石家庄铁道大学四方学院毕业设计
第1章 绪 论
1.1 课题研究目的意义
接触网在供电回路中起着十分重要的作用，直接影响着电气化铁道的运行可靠性，因此必须使接触网始终处于良好的工作状态，安全可靠的向电力机车供电，对于保证铁路运输畅通无阻有着极为重大的意义。
接触网运行的特点是在露天条件下始终与电力机车受电弓相接触取流，工作条件恶劣且无备用设备，根据现场设备故障统计，由于接触网故障对铁路行车造成的影响平均时间在4小时左右，因此关于接触网的研究维护具有非常重要的价值。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
目前，接触网检测系统以意大利和德国研制的装置最具代表性。从系统结构看，意大利和奥地利接触网检测设备比较接近，称为非接触式检测方式，主要强调接触网几何参数的测试；法国、日本和瑞士研制的接触网检测设备与德国比较接近，称为接触式检测方式，主要强调弓网动力学参数的测试。
意大利的接触网检测主要采用激光照射，伺服跟踪、图像处理技术，对非接触式检测的动态拉出值和导线高度测量较准；但不能测试接触网动力学参数，且因其图像处理计算量很大，也不能适应高速铁路接触网在线测试。
德国接触网检测侧重对接触压力和硬点测量，优点是所获得的动力学参数较为准确，能够对弓网接触状况做出最直观的评判；而缺点是测试项目不全、杆位定位不准、通过压力传感器测试得到的拉出值在高速下误差较大、数据报表和测试曲线表现形式不适合中国国情，且价格昂贵。
日本的接触网检测，突出对弓网离线、接触线磨耗的测量。很早就研制出可在100km/h速度下检测接触网导线高度、拉出值、定位器坡度、支柱号和跨距的检测车。
1.2.2 国内研究现状
根据《中国铁路中长期发展规划》，到2020年，为满足快速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及
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四个城际快速客运系统。建设客运专线1.2万公里以上，客车速度目标值达到每小时200公里及以上。高速铁路必将成为未来中国客运运输的骨干。
而我国的接触网检测技术研究始于20世纪60年代，并在20世纪80年代，自行研制出主要用于检测接触线高度和拉出值等参数测量的接触网检测车。作为突出代表的是西南交通大学研发的JJC系列接触网检测车，在实际运用中取得了较好的效果。优点是其对动态拉出值和导线高度的非接触式检测比较准确、压力和硬点检测比较准确、定位准确、数据报表和测试曲线表现形式适合中国国情且价格低。缺点则在于轨道静态检测不准确、定位坡度定量检测盒磨耗检测误差比较大。
1.3 论文研究内容
根据题目的设计要求，研究内容应该分为设计计算、设备选择、技术校验，最后应该再有平面设计图。
那么首先是设计计算，应为接触网是一种复杂的供电设备。为了保证安全运营，使之既具有经济性，又有一定的可靠性，所以要进行一定的数据计算。包括负载计算，悬挂的拉出值，根据风偏移确定跨距，安装曲线,支柱负载等的计算等。
其次是设备选择，接触网有许多的电气设备和机械设备，应该广泛调查，择优购买。这时就应该根据所得的计算数据，选择合适的设备，比如支柱，接触线，定位装置，绝缘子，承力索等等一系列的必要设备。
再次是技术校验了，技术校验是为了保证设计的接触网部分能正常，安全的应用在各种环境下，因此，要进行一些技术校验，比如基础，腕臂，支柱，线索悬挂等部分的机械强度和稳定性的校验。
最后，要根据所选设备的型号，与设计计算得来的数据，完成平面设计图，最好用CAD作图，简单明了，方便快捷。
由于是站场CAD图且只有一个锚段，因而该图还应该画出站场咽喉区的放大图，同时应该注意各支柱的摆放位置，最后，还应该对布置图进行适当的说明与备注，标明各个线，符号的意义，才算完成。
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第2章 气象条件及负载计算
2.1 气象条件
接触网是置于铁路沿线的供电装置，它要经受一切自然条件的影响，气象资料是接触网设计最原始，也是最重要的资料。气象资料齐备与否以及它所选择的数值是否合适，对接触网的设计质量有很大影响。
为设计工作的方便，我国在1972年进香的全国社稷规范改革中，将全国划分为九个标准气象区。表2-1所列的九个区域大体所属范围划分如下：
Ⅰ区为南方沿海易受台风影响地区，如浙江，福建东部，广东，广西沿海地区等； Ⅱ区指华东大部分地区，包括安徽，山东，江苏大部分地区；
Ⅲ区包括西南不的非重冰地区，以及福建，广东等受台风影响较弱的地区； Ⅳ区包括西北搭补风地区，华北及京，津，唐等地区； Ⅴ区适用于华东，中南和西南三个地区的广大山区； Ⅵ区指湖北，湖南，河南，以及华北平原的大部分地区；
Ⅶ区适用于寒潮风很强的地带，如东北大部分地区，河北承德，张家口一带； Ⅷ区适用于覆冰严重的地区，如上冻，河南的大部分地区，湘中粤北重冰地带； Ⅸ区指云贵高原重冰地区[2]。
表2-1 典型标准气象区
气象区计算条件
最高
大气 温度 （℃）
最低 覆冰 最大风速 安装 大气过电压 内部过电压年平均气温
最大风速
风速 （m/s）
覆冰 安装 大气过电压 内部过电压
覆冰厚度（mm） 覆冰的密度(kg/m3)
—
5 -5
-10 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ +40
-10 -20 -10 -20 -40 -20 -20 — -5
+10 +10 -5 -5 +10 -5 -5 -5 -5 0 0 -5 -10 -5 -10 -15 -10 -10
+15 +20 +15 +15 +10 +15 +10 35
30
25 10
10
15 5
5
10 900
10
10 10 15
20
0.5×最大风速（不低于15m/s）
25
30
25
-5 30 15
+10 +10 30
30
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
3
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2.2 接触悬挂类型
接触网的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。
简单接触悬挂(简称简单悬挂)系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。简单悬挂分为未补偿简单悬挂和加补偿简单悬挂及吊索式简单悬挂。
链形悬挂是一种运行性能较好的悬挂形式。减小了接触线在跨距中的驰度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。
链形悬挂根据线索两端的下锚方式，可分为下列几种形式： (1)未补偿简单链形悬挂
这种悬挂方式的承力索和接触线两端无补偿装置，均为硬锚。因此，在温度变化时，承力索和接触线的张力弛度变化较大，一般不采用。
(2)半补偿链形悬挂
半补偿链形悬挂分为半补偿简单链形悬挂与半补偿弹性链形悬挂，在半补偿简单链形悬挂中，接触线两端设补偿装置，承力索两端为硬锚。这种悬挂只用于行车速度不高的车站侧线和支线上。
半补偿弹性链形悬挂和半补偿简单链形悬挂的区别在于支柱定位点处吊弦形成的不同。这种悬挂方式用于行车速度不超过100km/h的线路上。
(3)全补偿链形悬挂
全补偿链形悬挂，即承力索和接触线两端下锚处均装设补偿装置。全补偿链形悬挂也分为全补偿简单链形悬挂和全补偿弹性链形悬挂[1]，如图2-1所示。
图2-1 简单链型悬挂
(4)分析选择
未补偿简单悬挂，没有补偿装置，张力和驰度会随温度变化较大，不利于安装和线索保护，所以此次设计不选择该方式。
半补偿链形悬挂在温度变化时承力索驰度的变化会使吊弦上端产生上、下位移，而吊弦下端随接触线发生顺线路方向偏斜，不利于机车高速运行，所以不选择。
全补偿链形悬挂没有上述两种悬挂方式的缺点，且有利于机车的高速取流，所以
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选择全补偿链形悬挂。但全补偿链形悬挂包括全补偿简单链形悬挂和全补偿弹性链形悬挂。
两者相比简单链形悬挂结构简单，造价便宜，运行、检修经验丰富。而弹性链形悬挂比简单链形悬挂有更好的弹性均匀性，但其施工和检调比链形悬挂复杂。两相比较，选择更经济，安装检修更方便的全补偿简单链形悬挂。
目前，世界各国为满足高速受流的要求，都根据自己国家高速铁路规划的动力设置(动力集中式或动力分散式)和受电弓的结构及性能的不同，而采用了不同的悬挂类型。
2.3 负载计算
本次设计为大沙坪车站接触网的平面布置图设计，车站位于兰州附近，属于西北地区，海拔平均高度1520米，年平均气温11.2℃,极端最高气温30℃,极端最低气温-21.6℃，最冷月平均气温-3.1℃,年平均降雨量576.5mm，年平均蒸发量1919mm，最大风速20.7m/s,平均相对湿度60.4%，最大积雪深度43.1cm，累年平均风速2.6m/s，最大土壤冻结深度101cm，因此为第Ⅳ气象区，根据上表可得出基本数据。即：
b?5mm (2-1)
vb?10m/s (2-2) vmax?25m/s (2-3) dc?12.5mm (2-4)
A?B?12.9mm (2-5)
又线索型号为：JTM-95+CTAH-120， 则可知其自重：
gj?10.82?10?3kN/m (2-6) gc?8.49?10?3kN/m (2-7) gd?0.5?10?3kN/m (2-8)
故垂直负载为：
(1)接触悬挂无冰无风时的单位负载
q0?gc?gj?gd?19.81?10?3kN/m (2-9)
(2)接触悬挂在覆冰时的各类单位负载 ①承力索单位冰负载
gcb???rb?b(b?dc)gH?10?9?2.43?10?3kN/m (2-10)
②接触线单位冰负载
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