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1102 姓 名： 学 号： 指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2014 年7月 4日
接触网工程课程设计报告
1基本题目
1.1题目
高速电气化铁路接触网悬挂模式设计 1.2题目分析
接触网性能的优劣直接影响着受流质量，并最终影响到列车的行车速度与安全。目前主要的悬挂方式有：以日本为代表的复链型悬挂、以德国为代表的弹性链型悬挂及以法国为代表的简单型悬挂。我国京沪高铁采用了简单悬挂。可见简单悬挂已足以满足高速电气化铁路的要求。以下将对常见的三种悬挂方式做一对比，并类比京沪高速电气化铁路接触悬挂作简要设计。
2高速电气化铁路悬挂类型设计
2.1不同类型悬挂模式的比较 2.1.1简单链型悬挂
简单链型悬挂结构简单，造价较便宜，不仅一次性投资减少，而且运营费用有所降低，但火花趋于严重，法国自己也承认，是以牺牲有限的受流质量换取经济利益，同样的条件下接触线的寿命有所缩短。
图1 简单链型悬挂简图
2.1.2弹性链型悬挂：
德国电气化铁路采用弹性悬挂，代表类型为Re250型及Re330型，它们分别适应的速度为250km/h和330km/h。弹性悬挂带有弹性吊索，弹性吊索的计算需要相当精确的计算和一套严格的施工程序，其调整工作相当繁琐。
图2 弹性链型悬挂简图
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2.1.3复链型悬挂
日本采用复链悬挂，主要是该方式于日本有着特殊优势，受流稳定性及风稳定性都较为优越，弹性均匀度较好。日本在动力配置方面属于动力分散式，四拖四动的摩托车组；同时，日本是个岛国，风速普遍较大，这是采用复链的原因。但复链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升，而且会造成接触网较大的接触磨耗，进而影响使用寿命；而且这种悬挂方式一次性投资太大，结构复杂、组成零部件太多，导致接触网运营的维修费高昂，发生事故时抢修难度大、运输中断时间长。
图3 复链型悬挂简图
3关于简单悬挂受流问题的研究
3.1基本假设
（1）由于只关注受流问题，所以只关注接触悬挂铅直方向的振动，水平方向的
受力及形成的偏移忽略；
（2）接触线或承力索在质量上所占比重较大，吊弦质量较小，所以把吊弦当成
一个弹性连接体，其质量被分到两头固定的端点；
（3）把腕臂简化成一个具有一定质量、一个自由度的弹簧质量系统； （4）由于不考虑横向振动，定位器可认为是附加于接触线上的集中质量 （5）承力索和接触线具有相同的力学性质。
根据以上假设，利用振动分析法将承力索与接触线的位移表示成：
yc?Am?t?sin?m?x/L?
yj?Bm?t?sin?m?x/L?
式中 Am表示承力索第m项振动幅度； Bm表示接触线第m项振动幅度； x表示x轴向的计算长度。
4复链、简单及弹性悬挂的技术经济比较：
（1）简单悬挂静态弹性不均匀度较大，导致受电弓运行轨迹的平缓度较差，当接
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触线设置适当的预留弛度时可以得到明显的改善。简单悬挂的结构最为简单，投资最省，施工调整、运营维护及事故抢修较容易。
（2）弹性悬挂静态弹性不均匀度较小，受电弓的运行轨迹也较为平缓。但接触网的平均抬升量大，稳定性较差，需要专门的安装测试工具，施工调整及事故抢修难度大。
（3）复链型悬挂静态弹性不均匀度最小，受电弓的运行轨迹最平缓。但投资较高，结构比较复杂，施工调整及事故抢修难度大。
5不同类型悬挂弓网受流质量
（1）德、法、日三国对离线率及离线电弧的控制均较严格，离线率不超过5%，一次离线时间不超过200ms。
（2） 提高接触线的波动传播速度，是提高列车运营速度的最有效途径。 （3）简单悬挂、弹性悬挂以及复链型悬挂对于时速300km/h均可以满足受流要求。
6 分析计算
对于高速电气化铁路接触线型号的选择应该考虑以下几个方面：
（1增大接触线的张力，它可以提高接触线的波动速度继而提高列车的运行速度，同时还可以增加两个附加效果：第一可以相应的限制高速运行时的动态抬升量，第二可以提高弹性系数的不均匀度，从而使弹性在整个区间趋于一致，大大降低了弹性不均匀系数。
（2）限制接触线的横截面积，增大接触线的横截面积可以有效提高拉断力，增大载流量，但过大的横截面积会带来波动速度降低的影响。 （3）提高接触线的导电率。在有限横截面积条件下，提高载流能力的途径是尽量提高导电率。
（4）增强耐磨耗能力。选择耐磨性能好的材质，有效延长接触线的使用寿命是普遍关心的问题。与耐磨性相关联的另一个问题是耐腐蚀性能，特别是在沿海及空气湿度较大及酸雨地区更为重要。
（5）尽量选择铜合金材质。目前各国都十分重视新型铜合金接触线的开发与研制。采用合金的目标是提高接触线的抗拉强度、耐磨耗性能及高温软化性能。实验表明，在铜合金内不管渗进什么金属，都会相应提升其电阻率，所以研制高强度及耐磨性能好的铜合金接触线，是以牺牲导电性能为代价的。
综上此次设计中选择的接触线型号为锡铜接触线（SnCu-150）,额定张力25kN。
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锡铜线的机械和电气、物理参数相当，锡铜线可连铸连轧，加工较容易。
第二是选择承力索的型号，承力索要求与接触线相近，所以该设计中选用(BzII-116)，张力20kN。
第三是对于吊弦型号的选择，高速接触网悬挂中，采用整体式吊弦，吊弦型号BzII10,同时增加了相应的吊弦密度，进过计算优化，吊弦间距以8~12m为宜。 第四是弹性辅助索，变Y型弹性辅助索的作用是改变悬挂点区域内的弹性性能，使整个跨局内的弹性趋于一致。本设计中采用的弹性辅助索型号为BzII35。
根据CP?T/m??/?
v???CP
取列车实际运行速度 v=260.00(km/h)
CP?v/? =400.00(km/h)
查资料得m=1.07（kg/m）
Tj?CP?m=?400?3.6??1.07?13.21（kN）
22其中T为接触线的张力，m为接触线单位长度的质量，?为接触线的应力，?为接触线线密度，?为无量纲系数，一般取0.65~0.70。如表1所示为京沪高铁接触悬挂的主要技术参数。
表1 京沪高铁接触悬挂技术参数
名 称
接触线 CuMg (mm2） 接触线张力 （KN） 承力索 BzⅡ(mm2) 承力索张力（KN） 最短吊弦（mm）
量 值 150 15 65 15/8.5（出站） 600/500/350
名 称 最大跨距（m） 正线相邻跨距之比 结构高度（mm） 接触线高度（mm）
补偿装置
量 值 63 1.15:1 1400 5650/6000 铝合金大滑轮装置
7张力补偿设计
张力补偿装置的作用是补偿线索内的张力变化，使张力保持恒定。因为温度变
化时，接触线和承力索会发生伸长或缩短，从而使线索内张力发生变化，从而影响接触线和受电弓弛度发生变化。张力补偿装置的作用就是为使承力索及接触线
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