南和西南三個(gè)地區(qū)的廣大山區(qū); Ⅵ區(qū)指湖北,湖南,河南,以及華北平原的大部分地區(qū); Ⅶ區(qū)適用于寒潮風(fēng)很強(qiáng)的地帶,如東北大部分地區(qū),河北承德,張家口一帶

16、; Ⅷ區(qū)適用于覆冰嚴(yán)重的地區(qū),如上凍,河南的大部分地區(qū),湘中粵北重冰地帶; Ⅸ區(qū)指云貴高原重冰地區(qū)[2]? 表2-1 典型標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū) 氣象區(qū)計(jì)算條件 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ 大氣 溫度 (℃) 最高 +40 最低 -5 -10 -10 -20 -10 -20 -40 -20 -20 覆冰 — -5 最大風(fēng)速 +10 +10 -5 -5 +10 -5 -5 -5 -5 安裝 0 0 -5 -10 -5 -10 -15 -10 -10 大氣過(guò)電壓 +15 內(nèi)部過(guò)電壓年平均氣溫

17、 +20 +15 +15 +10 +15 +10 -5 +10 +10 風(fēng)速 (m/s) 最大風(fēng)速 35 30 25 25 30 25 30 30 30 覆冰 10 15 安裝 10 大氣過(guò)電壓 15 10 內(nèi)部過(guò)電壓 0.5最大風(fēng)速(不低于15m/s) 覆冰厚度(mm) — 5 5 5 10 10 10 15 20 覆冰的密度(kg/m3) 900 2.2 接觸懸掛類(lèi)型 接觸網(wǎng)的接觸懸掛的種類(lèi)較多,一般根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同分成簡(jiǎn)單接觸懸掛和鏈形接觸懸掛兩大類(lèi)? 簡(jiǎn)單接觸懸掛(簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)單懸掛)系由一根

18、接觸線直接固定在支柱支持裝置上的懸掛形式?簡(jiǎn)單懸掛分為未補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛和加補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛及吊索式簡(jiǎn)單懸掛? 鏈形懸掛是一種運(yùn)行性能較好的懸掛形式?減小了接觸線在跨距中的馳度,改善了彈性,增加了懸掛重量,提高了穩(wěn)定性,可以滿足電力機(jī)車(chē)高速運(yùn)行取流的要求? 鏈形懸掛根據(jù)線索兩端的下錨方式,可分為下列幾種形式: (1)未補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛 這種懸掛方式的承力索和接觸線兩端無(wú)補(bǔ)償裝置,均為硬錨?因此,在溫度變化時(shí),承力索和接觸線的張力弛度變化較大,一般不采用? (2)半補(bǔ)償鏈形懸掛 半補(bǔ)償鏈形懸掛分為半補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛與半補(bǔ)償彈性鏈形懸掛,在半補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛中,接觸線兩端設(shè)補(bǔ)償裝置,承力索兩端

19、為硬錨?這種懸掛只用于行車(chē)速度不高的車(chē)站側(cè)線和支線上? 半補(bǔ)償彈性鏈形懸掛和半補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛的區(qū)別在于支柱定位點(diǎn)處吊弦形成的不同?這種懸掛方式用于行車(chē)速度不超過(guò)100km/h的線路上? (3)全補(bǔ)償鏈形懸掛 全補(bǔ)償鏈形懸掛,即承力索和接觸線兩端下錨處均裝設(shè)補(bǔ)償裝置?全補(bǔ)償鏈形懸掛也分為全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛和全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛[1],如圖2-1所示? 圖2-1 簡(jiǎn)單鏈型懸掛 (4)分析選擇 未補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛,沒(méi)有補(bǔ)償裝置,張力和馳度會(huì)隨溫度變化較大,不利于安裝和線索保護(hù),所以此次設(shè)計(jì)不選擇該方式? 半補(bǔ)償鏈形懸掛在溫度變化時(shí)承力索馳度的變化會(huì)使吊弦上端產(chǎn)生上?下位移,而吊弦下端

20、隨接觸線發(fā)生順線路方向偏斜,不利于機(jī)車(chē)高速運(yùn)行,所以不選擇? 全補(bǔ)償鏈形懸掛沒(méi)有上述兩種懸掛方式的缺點(diǎn),且有利于機(jī)車(chē)的高速取流,所以選擇全補(bǔ)償鏈形懸掛?但全補(bǔ)償鏈形懸掛包括全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛和全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛? 兩者相比簡(jiǎn)單鏈形懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)便宜,運(yùn)行?檢修經(jīng)驗(yàn)豐富?而彈性鏈形懸掛比簡(jiǎn)單鏈形懸掛有更好的彈性均勻性,但其施工和檢調(diào)比鏈形懸掛復(fù)雜?兩相比較,選擇更經(jīng)濟(jì),安裝檢修更方便的全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛? 目前,世界各國(guó)為滿足高速受流的要求,都根據(jù)自己國(guó)家高速鐵路規(guī)劃的動(dòng)力設(shè)置(動(dòng)力集中式或動(dòng)力分散式)和受電弓的結(jié)構(gòu)及性能的不同,而采用了不同的懸掛類(lèi)型? 2.3 負(fù)載計(jì)算 本次設(shè)

21、計(jì)為大沙坪車(chē)站接觸網(wǎng)的平面布置圖設(shè)計(jì),車(chē)站位于蘭州附近,屬于西北地區(qū),海拔平均高度1520米,年平均氣溫11.2℃,極端最高氣溫30℃,極端最低氣溫-21.6℃,最冷月平均氣溫-3.1℃,年平均降雨量576.5mm,年平均蒸發(fā)量1919mm,最大風(fēng)速20.7m/s,平均相對(duì)濕度60.4%,最大積雪深度43.1cm,累年平均風(fēng)速2.6m/s,最大土壤凍結(jié)深度101cm,因此為第Ⅳ氣象區(qū),根據(jù)上表可得出基本數(shù)據(jù)?即: (2-1) (2-2)

22、 (2-3) (2-4) (2-5) 又線索型號(hào)為:JTM-95+CTAH-120, 則可知其自重: (2-6) (2-7) (2-8) 故垂直負(fù)載為: (1)接觸懸掛無(wú)冰無(wú)風(fēng)時(shí)的單位負(fù)載 (2-9) (2)接觸懸掛在覆冰時(shí)的各類(lèi)單位負(fù)載 ①承力索單位冰負(fù)載 (2-10)

23、 ②接觸線單位冰負(fù)載 (2-11) ③覆冰時(shí),承力索的單位風(fēng)負(fù)載 (2-12) 則,覆冰時(shí)單位合成負(fù)載為: (2-13) 合成負(fù)載方向?yàn)? (2-14) 而水平負(fù)載: 接觸懸掛的水平負(fù)載主要指風(fēng)負(fù)載,它是指風(fēng)吹到接觸線?承力索?支柱上所產(chǎn)生的壓力,稱(chēng)為風(fēng)壓? 在進(jìn)行電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí),如無(wú)當(dāng)?shù)貙?shí)際觀測(cè)資料,可以充分利用全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖給出的條件?但是考慮到投資和回收期的關(guān)系,對(duì)于最大風(fēng)速的保證率要求不同?因此,對(duì)于以一般空曠平坦地面?離地面10 m高統(tǒng)計(jì)得到的30年一遇的1

24、0min平均最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)壓,可以乘以調(diào)整系數(shù)得出相應(yīng)不同重現(xiàn)期的風(fēng)壓? 在具有當(dāng)?shù)仫L(fēng)速觀測(cè)資料時(shí),接觸網(wǎng)懸掛線索的風(fēng)負(fù)載可由下式確立: (2-15) 式中,K――風(fēng)負(fù)載體型系數(shù)(見(jiàn)表3-2); d――線索的直徑(mm); v――設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)速(m/s); 計(jì)算在線索覆冰狀態(tài)下的單位風(fēng)負(fù)載時(shí),其計(jì)算直徑d應(yīng)為(d+2b)? 風(fēng)載體型系數(shù)參考取值表如下: 表2-2 風(fēng)載體型系數(shù)參考取值表 系數(shù) 受風(fēng)件特征 K 支柱 圓形鋼筋混凝土支柱 0.60 矩形鋼筋混凝土支柱 1.40 四邊形角鋼支柱 1.4(1+) 線索

25、 鏈型懸掛 1.25 一般懸掛 1.20 1.10 (3)接觸懸掛在最大風(fēng)時(shí)的各類(lèi)單位負(fù)載: (2-16) (4)最大風(fēng)時(shí),單位合成負(fù)載: (2-17) 單位合成負(fù)載方向: (2-18) 通過(guò)以上計(jì)算可知,該懸掛的最大合成負(fù)載出現(xiàn)在覆冰時(shí)[1]? 第3章 站場(chǎng)平面布置圖設(shè)計(jì) 3.1 供電平面圖 3.1.1 供

26、電方式 此次設(shè)計(jì)供電方式選擇帶回流線的直接供電方式?帶回流線的直接供電方式是在直接供電方式的基礎(chǔ)上,在接觸網(wǎng)田野側(cè)增設(shè)一條回流線的供電方式,每隔一定距離用吸上線將回流線和鋼軌并聯(lián),牽引回流由回流線?鋼軌和大地流回牽引變電所? 由于回流線中的電流與接觸線中的電流方向相反,二者產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)可部分抵消,從而降低了電磁干擾?由于軌回流減少,因此,鋼軌對(duì)地電位也得到了降低? 該種供電方式的供電回路簡(jiǎn)單,比直接供電具有更低的線路阻抗和鋼軌電位,比其他供電方式節(jié)約投資?這種供電方式目前我國(guó)應(yīng)用最為廣泛?回流線選擇目LBGLJ -240型號(hào)? 3.1.2 供電平面圖 接觸網(wǎng)線路之間所進(jìn)行的分段

27、稱(chēng)為橫向分段?如站場(chǎng)內(nèi)因各股道的作用不同而進(jìn)行的分段? 接觸網(wǎng)沿線路方向鎖進(jìn)行的分段稱(chēng)為縱向分段,如在站場(chǎng)和區(qū)間銜接處所進(jìn)行的分段,站場(chǎng)和區(qū)間的接觸網(wǎng)應(yīng)是各自獨(dú)立的,因此在它們的連接處必須進(jìn)行分段? 在復(fù)線和多線路區(qū)段上,不論是區(qū)間或是站場(chǎng),其正線間總是分開(kāi)的,其分段方式?方法視股道的具體情況而定?如果正線間有道岔,則往往是在此處進(jìn)行分段?本設(shè)計(jì)的供電平面圖如下圖3-1所示? 圖3-1 供電平面圖 3.2 拉出值計(jì)算與錨段劃分 3.2.1 拉出值計(jì)算 在進(jìn)行接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)時(shí),在定位點(diǎn)處,應(yīng)標(biāo)明接觸線拉出值的大小和方向?設(shè)置拉出值的目的是使受電弓滑板磨損均勻?因此,

28、拉出值的大小是有受電弓的有效工作長(zhǎng)度決定的?在曲線區(qū)段上則根據(jù)曲線半徑大小決定,具體取值見(jiàn)表3-1 表3-1 接觸線拉出值選用表 曲線半徑(m) 300~1200 1200≤R≤1800 R﹥1800 區(qū)間拉出值(mm) 400 250 150 隧道內(nèi)拉出值(mm) 300 150 100 在直線部分,站場(chǎng)接觸網(wǎng)拉出值稱(chēng)為“之”字值,“之”字值大小一般均為300mm? 根據(jù)上表數(shù)據(jù),與給出的具體的大沙坪站場(chǎng)參數(shù),可以得知,在直線部分“之”字值選用300mm,曲線區(qū)段拉出值選用150mm? 3.2.2 錨段劃分 接觸懸掛中的承力索和接觸線在延續(xù)到一定的長(zhǎng)度后

29、,為了滿足機(jī)械受力方面的要求及方便施工,必須分成為一個(gè)個(gè)相互獨(dú)立的線段,這些相互獨(dú)立的線段即為接觸網(wǎng)的機(jī)械分段? 接觸網(wǎng)進(jìn)行機(jī)械分段的線段稱(chēng)為錨段,相鄰兩個(gè)錨段的銜接區(qū)段(重疊部分)稱(chēng)為錨段關(guān)節(jié)?錨段關(guān)節(jié)的設(shè)置,使接觸網(wǎng)不間斷地貫通于全線[1]? 錨段關(guān)節(jié)分為三種:僅起機(jī)械分段作用的稱(chēng)為非絕緣錨段關(guān)節(jié),該處相鄰的兩個(gè)錨段在電氣上是連通的;不僅起機(jī)械分段作用,同時(shí)又起同相電分段作用的錨段關(guān)節(jié)?稱(chēng)為絕緣錨段關(guān)節(jié);帶有中性嵌入段,既起機(jī)械分段的作用,又具有電分相功能的,稱(chēng)為電分相錨段關(guān)節(jié)? 根據(jù)錨段關(guān)節(jié)所起的作用,可分為非絕緣錨段關(guān)節(jié)?絕緣錨段關(guān)節(jié)及電分相錨段關(guān)節(jié)? 根據(jù)所含跨距數(shù)可分為二跨

30、?三跨?四跨?五跨?七跨及九跨式錨段關(guān)節(jié)?所謂四跨式錨段關(guān)節(jié),就是錨段關(guān)節(jié)內(nèi)含有四個(gè)跨距,如圖3-2所示,其余類(lèi)推? 四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)除了進(jìn)行機(jī)械分段以外,主要用于電分段,多用于站場(chǎng)和區(qū)間銜接處? 圖3-2 四跨絕緣錨段關(guān)節(jié) 由于本設(shè)計(jì)為大沙坪車(chē)站接觸網(wǎng)平面布置圖,根據(jù)題目給定的條件可知,全長(zhǎng)一共1652.91m,而一般情況下,每個(gè)錨段都在2000m左右,因此,根據(jù)題目條件可將本設(shè)計(jì)劃分為一個(gè)錨段,錨段從18?19號(hào)鋼柱開(kāi)始,一直到隧道口結(jié)束?而且,錨段關(guān)節(jié)選用四跨錨段關(guān)節(jié)[2]? 3.3 中心錨結(jié) 中心錨結(jié)設(shè)在錨段的中部,其作用有:其一,在一個(gè)錨段實(shí)行兩端補(bǔ)償時(shí)可防止補(bǔ)償器

31、向一側(cè)滑動(dòng),特別是在具有坡度的線路上,設(shè)置中心錨結(jié)更顯得必要,其作用和效果也愈加明顯;其二,縮小事故范圍,當(dāng)中心錨結(jié)的一側(cè)接觸線發(fā)生斷線時(shí),不致影響另一側(cè)的接觸網(wǎng),且容易排除事故及易于恢復(fù)正常運(yùn)行? 中心錨結(jié)的形式和結(jié)構(gòu),根據(jù)接觸網(wǎng)的懸掛類(lèi)型及安裝地點(diǎn)而有所不同,分為半補(bǔ)償,全補(bǔ)償以及隧道中心錨結(jié),本設(shè)計(jì)由于是全補(bǔ)償,因此采用的是全補(bǔ)償中心錨結(jié)? 全補(bǔ)償鏈形懸掛的承力索和接觸線兩端都是補(bǔ)償下錨,均可能因兩端張力不平衡而產(chǎn)生移動(dòng),所以承力索和接觸線都要設(shè)置中心錨結(jié)進(jìn)行固定,其固定形式相當(dāng)于由半補(bǔ)償鏈形懸掛中心錨結(jié)與承力索中心錨結(jié)兩部分組成?如圖3-3所示? 圖3-3 全補(bǔ)償鏈形懸接中

32、心錨結(jié) 全補(bǔ)償鏈形懸掛中心錨結(jié)由半補(bǔ)償鏈形懸掛中心錨結(jié)部分及輔助繩組成?輔助繩的中間與承力索固定,兩端錨固定在支柱上?安裝時(shí)輔助繩應(yīng)抬高錨固,一般不得低于承力索的高度? 3.4 跨距計(jì)算 任何架空導(dǎo)線在風(fēng)的作用下都要偏離其起始位置,在情況嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)破壞線路的工作條件?在電氣化鐵路接觸懸掛上,導(dǎo)線偏離起始位置會(huì)導(dǎo)致鉆弓事故,刮壞受電弓或拉斷導(dǎo)線,這種運(yùn)行故障會(huì)中斷或影響行車(chē),這是接觸網(wǎng)最嚴(yán)重的事故之一?因此應(yīng)經(jīng)常對(duì)接觸懸掛導(dǎo)線的偏移給予極大的注意? 在強(qiáng)風(fēng)作用下,接觸線距受電弓中心的最大偏移值,在線路直線區(qū)段不應(yīng)超過(guò)500 mm,在曲線區(qū)段不應(yīng)超過(guò)450 mm?鏈形懸掛接觸線

33、的受風(fēng)偏移決定于許多因素,其中主要的是取決于鏈形懸掛的結(jié)構(gòu)形式?線材參數(shù)(材質(zhì)和形狀)?接觸線和承力索的受力狀態(tài)?風(fēng)負(fù)載及接觸線拉出值等? 跨距就是兩相鄰支柱間的距離,其長(zhǎng)度的決定涉及到一系列經(jīng)濟(jì)?技術(shù)向題,是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中重要的問(wèn)題之一?跨距有經(jīng)濟(jì)跨距和技術(shù)跨距兩個(gè)概念?單從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮問(wèn)題所決定的跨距為經(jīng)濟(jì)跨距;而按技術(shù)要求決定的跨距稱(chēng)為技術(shù)跨距? 技術(shù)跨距是根據(jù)接觸線在受橫向水平力(如風(fēng)力)作用時(shí),對(duì)受電弓中心線所產(chǎn)生的許可偏移而決定的?對(duì)于簡(jiǎn)單接觸懸掛,弛度也是決定跨距的重要因素?在一般情況下,經(jīng)濟(jì)跨距總是大于技術(shù)跨距?因此,技術(shù)跨距總是研究的中心? 跨距長(zhǎng)度的確定從經(jīng)濟(jì)上

34、講,希望做到投資及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用小;從技術(shù)上講,則要求保證安全可靠,具有良好的受流質(zhì)量,使接觸線在最大風(fēng)力的作用下,對(duì)受電弓中心產(chǎn)生的偏移不超過(guò)規(guī)定允許值? (1)在直線區(qū)段上,接觸線以等之字布置時(shí),最大跨距由以下各式確定: (3-1) (3-2) (2)在曲線區(qū)段上,最大跨距由以下各式確定: (3-3) (3-4) (3)在緩和曲線上,最大跨距由下式確定: (3-5) 式中,――最大風(fēng)偏移值(m);

35、 ――最大許可跨距長(zhǎng)度(m); ――當(dāng)量系數(shù); ――接觸線單位長(zhǎng)度風(fēng)負(fù)載(kN/m); ――接觸線張力(kN); ――接觸線之字值(mm); ――支柱撓度,可以忽略; ――所在曲線區(qū)段半徑(m); ――緩和曲線長(zhǎng)度(m); ――直緩點(diǎn)至觀測(cè)點(diǎn)的距離(m)? 根據(jù)上述計(jì)算方法的描述,可以進(jìn)行以下跨距長(zhǎng)度的校驗(yàn)計(jì)算? 直線區(qū)段: 在直線區(qū)段,接觸懸掛的最大風(fēng)偏移值不可超過(guò),即,跨距的選擇使實(shí)際中的符合要求即可? 為提高接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的安全性,《鐵路電力牽引設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:接觸線的最大受風(fēng)偏移值為450mm;最大可能跨距不宜大于65m;山口?谷口?高路堤和橋梁等風(fēng)口范圍內(nèi)的最大跨

36、距不宜大于50m;分相裝置所在的跨距應(yīng)比正?？缇嘀敌?~10m?本設(shè)計(jì)選用65m最大跨距? 由下式進(jìn)行直線區(qū)段跨距長(zhǎng)度的驗(yàn)證計(jì)算: (3-6) 式中,――當(dāng)量系數(shù),一般取-之間的值,在此計(jì)算時(shí)取最大值; ――接觸線最大張力,在設(shè)計(jì)中所采用的是CTAH-120型接觸線,可知=43.56kN; ――直線區(qū)段的拉出值,取=; ――支柱擾度,在此可忽略不計(jì); ――接觸懸掛單位長(zhǎng)度所受的風(fēng)負(fù)載? 由式下進(jìn)行計(jì)算: (3-7) 其中為設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)速,在此應(yīng)選取西北區(qū)最大風(fēng)速25m/s,為風(fēng)速不均勻系數(shù),由下表

37、3-2可知應(yīng)取=;K為風(fēng)負(fù)載體形系數(shù),由表2-2可知K=;為線索直徑,對(duì)于CTAH-120型接觸線,,而 表3-2 風(fēng)速不均勻系數(shù) 計(jì)算風(fēng)速(m/s) 20以下 20~30 31~35 35以上 1.00 0.85 0.75 0.70 則計(jì)算可得: (3-8) (3-9) 可以看出,選取的跨距滿足最大風(fēng)偏移的極限要求,因此直線區(qū)段跨距選取滿足要求? 曲線區(qū)段: 在直線區(qū)段,接觸懸掛的最大風(fēng)偏移值不可超過(guò),即,跨距的選擇使實(shí)際中的符合要求即可? 由下式進(jìn)行曲線區(qū)段跨距長(zhǎng)度的驗(yàn)證計(jì)算?

38、 (3-10) 而,拉出值,則由上述直線區(qū)段計(jì)算數(shù)據(jù)可知: (3-11) (3-12) 可以看出,選取的跨距滿足最大風(fēng)偏移的極限要求,因此曲線區(qū)段跨距選取亦滿足要求[1]? 3.5 接觸線索馳度長(zhǎng)度計(jì)算 3.5.1 張力馳度計(jì)算 在兩個(gè)支柱間,懸掛一根固定截面的接觸線?正饋線?供電線?回流線或其他導(dǎo)線時(shí),此線在自重和負(fù)載的作用下,就自然形成一個(gè)馳度?馳度的大小對(duì)運(yùn)行質(zhì)量將產(chǎn)生直接影響?因此,正確地?合理地確定馳度的量值是十分重要的? 自由懸掛是一種最基本?最簡(jiǎn)單的懸掛方式?自由懸掛的計(jì)算是一種最基本的計(jì)算,以下將研究自由

39、懸掛導(dǎo)線的張力與馳度的大小變化及其計(jì)算方法? 設(shè)A?B是兩懸掛點(diǎn),當(dāng)兩懸掛點(diǎn)在同一水平位置時(shí)為等高懸掛,從接觸線弧垂最低點(diǎn),到連接兩懸掛點(diǎn)間的垂直距離,稱(chēng)為馳度F,如圖3-4(a)所示? 當(dāng)懸掛點(diǎn)不在同一水平面時(shí),由導(dǎo)線弧線最低點(diǎn)分別到兩懸掛點(diǎn)的垂直距離稱(chēng)為懸掛點(diǎn)A和B的馳度,由F1和F2表示,如圖3-4(b)所示? 圖3-4 自由懸掛導(dǎo)線的馳度 在自由導(dǎo)線懸掛計(jì)算中,由于其材料的剛度實(shí)際影響很小,可以近似把它看作理想的軟線,其剛度忽略不計(jì)?另外,懸掛線索的自重負(fù)載實(shí)際上是沿導(dǎo)線長(zhǎng)度均勻分布的,因此,可以認(rèn)為是沿跨距均勻分布的?為了簡(jiǎn)化計(jì)算,下面就根據(jù)這兩條假設(shè)來(lái)研究線索的張力和

40、馳度? 本設(shè)計(jì)采用的是等高懸掛,則等高懸掛的馳度計(jì)算如下: 設(shè)A?B兩點(diǎn)為導(dǎo)線的懸掛點(diǎn),為跨距,g為單位長(zhǎng)度的自重負(fù)載,???分別為懸掛點(diǎn)A?B的垂直分力與水平分力,如圖3-5所示? 圖3-5 等高懸掛馳度示意圖 則可得張力與馳度的計(jì)算公式如下: (3-13) (3-14) 自由懸掛導(dǎo)曲線方程為: (3-15) 則當(dāng),時(shí), 則當(dāng),時(shí), 3.5.2 線索長(zhǎng)度計(jì)算 承力索或接觸線在懸掛后,由于自重負(fù)載

41、的影響,會(huì)自然形成馳度,這時(shí)線索的實(shí)際長(zhǎng)度必大于跨距長(zhǎng)度,而實(shí)際長(zhǎng)度的變化對(duì)線索馳度影響很大?因此,決定線索懸掛時(shí)的實(shí)際長(zhǎng)度,在設(shè)計(jì)和施工中是很重要的? 本設(shè)計(jì)是等高懸掛,通過(guò)微積分原理,可以得出線索在一個(gè)跨距內(nèi)的實(shí)際長(zhǎng)度為: (3-16) 式中,――線索實(shí)際長(zhǎng)度(m); ――線索的馳度(m); ――兩懸掛點(diǎn)間的距離(m)? 則當(dāng),,時(shí), 則當(dāng),,時(shí), 3.6 全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛安裝曲線計(jì)算 對(duì)于全補(bǔ)償鏈形懸掛,不僅在接觸線下錨處沒(méi)有補(bǔ)償裝置,在承力索兩端也沒(méi)有補(bǔ)償裝置,因此,可以近似地認(rèn)為接觸線張力和承力索張力均近似為

42、常數(shù)(不考慮因溫度變化形成的張力增量)?在溫度變化時(shí),接觸線?承力索雖然也伸長(zhǎng)(或縮短),由于沒(méi)有補(bǔ)償器,它們的張力不受溫度變化的影響,其弛度也可認(rèn)為與溫度變化無(wú)關(guān)(實(shí)際受張力增量的影響,弛度也會(huì)有相應(yīng)變化)? 全補(bǔ)償鏈形懸掛,在無(wú)附加負(fù)載(覆冰)時(shí),認(rèn)為接觸線呈無(wú)弛度狀態(tài),此時(shí)承力索弛度可由下式?jīng)Q定 == (3-17) 式中,――錨段內(nèi)的實(shí)際跨距值(m); ――承力索換算張力(kN); ――承力索最大許用張力(kN); ――鏈形懸掛合成自重負(fù)載(kN/m); ――鏈形懸掛換算負(fù)載? 由上

43、式可知,全補(bǔ)償鏈形懸掛承力索弛度,在跨距一定時(shí),由懸掛的負(fù)載和承力索張力決定?在常溫下,若不考慮冰?風(fēng)等附加負(fù)載的影響,和;均近似地被認(rèn)為是常數(shù),而承力索弛度是不變的,但它的大小由補(bǔ)償器給定的承力索張力決定? 隨著大氣溫度的變化,承力索和接觸線會(huì)發(fā)生線性改變?為了不使承力索和接觸線在最高溫度時(shí),因補(bǔ)償器墜砣著地而失去補(bǔ)償作用及在最低溫度時(shí)補(bǔ)償裝置因卡住滑輪而發(fā)生事故,一般根據(jù)錨段長(zhǎng)度的不同,計(jì)算出在極限范圍內(nèi)墜砣串的安裝高度,稱(chēng)為全補(bǔ)償鏈形懸掛墜砣安裝高度曲線?安裝曲線通常是受上端和下端兩端控制,由于我國(guó)疆域遼闊,南北方的極限溫度的溫差較大,一般在北方由上端控制,計(jì)算出的安裝距離(墜砣頂部至

44、滑輪組);在南方由下端距地面的安裝高度控制,其安裝曲線是表示墜砣串底部至基礎(chǔ)面(鋼筋混凝土支拄為至地面)的高度,計(jì)算公式為 (3-18) (3-19) 式中,――墜砣串底部基礎(chǔ)面(或地面)的最小允許距離(m); ――墜砣串頂部至滑輪組的最小允許距離(m); ――半個(gè)錨段的長(zhǎng)度(m); ――新線延伸率,承力索取,接觸線取; ――承力索或接觸線的線脹系數(shù)(); ――補(bǔ)償滑輪傳動(dòng)比? 表3-3 導(dǎo)線新線延伸系數(shù) 序號(hào) 導(dǎo)線類(lèi)型 新線延伸系數(shù) 1 鍍鋅鋼絞線承力索 2 鍍鋁鋅鋼絞線承力

45、索 3 鋼芯鋁絞線承力索 4 銅絞線承力索 5 銅?銅合金接觸線 6 鋼?鋁接觸線 綜合電力工程使用經(jīng)驗(yàn)及國(guó)內(nèi)外資料,接觸線?鋼絞線及鋼芯鋁絞線的新線延伸率見(jiàn)表3-3?全補(bǔ)償安裝曲線圖見(jiàn)圖3-6? 圖3-6 全補(bǔ)償鏈型懸掛安裝曲線圖 則根據(jù)上述資料可知:,,,? 故: (3-20) 則: , , 第

46、4章 接觸網(wǎng)設(shè)備選擇 4.1 支持裝置 4.1.1 腕臂支持裝置 支持裝置是接觸懸掛的支撐與定位結(jié)構(gòu),將接觸懸掛的全部機(jī)械負(fù)荷傳遞給支柱,其結(jié)構(gòu)形式有腕臂式,軟橫跨式,硬橫跨式?而腕臂式支持結(jié)構(gòu)在接觸網(wǎng)中應(yīng)用最廣,而且分為拉桿—斜腕臂,平腕臂—斜腕臂兩種結(jié)構(gòu)形式?現(xiàn)在一般都采用平腕臂—斜腕臂形式[1],如圖4-1所示? 圖4-1 平腕臂-斜腕臂示意圖 平腕臂—斜腕臂支撐裝置由上下腕臂底座?棒式絕緣子?平腕臂?承力索底座?斜腕臂等零部件組成?平腕臂—斜腕臂支撐結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)潔?零件數(shù)更少?穩(wěn)定性更高,在新建的接觸網(wǎng)和高速接觸網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用? 4.1.2 硬橫跨 硬橫跨

47、是一鋼架結(jié)構(gòu),由硬橫跨支柱?硬橫梁?吊柱組成?與軟橫跨相比較,硬橫跨具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定?機(jī)械獨(dú)立性強(qiáng)?各股道懸掛不相互影響,站場(chǎng)懸掛形式可與區(qū)間懸掛形式一致,站場(chǎng)更加整潔美觀等諸多優(yōu)點(diǎn),在高速接觸網(wǎng)中應(yīng)用較多,但用鋼量大?造價(jià)較高? 本設(shè)計(jì)主要采用的是鋼柱硬橫跨設(shè)計(jì),由于本站場(chǎng)僅僅只是跨越四個(gè)股道,不需要采用軟橫跨,用簡(jiǎn)單穩(wěn)定?機(jī)械獨(dú)立性強(qiáng)?事故范圍小?整潔美觀的硬橫跨更為實(shí)用? 我國(guó)廣州-深圳線路采用硬橫跨支持結(jié)構(gòu),已充分顯示出高速受流質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)? 4.2 定位裝置 定位裝置系指有定位管?定位器?支持器?定位線夾?定位環(huán)以及定位鉤等零部件組成的定位結(jié)構(gòu),其主要作用是將接觸線定

48、位在受電弓取流所必須的空間位置? 定位方式是指接觸懸掛與支持定位裝置以及支柱的連接方式,支柱所處位置不同,其定位方式也就不同? 定位器從形狀上課分為直管式定位器?彎管式定位器?特型定位器等數(shù)種,一般均采用直管式定位器? 在曲線區(qū)段上,由于線路的外軌超高,機(jī)車(chē)受電弓隨之向曲線內(nèi)側(cè)發(fā)生傾斜,為避免定位器碰撞受電弓,要求定位器具有一定的傾斜度,其傾斜度規(guī)定在1:5~1:10之間? 定位器部分規(guī)格型號(hào)如表4-1所示?由下表數(shù)據(jù),結(jié)合本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)要求,可選擇定位器型號(hào)為1/2的定位管? 表4-1 直管定位器規(guī)格型號(hào)表 類(lèi)別 定位管類(lèi)型 焊接套筒形式 定位器鋼管外徑(mm) 安裝傾斜

49、度 總長(zhǎng)(mm) 單件重量(kg) 備注 直管定位器 1/2 有環(huán) 21.25 1:10 970 1.51 直線或R>1000m曲線定位 3A/4 無(wú)環(huán) 26.75 1:10 970 1.88 R≤1000m曲內(nèi)反定位 3B/4 無(wú)環(huán) 26.75 1:6 1145 2.20 軟橫跨定位 4.2.1 正定位和反定位 正定位用于直線區(qū)段或半徑在1200-4000m的曲線區(qū)段的支柱定位,如圖4-2所示? 反定位用于曲線內(nèi)側(cè)支柱或直線區(qū)段拉出值方向與支柱位置相反的支柱定位,如圖4-3所示? 圖4-2 正定位結(jié)構(gòu)圖

50、 圖4-3 反定位結(jié)構(gòu) 4.2.2 組合定位 組合定位是指在一個(gè)支柱上完成兩組以上接觸懸掛定位的定位形式?轉(zhuǎn)換柱?中心柱等的定位均為組合定位,分別如圖4-4,圖4-5所示? 圖4-4 轉(zhuǎn)換柱組合定位 圖4-5 中心柱組合定位 4.3 支柱負(fù)載計(jì)算與校驗(yàn) 柱的負(fù)載是支柱在工作狀態(tài)下所承受的垂直負(fù)載和水平負(fù)載的統(tǒng)稱(chēng)?支柱負(fù)載越大,支柱基底面處所受的彎矩也越大?支柱的負(fù)載計(jì)算,就是計(jì)算基底面處可能出現(xiàn)的最大彎矩值,其目的是根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)選擇適當(dāng)容量的支柱?我們通常所說(shuō)的支柱容量,是指支柱本身所能承受的最大許可彎矩

51、值?一個(gè)支柱容量的大小,是指承載能力的大小,它取決于支柱的自身結(jié)構(gòu)? 支柱的最大彎矩,除了與支柱所在的位置?支柱類(lèi)型?接觸懸掛類(lèi)型?線索懸掛高度?支柱跨距及支柱側(cè)面限界有關(guān)外,還與計(jì)算氣象條件有直接關(guān)系?最大彎矩可能出現(xiàn)在最大風(fēng)速?最大附加負(fù)載(覆冰)或最低溫度的時(shí)候?在計(jì)算最大彎矩時(shí),一般應(yīng)對(duì)三種氣象條件進(jìn)行計(jì)算,取其中最大值作為選擇支柱容量的依據(jù)?一般來(lái)說(shuō),支枝的最大計(jì)算彎短多發(fā)生在最大風(fēng)速及最大冰負(fù)載時(shí)? 進(jìn)行支柱負(fù)載計(jì)算時(shí),應(yīng)根據(jù)支柱懸掛類(lèi)型,按水平負(fù)載和垂直負(fù)載分別計(jì)算? (1)垂直負(fù)載 ①懸掛結(jié)構(gòu)自置負(fù)載 懸掛結(jié)構(gòu)包括支持裝置?定位裝置?絕緣部件及其他相應(yīng)懸掛零件的重量,

52、在覆冰時(shí),還應(yīng)包括冰重? ②鏈形懸掛的自重 鏈形懸掛包括承力索及接觸線的重量;在覆冰時(shí),還應(yīng)包括覆冰負(fù)載,即 (4-1) 式中,――懸掛數(shù)目; ――鏈形懸掛單位長(zhǎng)度自重負(fù)載(kN/m); ――錐形懸掛單位長(zhǎng)度覆冰負(fù)載(kN/m) ――跨距長(zhǎng)度(m)? (2)水平負(fù)載 ①支柱本身的風(fēng)負(fù)載 支柱的風(fēng)負(fù)載由下式?jīng)Q定,即: (4-2) 式中,――支柱風(fēng)負(fù)載(kN); ――風(fēng)負(fù)載體型系數(shù); ――塔身迎風(fēng)面的構(gòu)件投影面積(㎡); ――設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)速(m/s)?

53、 ②線索傳給支柱的風(fēng)負(fù)載 線索傳給支柱的風(fēng)負(fù)載包括:接觸線的風(fēng)負(fù)載;承力索的風(fēng)負(fù)載;附加導(dǎo)線(回流線?供電線及加強(qiáng)導(dǎo)線等)的風(fēng)負(fù)載; 線索傳給支柱的風(fēng)負(fù)載由下式?jīng)Q定,即: (4-3) 式中為跨距長(zhǎng)度,其實(shí)際長(zhǎng)度為支柱所在兩側(cè)跨距長(zhǎng)度之半,即?為計(jì)算簡(jiǎn)便,在直線區(qū)段取跨距最大值,在曲線區(qū)段取最大跨距允許值,而系數(shù)和分別參見(jiàn)表2-2和表3-2? ③曲線形成的水平分力 線索在曲線區(qū)段布置時(shí)呈折線形狀?在支柱點(diǎn)處因線索改變方向而產(chǎn)生指向曲線內(nèi)側(cè)的水平分力,由曲線形成的水平分力

54、 (4-4) 當(dāng)支柱兩側(cè)跨距值不相等時(shí),則 (4-5) ④之字值形成的水平分力 圖4-5 接觸線之字形布置 接觸線在直線區(qū)段時(shí)是之字形布置,因而產(chǎn)生水平分力,簡(jiǎn)稱(chēng)之字力,如圖4-5所示? 在支柱兩側(cè)的跨距,均以最大跨距考慮,對(duì)支柱形成的之字力為 sin (4-6) ⑤下錨分力 接觸線或承力索下錨時(shí),錨支對(duì)線路垂直方向?qū)a(chǎn)生水平分力,簡(jiǎn)稱(chēng)下錨分力,當(dāng)在曲線區(qū)段上時(shí),因有曲線力同時(shí)存在,與在直線區(qū)段上時(shí)的求法不盡相同,應(yīng)分別確定?錨支水平分力的大小可以用求之字水平力

55、的方法確定? 直線區(qū)段上的下錨水平分力: (4-7) 若為同側(cè)下錨,轉(zhuǎn)換支柱所受的下錨水平分力為: (4-8) 若為異側(cè)下錨,轉(zhuǎn)換支柱所受的下錨水平分力為: (4-9) 式中?的取值視錨段關(guān)節(jié)的類(lèi)型而異? 對(duì)于非絕緣轉(zhuǎn)換支柱: (4-10)

56、 (4-11) 對(duì)于絕緣轉(zhuǎn)換支柱: (4-12) (4-13) 式中,代表支柱側(cè)面限界;表示錨柱地面處寬度? 在曲線區(qū)段上的下錨水平分力 在曲線區(qū)段上,對(duì)于轉(zhuǎn)換支柱的受力參考直線區(qū)段上下錨水平分力公式,并考慮錨柱在曲線內(nèi)外側(cè)的位置可得: (4-14) 式中,負(fù)號(hào)表示轉(zhuǎn)換支柱和錨柱同時(shí)位于曲線側(cè)的情況;正號(hào)表示因下錨而產(chǎn)生之水平力與曲線力方向一致?則轉(zhuǎn)換支柱所受的總水平力為:

57、 (4-15) 中間支柱?轉(zhuǎn)換支柱及錨支柱等由于懸掛的數(shù)目不一樣,受力條件也不盡相同,因此,支柱的計(jì)算負(fù)載也是不相同的?為了經(jīng)濟(jì)合理地使用支柱,應(yīng)該是承受負(fù)載大時(shí)使用大容量的支柱;負(fù)載小時(shí)使用小容量的支柱?各種支柱的負(fù)載除與懸掛條件有關(guān)外,還受氣象條件的影響?在選擇支柱之前,對(duì)不同類(lèi)型的支柱應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定其負(fù)載?進(jìn)行支柱負(fù)載計(jì)算時(shí),一般是先假定一個(gè)已知的支柱類(lèi)型?根據(jù)懸掛結(jié)構(gòu)和氣象條件,進(jìn)行各力的分析計(jì)算,找出各力的力臂關(guān)系,求出各力對(duì)支柱地面處的力矩之和,則此總力矩即為選據(jù)支柱容量的依據(jù)[3]? 4.3.1 中間柱容量校驗(yàn) 假設(shè)中間支柱型號(hào)為,跨距為60m?

58、 相關(guān)參數(shù)的確定及計(jì)算: 支柱地面以上的高度H=8.7m; 接觸線至地面的高度Hj=6450mm; 接觸懸掛的結(jié)構(gòu)高度h=1400mm; 承力索至地面高度Hc=Hj+h=6450+1400=7850mm; 支柱的側(cè)面限界CX=2.5m; 懸掛點(diǎn)至支柱中心水平距離Z H38支柱的a=267mm,拉桿長(zhǎng)度為1600mm,則: (4-16) 接觸懸掛垂直負(fù)載Qg,包括承力索?接觸線?吊弦線夾和冰負(fù)載重量? (4-17) 接觸懸掛支持及定位裝置負(fù)載Q0 腕臂?拉桿?定位管為正定位管?定位器為型號(hào),XWP2-6型懸式絕緣子

59、質(zhì)量為5.5kg,QBN1-25型質(zhì)量為16kg則: (4-18) 支柱的風(fēng)負(fù)載 支柱的受風(fēng)面積F為2.04m2,為25? (4-19) 接觸線風(fēng)負(fù)載 (4-20) 承力索風(fēng)負(fù)載 (4-21) 接觸線之字力 (4-22) 找出各力對(duì)支柱地面中點(diǎn)處的力臂,求出力矩,合力矩之和即為所計(jì)算的支柱負(fù)載? (4-23) 因此,選中間柱為是符合設(shè)計(jì)要求的? 4.3.2 轉(zhuǎn)換柱容量校驗(yàn) 假設(shè)支柱型號(hào)為,跨距為65m (1) 相關(guān)參數(shù)的確定和計(jì)算 支柱的側(cè)面限界

60、CX=2.6m; 懸掛點(diǎn)至支柱中心水平距離Z H78支柱的a=413mm,拉桿長(zhǎng)度為1600mm,則 (4-24) 接觸懸掛垂直負(fù)載Qg (4-25) 接觸懸掛及定位裝置負(fù)載 (4-26) 接觸線風(fēng)負(fù)載 (4-27) 承力索風(fēng)負(fù)載 (4-28) 支柱的風(fēng)負(fù)載 支柱的受風(fēng)面積F為2.11m2,K為1.3,為25? (4-29) 接觸線之字力 (4-30) 承力索之字力 (4-31) 下錨支接

61、觸線的下錨力 (4-32) 下錨支承力索的下錨力 (4-33) 接觸線曲線力 (4-34) 承力索曲線力 (4-35) 另外,其它參數(shù)同中間柱參數(shù)相同? 找出各力對(duì)支柱地面中點(diǎn)處的力臂,求出力矩,合力矩之和即為所計(jì)算的支柱負(fù)載 (4-36) 因此,選轉(zhuǎn)換柱為是符合設(shè)計(jì)要求的? 4.3.3 錨柱容量校驗(yàn) 假設(shè)支柱型號(hào)為,跨距為65m? (1)相關(guān)參數(shù)的確定和計(jì)算 查表得,H48-250支柱的a=400mm,拉桿長(zhǎng)度為1600mm? 懸掛點(diǎn)至支柱中心水平距離 接

62、觸懸掛垂直負(fù)載Qg,包括承力索,接觸線,吊弦線夾重量? (4-37) 接觸懸掛支持及定位裝置負(fù)載Q0=0.38kN 接觸線風(fēng)負(fù)載 (4-38) 承力索風(fēng)負(fù)載 (4-39) 支柱的風(fēng)負(fù)載P0 支柱的受風(fēng)面積F為2.21m2,查表得,K為1.3,為25? (4-40) 接觸線之字力 (4-41) 承力索之字力 (4-42) 接觸線曲線力PRj (4-43) 承力索曲線力PRc

63、 (4-44) 墜陀傳遞的拉力 找出各力對(duì)支柱地面中點(diǎn)處的力臂,求出力矩,合力力矩之和即為所計(jì)算的支柱負(fù)載,即: (4-45) 通過(guò)對(duì)支柱容量的校驗(yàn),所選擇的支柱容量符合設(shè)計(jì)的技術(shù)要求? 第5章 表格欄及相應(yīng)說(shuō)明 完成跨距劃分?支柱編號(hào)?錨段劃分后?拉出值確定后就可以繪制CAD平面圖了對(duì)于CAD平面圖不光要有以上內(nèi)容還要有相關(guān)的表格和說(shuō)明,包括側(cè)面限界?支柱類(lèi)型?地質(zhì)條件?基礎(chǔ)選擇?和安裝圖號(hào)?同時(shí)要在CAD圖上列出所有選擇的器件的型號(hào)和使用的數(shù)量? 5.1

64、 側(cè)面界限 側(cè)面限界是要確定支柱的橫向位置,實(shí)際上是在跨距已確定的情況下,確定支柱的絕對(duì)坐標(biāo)? 為了確保行車(chē)安全,要求接觸網(wǎng)支柱及其他電氣裝置的建筑物不得侵入《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定的鐵路接近限界?根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路建筑限界》國(guó)際GB146.2建筑接近限界的規(guī)定,直線上建筑接近限界寬度為2440mm?但在機(jī)車(chē)走行線上允許降為2000mm? 目前在設(shè)計(jì)中,有接觸網(wǎng)支柱內(nèi)緣至線路中心線的距離,習(xí)慣上被稱(chēng)為“支柱側(cè)面限界”,用符號(hào)CX表示?實(shí)際上,為安全起見(jiàn),支柱側(cè)面限界的設(shè)計(jì)取值比建筑接近限界的規(guī)定值要大,其常用值見(jiàn)表5-1? 表5-1 支柱側(cè)面限界選用表 曲線半徑(m) 200

65、300~599 600~1000 >1000 ∞ 曲線外側(cè)限界(m) 2.850 2.70 2.60 2.60 2.50 曲線內(nèi)側(cè)限界(m) 3.10 3.10 2.80 2.70 — 對(duì)于軟橫跨支柱,側(cè)面限界一般取3.0m,位于基本站臺(tái)上時(shí),取6.0m?軟橫跨支柱的側(cè)面限界比腕臂柱大,不是因受建筑接近限界的限制?而是為了照顧到車(chē)站的美觀以及客流行人的方便,同時(shí)也是因安全檢修的需要,其橫向承力索及定位繩上的絕緣子串尾端至支柱內(nèi)緣需保持有600mm以上的距離? 5.2 支柱類(lèi)型 在支柱類(lèi)型欄內(nèi)要標(biāo)明每一個(gè)支柱的材質(zhì)?型號(hào)?容量?高度及數(shù)量?支柱從材質(zhì)上又有鋼支

66、柱和鋼筋混凝土支柱? 本設(shè)計(jì)所需用的支柱型號(hào)為: (1)錨柱: (2)轉(zhuǎn)換柱: (3)中間柱: (4)鋼柱: 5.3 地質(zhì)情況 在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的平面圖上要清晰的標(biāo)明沿線路的地質(zhì)情況?因?yàn)橹е裨O(shè)地點(diǎn)?基礎(chǔ)的穩(wěn)固程度與地質(zhì)情況有密切關(guān)系,不同的地質(zhì)情況表明其承壓力不同?因此,選擇鋼柱基礎(chǔ)的類(lèi)型及鋼筋混凝土支柱的橫臥板類(lèi)型和數(shù)量都與該支柱埋設(shè)的地質(zhì)情況有關(guān),即和該地段的土壤類(lèi)型(砂性土?粘性土?碎石土和巖石地段等)及線路狀態(tài)(挖方?填方)等有關(guān)?不同的土壤種類(lèi),其承壓力不同?在相同支柱容量情況下,所選擇的基礎(chǔ)類(lèi)型(或橫臥板的類(lèi)型與數(shù)量)也有差異?土壤的承壓力有以下兩種表示方法: (1)允許承壓力[R] 土壤的允許承壓力,表示土壤基本力學(xué)性質(zhì),也就是土壤承載能力的大小?如,其中負(fù)號(hào)“-”表示該區(qū)段挖方,正號(hào)“+”表示填方? (2)安息角[] 土壤的安息角是表示砂性土的自然坡度角,它與砂性土的內(nèi)摩擦角相接近,在一定程度上可以表示土壤的抗剪強(qiáng)度,所以在習(xí)慣上也可以用安息角表示土壤承壓力,如,其中正?負(fù)號(hào)與前述意義相同?在接觸網(wǎng)下部工程中,也常用安息角表示地質(zhì)條件,因