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1、绪 论,第一节 接触网的基本要求,接触网是电气化中所提到的主要供电装置之一，其功用是通过它与受电弓的直接接触，而将电能传送给电力机车。接触网最早出现的形式是利用钢轨供电。随着电压的提高、运输量的增大、技术的不断改进以及对人身安全的严格要求等，使接触网的结构逐渐发展成为目前广泛采用的架空式接触网。地下铁道由于受空间条件的限制，一般采用接触轨式接触网。但是近年来，随着电压的升高，也在采用架空式的刚性悬挂或软索式悬挂。,back,接触网是一种无备用的户外供电装置，经常受冰、风等恶劣气象条件的影响，一旦损坏将中断行车，会给运输工作带来损失。所以，一个好的接触网应满足以下要求： （1）接触悬挂应弹性均匀
2、、高度一致，在高速行车和恶劣气象条件下，能保证正常取流。 （2）接触网结构应力求简单，并保证在施工和运营检修方面具有充分的可靠性和灵活性。 （3）接触网的寿命应尽量长，具有足够的耐磨性和抵抗腐蚀的能力。 （4）接触网的建设应注意节约有色金属及其它贵重材料，以降低成本。,第一节 接触网的基本要求,back,接触网的研究内容:,第一节 接触网的基本要求,新材料、新技术的应用； (2) 结构和零部件的优化； (3) 接触网设计标准及设计技术； 接触网施工标准及施工工法和工艺； 高速弓网受流理论； 接触网运营管理标准与维护技术； 接触网检测技术； 接触网与环境关系研究。,back,接触网理论及其体系结
3、构: 接触网理论是指建立在数学、力学、机械学、电工学、材料学、环境学等基础学科之上的关于接触网结构优化、弓网受流、设计施工、运营检测的技术和方法。 接触网的理论体系包括基础知识、弓网关系、设计施工技术、运营维护技术、检测及评判技术、新材料及其应用技术、结构优化技术、环境关系等八个理论子系统。,第一节 接触网的基本要求,back,第二节 接触网的组成和分类,电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电力机车，而又从电力机车经钢轨（称轨道回路）、回流线，流回牵引变电所。由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络，称为牵引网。接触网是牵引网中的重要环节。 接触网按其结构可分为架空式和接触轨式。前者
4、用于铁路干线、城市地面和工矿地面的电气化铁道，后者多用于地下铁道。 本门课程主要研究的是架空式接触网。,back,（如图所示）,架空接触网系统包括： 所有架空接触网导线和线索，包括承力索、接触线和回流线、接地线、防雷线、馈电线以及安装在同一支持装置上的加强线。 基础、支持结构以及夹持、支撑、调整和绝缘接触线和导线的其它部件。 安装在线路同一支持装置上的开关机构、监视和保护设备。,第二节 接触网的组成和分类,back,（如图所示）,接触轨系统是设置在车辆侧面或者下方，由导电轨组成的，向受流器传输电能的接触网。 用于电气化铁道牵引的接触网系统结构图：,第二节 接触网的组成和分类,back,架空接触
5、网系统： 架空接触网是设置在车辆限界顶部上方或侧面，通过车顶受流装置向车辆供电的接触网。 架空线是通过绝缘子或其它适当方法悬挂在地面上方的电力裸线。 接触线是接触网系统中与受流器接触的部分。 接触网区和受电弓区是指在合理的范围内，接触线断线或受电弓离线时架空线和带电受电弓要保留的区域。 接触网类型是根据设计特性和性能对接触网的说明，如弹性链形悬挂。,第二节 接触网的组成和分类,back,接触网标准设计是架空接触网符合实际要求的特定形式的名称，如：DB（德国铁路）的Re200型接触网设计。 馈电线是指安装在接触网旁同一支持结构上的用来向相邻供电区段供电的架空导线。 加强线是指安装在接触网旁的并在
6、一定距离内与其链接以提高导电有效面积的架空导线。 旁路馈电线（捷接线）是指在旁路特定开关区段（如铁路单线路段上的车站）上保证连续供电的导线。 支持装置是指承载和调整导线和与之相关的接触网绝缘零件的部件。,第二节 接触网的组成和分类,back,回流回路包括所有在正常运行和故障时为牵引电流形成导电回路的导电部件。 回流回路包括： 走行轨； 回流轨； 回流线； 接地线； 回流电缆； 导通回流的所有其它部分。,第二节 接触网的组成和分类,back,轨道回流系统是指将走行轨作为牵引电流回流线和故障电流导线的系统。接地线是指将支持装置接地的金属绞线，如果发生绝缘故障可起到保护人员和设备的作用。纵向跨距或跨
7、距是指沿形式轨道方向上的相邻两支柱间的距离。 锚段长度是指接触网相邻的两终端间的距离。 自动补偿装置是在规定温度范围内自动维持接触网恒定张力以补偿因温度变化而产生的接触网长度变化的装置。 半个补偿锚段长度是用来说明中心锚结点和补偿装,第二节 接触网的组成和分类,back,置间接触网长度的术语。中心锚结点是指大致在锚段中间、沿走行轨道方向固定架空接触网的点，以保证到新不朝锚段的一端移动。,第二节 接触网的组成和分类,back,第二节 接触网的组成和分类,架空柔性接触网,back,第二节 接触网的组成和分类,接 触轨 式 接 触 网,侧 磨 式 接 触 轨,上磨式 下磨式,back,第三节 接触网
8、的发展趋势,接触网的发展方向,back,第一章 接触网的设计组成和计算条件,第一节 引 言,架空柔性接触网:,基础,支柱,支持装置,接触悬挂,定位装置,back,第一节 引 言,接触网的理论体系包括基础知识、弓网关系、设计施工技术、运营维护技术、检测及评判技术、新材料及其应用技术、结构优化技术、环境关系等八个理论子系统。,back,目标和程序： 设计的目标是根据特定条件，如技术条件、线路参数和 用户要求等编制特定的电气化工程设计文件。这些文件使架 空接触网系统的安装及运营能满足特定线路所要求的运行性 能。 架空接触网设计一般包括三个阶段： 初步设计； 技术设计 施工设计；,第二节 接触网的设计
9、目标和程序,back,初步设计： 初步设计的目的在于解决电气化铁路的规模，确定主要 技术标准和主要设计原则及配合关系，进行经济技术比较和 拟定主要工程预算。初步设计文件经鉴定后，作为技术设计 和国家控制建设项目投资的依据。 初步设计是根据国家下达的“设计任务书”进行的。初 步设计阶段完成的主要技术文件为技术说明书和若干装配示 意图。 首先进行初步设计调查。初步设计调查将架空接触网系 统各种不同方案进行必选，同时也确认所有附加基础设施,第二节 接触网的设计目标和程序,back,工程，如线路布置，隧道、桥梁等的特性要求。此阶段还需 要审查牵引供电工程与其他设备如信号系统设备的兼容性。 初步设计调查
10、提出技术解决方案，如架空接触网系统的 类型、线路平面图不知的落实，隧道和桥梁结构的变更方案 以及竣工时间和投资预算。在初步设计调查提供的数据基础 上完成初步设计说明书。 初步设计说明书主要包括以下几方面： （1）确定主要技术条件、主要设备类型； （2）提出主要工程数量，材料、设备数量。 初步设计说明书中应附有必要的安装示意图。,第二节 接触网的设计目标和程序,back,第二节 接触网的设计目标和程序,技术设计： 技术设计的目的，在于进一步补充、完善和修改初步设 计，或者解决、说明初步设计鉴定中提出的各类问题，它是 对初步设计的深化和完善。技术设计应包括三个方面：技术 说明书，附表，附图。 技术
11、设计在接触网设计中应做到设计的内容齐全、选择 的设备优良、采用的技术先进。,back,施工设计： 施工设计是根据已批准的技术设计文件进行，应完成全 部施工图纸，并作为接触网工程施工的依据。在施工设计阶 段，如因情况变化，发生技术标准与技术设计确定的技术原 则或鉴定意见不符时，应报相关主管部门批准。技术设计的 图纸，在施工中不再变动时，允许添加绘图坐标后最为施工 图。施工设计应完成的文件有以下三部分： （1）施工图设计说明书； （2）附件及附表； （3）附图。,第二节 接触网的设计目标和程序,back,一、气象区：我国标准典型气象区(九个标准气象区） 二、气象条件的确定： （一）最大风速 （二）
12、最高温度 和 最低温度 （三）最大风速出现时的温度 （四）接触线无线弛度时的温度 （附图2）（附图3） （五）吊弦处于正常位置时的温度 （六）覆冰厚度 b,第三节 接触网的设计气象条件的确定,back,单位负载 的计算,负载计算在接触网计算中的重要性性,单位负载的分类及其计算方法,back,第四节 接触网的设计单位负载的计算,负载计算在接触网计算中的重要性： 电力牵引接触网的设施会受到机械、电气、气象等方面 的荷载和应力的影响。为确保电能可靠传送到牵引车辆，接 触网设施必须承受规定极限内的所有的荷载和应力，并符合 相关的标准要求如：IEC60913和-3 IEC是国际电工委员会 (Intern
13、ational Electrotechnical Commission)的缩写 ， 中国铁路标准（GB）铁道部部标准（TB）等相应的设计标准。,可以说：单位计算负载的计算是整个接触网设计计 算的基础。,back,第四节 接触网的设计单位负载的计算,单位负载的分类及其计算方法： 定义：单位计算负载是指每米接触悬挂的自重以及冰、风在 其上形成的附加负载。 分类： 根据负载的作用方向，计算负载分为：垂直负载，水平 负载。 垂直负载包括：承力索和接触线的单位自重、覆冰重 量、吊弦均布重量； 水平负载包括：覆冰时的风负载、最大风速时的风负载。,第四节 接触网的设计单位负载的计算,back,实际上，作用于
14、接触悬挂上的负载是二者的矢量和， 称为合成负载。 合成负载包括：悬挂在无冰无风时的单位合成负载、在 覆冰时的单位合成负载、在最大风时的单位合成负载。 从载荷的变化情况可分为：永久负载和可变负载。永久 负载包括：线索、腕臂、绝缘子及其附件、结构构件等的自 重，线索张力引起的负载，土压力等。可变负载包括冰、风 等负载。,第四节 接触网的设计单位负载的计算,back,自重负载计算： 首先，在负载计算中，垂直负载和水平负载均认 为是沿跨距均匀分布。 自重负载是由线索、导线、绝缘子、线夹、吊弦和零件 的自重或净重产生的，它们被作为一个整体，即线索单位长 度重力负载g ，采用平均悬挂间距进行计算： g =
15、sgH 10-9 g 线索单位长度重力负载（kN/m） s 线索的横截面积（mm2） 所求线索的密度（kg/m2 ）（伽玛） gH 自由落体重力加速度9.81（m/s2）,第四节 接触网的设计单位负载的计算,back,冰负载计算： 接触网线索和设备覆冰与否，应视电气化线路所在地区 的实际情况而定，根据研究，我国的覆冰重点地区在西南的 云贵川和湖南湖北等省份。覆冰地区一般选取-5为线索覆 冰时的温度。 线索覆冰厚度不得小于该地区实际观测到每五年一遇的 最大冰厚。覆冰考虑为圆筒形沿导线表面等厚度分布,不考 虑导线截面的不规则形状,设计资料中只给出承力索覆冰厚 度。,第四节 接触网的设计单位负载的计
16、算,back,接触网计算时一般不考虑吊弦及其线夹的覆冰载荷,考虑 到受电弓滑板运行中的刮冰作用,计算接触线冰厚时应折算 为承力索覆冰厚度的一半。 线索覆冰的密度因地区和结冰情况不同而异,为统一起见, 一般取为0.9克/立方米。 简单说来，冰对接触网的影响有两方面：增加线索的机 械负荷；影响正常供电。,第四节 接触网的设计单位负载的计算,back,冰的分类(表观分类)： “凇”。水气凝结成的冰花,第四节 接触网的设计单位负载的计算,back,第四节 接触网的设计单位负载的计算,back,第四节 接触网的设计单位负载的计算,back,风负载计算： 风会给接触网带来附加负载，严重时会吹断线和支柱， 破坏接触网系统的正常工作。设计风速是接触网设计最基本 的设计参数之一。但要准确选定设计风速是一件非常困难的 事情，因为它因地而生、因地而变。在接触网中是以10米高 空自记录10min的平均风速作为设计依据的
