区间接触网平面设计Word下载.docx
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4.5确定支柱类型 16
4.6表格栏及相关说明 16
4.7安装图号 17
4.8水定至霍尔果斯区间接触网设备装配图说明 17
4.8.1水定至霍尔果斯区间接触网平面设计图说明 17
4.8.2下锚支柱装配图说明 18
4.8.3直线绝缘转换柱装配图说明 18
4.8.4直线非绝缘转换柱装配图说明 18
4.8.5直线中间立柱正、反定位装配图说明 18
4.8.6曲线外侧中间柱装配图说明 19
4.8.7回流线下锚装配图说明 19
4.8.8回流线腕臂柱肩架装配图说明 19
结论 20
致谢 21
参考文献 22
附图A水定至霍尔果斯区间接触网平面图 23
附图B水定至霍尔果斯区间接触网设备装配图 23
-IV-
1绪论
1.1工程背景
霍尔果斯是位于中国新疆伊犁哈萨克自治州霍城县一个陆路口岸，与哈萨克斯坦隔霍尔果斯河相望。
是目前中国西北五省综合运量最大的国家一类公路口岸，也是中国向西面对中亚、西亚乃至欧洲距离最近，最便捷的口岸，已成为中国政府实施“东联西出，西来东去”战略的重要支点。
霍尔果斯口岸所处的伊犁哈萨克自治州，位于祖国的西北边陲，是我国向西开放的门户和21世界开发建设的重点地区之一。
在这里建造铁路，以便利祖国与边境国家货物交易往来，将会为国家与中亚、西亚、欧洲的经济贸易，打下良好的基础。
霍尔果斯平均海拔为750~840之间，水定至霍尔果斯之间，直线距离为41.4公里，设计目标时速为160km/h，供电方式选择直供加回流线的供电方式。
1.2设计范围
包括悬挂模式选择及比较、气象条件选择、线材及设备选型、进行设计计算，对水定至霍尔果斯区间接触网进行平面设计。
1.3设计依据
（1）相关专业提供的工程设计资料。
（2）国家现行有关设计规程，规范及标准，主要包括：
《高速铁路设计规范（试行）》（TB10621-2009）；
《铁路电力牵引供电设计规范》（TB10009-2005）；
《铁路客运专线技术管理办法（试行）》（铁科技[2009]212号）；
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；
《客运专线铁路电牵引供电工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2006]167号）；
《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行》（铁建设[2007]39号）；
《铁路枢纽电力牵引供电设计规范》（TB10007-2000）。
（3）国家现行的标准图和通用图。
（4）由甲方提供的原始资料及来自建筑设计部门的有关线路详图。
1.4设计目标
（1）接触网平面设计，应结合近、远期发展目标，综合考虑。
（2）接触网设计应符合铁路技术规范及电气化铁路设计规范的要求。
（3）接触网设计中要考虑各个专业之间的配合。
（4）接触网应具有良好的经济、技术性能，体现国家的技术政策，并尽量采用先进技术。
（5）接触网的设计应以保证安全运营为基本原则，具有良好的质量。
1.5本设计的主要工作
（1）气象条件的确定；
（2）悬挂模式的比较及选用；
（3）线材及主要设备的选择；
（4）接触网最大跨距、最大锚段长度计算；
（5）接触网其他参数的选择及计算；
（6）绘制接触网平面图及设备装配图。
2气象资料
2.1接触网设计中需要的气象资料
接触网设计中所需要的气象资料包括最高温度、最低温度、接触线无驰度时的温度、吊弦及定位器处于正常位置时的温度、最大风速及其出现时的温度、线索覆冰厚度、覆冰时的风速及温度，此外还有线路横跨河滩及山谷是的最大风速等。
温度变化的影响：
温度变化会使接触线和承力索的弛度发生变化，低温时，线索被拉紧，有时还会出现负弛度，使运行情况变坏。
高温时，会出现线索伸长、弛度增大等，这些都是应在设计中考虑的因素。
风对接触网的影响：
风对接触网来说，不仅增加线索和支柱的机械负荷，而且在各种风速和不同方向的作用下，会使接触线产生摆动、振动或舞动。
速度大且强劲的风会使接触线出现巨大的摆动。
当气流遇到接触线时，不仅能在圆导体后面形成涡流，而且能在圆导体的上部或下部形成涡流。
在这种涡流的作用下，会使接触线产生一个向上（或向下）的力。
当风向与线路垂直时，就会交替地产生这种向上（或向下）的力，从而对接触线产生周期性的冲击作用，造成导线在垂直平面内的上下振动[1]。
2.2我国气象区的划分
我国在1972年进行的全国设计规范改革中，结合各地情况将全国划分为九个标准气象区，大体所属范围划分如下：
I区：
为南方沿海易受台风侵袭的地区，如浙江、福建东部、广东、广西沿海地区等；
II区：
是指华东大部分地区，包括安徽、山东、江苏大部分地区；
III区：
包括西南南部的非重冰地区，以及福建、广东等受台风影响较弱的地区；
IV区：
包括西北大部分地区，华北及京、津、唐等地区；
V区：
使用于华东、中南和西南三个地区的广大山区；
VI区：
泛指湖北、湖南、河南以及华北平原的大部分地区；
VII区：
适用于寒潮风较强烈的地带，如东北大部分地区，河北的承德、张家口一带；
VIII区：
适用于覆冰严重的地区，如山东、河南的大部分地区，湘中、粤北重冰地带；
IX区：
是指云贵高原重冰地区。
所列的九个典型区域气象数据如下表2.1所示[1]：
表2.1标准气象区数据
计算条件
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
最高温度（℃）
+40
最低温度（℃）
-5
-10
-20
-40
覆冰时的温度（℃）
—
最大风速时的温度（℃）
+10
安装时的温度（℃）
-15
大气过电压时的温度（℃）
+15
内部过电压年平均气温（℃）
+20
最大风速（m/s）
35
30
25
覆冰时的风速（m/s）
10
15
安装时的风速（m/s）
大气过电压风速（m/s）
内部过电压风速（m/s）
0.5×
最大风速（不低于15m/s）
覆冰厚度（mm）
5
20
覆冰的密度（kg/m3）
900
水定和霍尔果斯皆处于新疆地区，在九大气象区域中处于西北地区，所以在本设计中以第IV气象区来选择。
3设备选择及设计计算
3.1主要设备选用
（1）接触线
接触线是接触网中主要的组成部分，接触线的材质、工艺及性能对接触网起着重要作用，要求它具有较小的电阻率、较大的导电能力；
要有良好的抗磨损性能，具有较长的使用寿命；
要有高强度的机械性，具有较强的抗张能力。
对接触线的主要的技术要求：
①抗拉强度高
为了提高接触线的波动速度，因此需要相应提高接触线的张力，要求抗张强度在500N/mm左右，同时还要注意线密度要低。
②电阻系数低
一般工作温度20℃时电阻率应在0.01768~0.0200范围内以适应流经大电流的需要。
③耐热性能好
接触网一般都具有列车运行速度高、密度大、持续时间长的特点，接触线流经大电流，会引起导线发热，所以接触线的材质应具有较好的耐热性能，一般要求软化点在300摄氏度以上，以适应较高的载流量。
④耐磨性能好
接触线和受电弓是滑动接触的，接触压力大，速度高，要求接触线具有良好的耐磨性能，同时注意其抗腐蚀性能，尽量延长接触线的使用寿命。
⑤制造长度长
一般要求在一个锚段内不允许有接头，这就要求接触线的制造长度在1800~2000m，以适应锚段长度的需要[2]。
随着电气化铁路的大幅度提速和高速电气化铁路的建设，我国研制出CTHA-110型CTHB-120型银铜合金接触线，如表3.1所示，为我国接触网的发展奠定了良好的基础。
表3.1银铜合金线参数
型号
断面尺寸
拉断力
20度电阻值
载流量
单位重量
CTH
CTHA-110
A=12.34
B=12.34
≧41.6
0.1777
700
0.993
CTHB-120
A=12.79
B=13.24
≧42.0
0.1786
750
1.071
在此选择CTHA-110作为接触线的材料，因为它的单位重量和电阻值均小于CTHB-120，优良性能更好。
（2）承力索
对于承力索，选择铜合金承力索THJ-120，因为铜承力索导电性能良好，可做牵引电流的通道之一，和接触线并联供电时，可降低压损和能耗，且抗腐蚀性能很高。
银铜接触线和承力索的参数如下表3.2所示。
表3.2线索参数表
线形
标称
截面（mm2）
计算
材质
单位
质量（kg/m）
直径（mm）
张力（kN）
线索
密度（kg/m3）
线胀
系数（1/oC）
弹性
系数（MPa）
接触线
120
121
AgCu
1.082
12.9
8.94×
103
17×
10-6
124000
承力索
150
147.11
Cu
1.377
13.7
8.89×
（3）腕臂：
选型号，长度为2750mm，质量为11kg，外径48mm；
（4）拉杆：
选16型号，长度为1600mm，质量为2.79kg；
（5）定位管：
选型号，长度为700mm，质量为1.12kg，直径21.25mm；
（6）定位器：
选型号，长度为960mm，质量为1.51kg，套管外径21.25mm。
3.2接触悬挂类型及相关参数的选择
（1）悬挂类型的选择
根据我国采用动力集中式的特点以及从技术和经济方面的考虑，水定至霍尔果斯区间接触网设计悬挂类型选用简单链形悬挂。
（2）补偿形式的选择
考虑到新疆伊犁昼夜温差较大，且由于接触悬挂是露天装置，大气温度对他将产生很大的影响。
在温度变化时，线性伸长影响张力的变化，为保证接触线和承力索的张力恒定，本设计采用全补偿形式的接触悬挂。
（3）吊弦的选择
整体吊弦具有机械强度高、耐腐蚀性能好、使用寿命长、施工安装方便等优点，所以在跨中采用整体吊弦。
但由于在悬挂点处弹性较差，链形悬挂在定位点处采用变Y形弹性吊弦。
（4）锚段关节
在区间内均采用三跨非绝缘锚段关节，在区间与车站衔接处采用五跨绝缘锚段关节。
（5）中心锚结
在水定至霍尔果斯的区间内，地势由南向北略有升高，为了防止断线和蹿动，以缩小事故范围，需在锚段中部加设全补偿中心锚结，设置中心锚结时，在直线区段，设置在锚段的中间部位，含有曲线时，中心锚结靠向曲线较多的部位。
3.3负载计算
（1）自重负载
①接触线单位长度的自重负载：
式中，—接触线单位长度的自重负载（kN/m）；
—接触线的横截面积（mm2）；
—所求线索的密度（kg/m3）；
—自由落体重力加速度9.81m/s2。
②承力索单位长度的自重负载：
式中，—承力索单位长度的自重负载（kN/m）；
—承力索的横截面积（mm2）。
（2）冰负载
①接触线单位长度的冰负载：
式中，—接触线单位长度的冰负载（kN/m）；
—覆冰厚度（mm），由表2.1得b=5mm；
—接触线直径（mm）；
—覆冰密度（kg/m3）。
②承力索单位长度的冰负载：
式中，—承力索单位长度的冰负载（kN/m）；
—承力索直径（mm）。
（3）风负载
①最大风速时接触线单位长度的风负载：
式中，—最大风速时接触线单位长度的风负载（kN/m）；
—风速不均匀系数，如表3.3所示；
—风负载体型系数，如表3.3所示；
—最大风速（m/s）。
表3.3风速不均匀系数
计算风速（m/s）
20以下
20~30
30~35
35以上
1
0.85
0.75
0.7
表3.4风负载体型系数
受风件特性
风负载体型系数K
圆形钢筋混凝土支柱
0.6
矩形钢筋混凝土支柱
1.4
链型悬挂
1.25
一般悬挂d<
17mm
1.2
一般悬挂d≥17mm
1.1
②最大风速时承力索单位长度的风负载：
（4）覆冰时承力索单位长度的风负载：
（5）合成负载
①无冰、无风时的合成负载：
式中，—吊弦及线夹重力负载，取为0.5×
10-3（kN/m）。
②覆冰时承力索单位长度的合成负载：
3.4跨距长度计算
（1）直线区段
根据以往经验，在本设计中取直线区段最大跨距为60m，接触线许可偏移值为500mm，则在本设计中的最大受风偏移值为：
式中，—当量系数，取m=0.85；
—跨距长度；
—接触线之字值，在直线区段上取±
300mm；
—接触线水平面内的支柱挠度，。
因为在直线区段上，所以，直线区段所取的最大跨距满足要求。
（2）曲线区段
根据以往经验，在本设计中取曲线区段最大跨距为50m，接触线的许可偏移值为450mm。
①当为1300m时，取250mm，则在本设计中的最大受风偏移值为：
②当为2400m时，取150mm，则在本设计中的最大风偏移值为：
因为，所以，曲线区段所取的最大跨距满足要求。
（3）缓和曲线
在缓和曲线上，取最大跨距为55m，接触线许可偏移值为400mm，取300mm和150mm。
①为1300m，则在本设计中的最大风偏移值为：
式中，—直缓点至观测点的距离，为100m；
—缓和曲线长度，为66.5m。
②为2400m，则在本设计中的最大风偏移值为：
式中，为500m；
缓和曲线长度=205.3m。
因为，所以，缓和曲线区段所取的最大跨距满足要求。
综上所述，根据计算以及本设计线路及锚段实际划分情况跨距的选定如表3.5所示。
表3.5跨距选定表
线路
直线
曲线
缓和曲线
跨距（m）
60
50
55
3.5锚段长度计算
在本设计中，根据经验值锚段长度取：
（1）锚段所在线路全是直线，锚段长度取1500~1600m；
（2）锚段所在线路曲线、直线各占50%，锚段长度取1200~1400m；
（3）锚段所在线路曲线占75%、直线占25%，锚段长度取800~1100m。
目前在设计中，规定在计算极限温度下，中心锚结和补偿器间的张力差不许超过±
15%。
（1）吊弦造成的张力增量
①直线区段：
℃
则：
℃或
取吊弦的长度为=1.30m，，则由温度变化时吊弦所引起的张力增量为：
当时：
式中，—只考虑温度变化时，吊弦所引起的张力增量；
—定位点间距（m）；
—由中心锚结至补偿器间的距离（mm）；
―线胀系数，如表3.2所示。
由于，所以，所取的锚段长度满足条件。
②曲线区段：
当℃时：
（2）定位器形成的张力增量
定位器形成的张力增量为：
在直线区段上，可以忽略定位器形成的张力增量，即。
当，：
式中，—水平拉杆长度，为1600mm；
—接触线在补偿器处的张力，为15kN。
时：
（3）吊弦和定位器共同作用所产生的总张力增量
接触线因吊弦和定位器共同作用所产生的总张力增量为：
式中，—接触线弹性系数（MPa），如表3.2所示；
—接触线计算截面积（mm2）。
当，时：
（4）考虑接触线的弹性伸长
若同时还考虑接触线的弹性伸长，则张力增量为：
当时：
综上所述，选取的锚段长度满足本设计要求。
4绘制水定至霍尔果斯区间接触网平面图
4.1放图
此次设计线路从水定至霍尔果斯，全长42km。
全线都是单线，区间内有五段曲线、一座道路立交桥以及一座小桥。
为绘制方便，绘制区间中的6km。
本设计采用1:
2000的比例进行绘制。
4.2布置支柱
图中先从车站两端的锚段关节处开始布置。
接触网支柱布置于曲线外侧，缓和曲线上的支柱也布置于外侧，在桥上支柱布置为钢柱。
4.3划分锚段
本设计锚段划分在直线区段为1500~1600m，曲线区段为1200~1400m。
中心锚结位置一般设在锚段中部附近，原则上要求从中心锚结到两端补
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