1、接触网工程课程设计专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 01 指导教师： 大连交通大学电气信息学院2012 年 3 月 1 日指导教师评语平时（30）报告（30）修改（40）总成绩目录引言 11 设计课题 .11.1 题目 .11.2 题目分析 .12 高速铁路接触网悬挂方式 12.1 简单链型悬挂 .22.2 弹性链形悬挂 .32.3 复链形悬挂 .43 几种悬挂类型的综合比较 54 接触网线索 64.1 接触线类型 6(1) 铜接触线 .6(2) 钢铝复合新型接触线 .6(3) 内包钢的 GLCN 型钢铝电车线 .6(4) 连接连轧、无焊接接头的 TCW-100 型、
2、TCW-85 型接触线 7(5) 银铜合金接触线 .74.2 接触线的主要技术要求 .74.3 接触线材质性能的综合选型 .85 承力索 85.1 铜承力索 85.2 钢承力索 85.3 铝包钢承力索 96张力自动补偿装置 106.1 滑动式张力自动补偿装置 .106.2、鼓轮式张力自动补偿装置 .10参数计算： 10参考文献 12接触网工程课程设计报告11引言随着我国铁路跨越式发展战略的逐步实施,我国铁路已逐步向高速客运专线的方向发展,电气化铁道接触网作为整个电力供电系统的重要组成部分,其牵引负荷的供电要求相以前的常规铁路已发生较大变化,对接触网系统的供电质量要求也越来越高。牵引供电系统的供
3、电质量好与坏？弓网是否有良好的受流质量？这与高速铁路接触网系统悬挂方式有着密不可分关系,因为悬挂方式的不同将直接影响接触网的弹性、弓网接触压力等参数,最终影响受流质量。因此,对高速铁路接触网系统悬挂方式研究是十分关键的。1 设计课题1.1 题目高速电气化铁路接触网悬挂模式设计1.2 题目分析设计内容：对各种悬挂模式进行分析比较，确定适合高速运行接触网的悬挂模式，选择接触线、承力索、吊弦、弹性辅助索等的型号，计算其张力，进行张力补偿的设计。接触网工程课程设计报告222 高速铁路接触网悬挂方式接触网的分类主要以接触网悬挂类型来区分,在一条接触网线路上,无论是在区间还是在站场,为满足供电和机械性能方
4、面要求,总是将接触网分成若干长度且相互独立的分段(即为接触网锚段), 接触网悬挂分类是针对架空接触网中每个锚段而言。到目前为止,现实已经开通运营或正在建设的高速铁路接触网系统悬挂方式主要有三类:简链型、弹性链型、复链型。2.1 简单链型悬挂简单链形悬挂是一条接触线通过吊弦悬挂在一条承力索上,承力索通过钩头鞍子或悬吊滑轮悬挂在支持装置上。此种悬挂方式稳定性的好坏主要取决于接触网系统的跨距、接触线和承力索的张力、吊弦长度、吊弦间距、支持装置及支柱稳定性等技术参数的好坏。图一 未补偿简单接触悬挂接触网工程课程设计报告33图二 半补偿简单链形悬挂图三 全补偿简单链形悬挂2.2 弹性链形悬挂弹性链型悬挂
5、是在简单链型悬挂基础上在每处悬挂点增加Y 形弹性吊索,长度一般为816m,仍为单链形悬挂。此悬挂方式稳定性好与坏 ,除受跨距、承力索和接触线的张力、吊弦、支持装置及支柱稳定性影响外,弹性吊索张力对其稳定性的影响也十分的大。德国、法国、日本等多国已经在行驶试验中证实该接触网结构形式适合于高速行驶。接触网工程课程设计报告44图四 半补偿弹性链形悬挂图五 全补偿弹性链形悬挂2.3 复链形悬挂复链型悬挂是接触线经短吊弦悬挂在辅助吊索上,辅助吊索又通过吊弦悬挂在承力索上。增加的辅助吊索大大降低接触网系统的垂直摆动幅度,更加提高系统稳定性,跨中接触网工程课程设计报告55与悬挂点弹性几乎相当,所以此种悬挂方
6、式接触网系统稳定性最好,西门子公司于1912年就曾提出这种设计方案。德国联邦铁路在开发高速接触网的过程中,再次对这种复链形悬挂形式进行试验,证实这种结构形式确实具有非常好的高速行驶特性。图六3 几种悬挂类型的综合比较高速接触网目前所采用的简单链形悬挂、弹性链形悬挂及复链形悬挂在相同运行速度及线路条件下,综合比较有以下结论。(1)三种悬挂均能满足高速铁路运营要求。(2)从受流质量来看,简单链形悬挂最差,弹性链形悬挂较好,复链形悬挂最好。(3)从悬挂系统弹力不均匀度来看,简单链形悬挂最差,弹性链形悬挂较好,复链形悬接触网工程课程设计报告66挂最好。(4)从工程造价、结构、施工工艺要求、运营维护等方
7、面相比,简单链形悬挂为最佳选择。简单链形悬挂虽然在高速受流、悬挂系统弹力度均匀性、接触网系统运营稳定性方面没有弹性链形和复链形悬挂性能优越,但是我们可以通过适当调节悬挂系统接触线、承力索张力来平衡简单链形悬挂的以上缺点,使悬挂点与跨中弹性度差异降低到最小,实现弓网受流质量达到最佳状态。(科技创新导报)综合上诉，再从我国的国情出发,建议我国高速铁路接触网发展采用简单链形悬挂。此悬挂方式在我国的很多条铁路干线上均已采用,且技术逐渐成熟、完善。如合武、京津城际、武广、郑西、沪杭、京沪等高速铁路中接触网悬挂均采用简单链形悬挂,且取得良好运营效果。我国将近九万公里铁路己经形成四通八达的铁路网,以简单悬挂
8、为主的电气化铁路接触网初具规模。4 接触网线索接触线是接触网的主要组成部分，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有高强的机械性，具有较强的抗张能力。我国电气化铁路建设在几十年的发展中，采用了多种类型接触线，并随着世界高速电气化铁路的不断发展，又不断研制开发了新型接触线，主要有一下几种：4.1 接触线类型(1) 铜接触线我国电气铁路建设初期，采用的是铜接触线，型号为TCG-100型和TCG-85型，分别用于正线和站线，其A型尺寸如图2-1（a）所示。(2) 钢铝复合新型接触线20世纪70年代我国研制了以铝代
9、铜的GLCA100/215和GLCB80/173型钢铝复合新型接触线，其数字215和173为A型及B型钢铝接触线的实际空间面积， A型和B型在导电性能上，分别当量于TCG-100型和TCG-85型。接触网工程课程设计报告77(3) 内包钢的 GLCN 型钢铝电车线为了解决钢表面锈蚀的问题，我国又开发研制了内包钢的GLCN 型钢铝电车线。这种接触线的特点，是将承受张力的钢包在铝内，既保留了耐磨性能和抗张性能好的优点，又提高了它的抗腐蚀性能，可相应延长使用寿命，具有较好的受流效果，其电气及机械性能见表2-1(4) 连接连轧、无焊接接头的 TCW-100 型、 TCW-85 型接触线这种接触线相应的
10、提高了抗拉强度和供电可靠性，同时又可延长使用寿命，因而得到广泛应用，。(5) 银铜合金接触线随着电气化铁路的大幅度提速和高速电气化铁路的建设，20时间90年代我国又研制了CTHA-110 型、CTHB-120型银铜合金接触线，它的断面尺寸和TCW-100型完全一致，整体是个圆形。如图2-1（d）所示。接触网工程课程设计报告884.2 接触线的主要技术要求高速接触网要求受流性能好、稳定性能好、抗张性能好、导电性能好、电流强度大的接触线，因而要求具备下述要求技术性能：抗拉强度高、电阻系数低、耐热性能好、耐磨性能好和制造长度长。4.3 接触线材质性能的综合选型各国高速电气化铁路设计中都十分注意研制、
11、选择和使用新型接触线，并且需考虑下诉诛因素：增大接触线张力、限制接触线横截面、提高接触线的导电率、增强耐磨耗性能、选择铜合金材质。所以，高速铁路的速度目标值为 300km/h 以上时，根据仿真研究并借鉴国外经验，对其接触线材提出以下倾向性意见：张力:25-30kN；线密度:1.1-1.2kg/m；机械强度:60-70N/mm2；拉断力:70-85kN( 导线截面按 120mm2)；导电率:80%-85%IACS；高温下机械强度的降低率在 10%以下；耐磨和耐腐蚀性能与铜电车线相当；这样的接触线材所构成的接触网，当运行速度为300km/h 时，导线的波动传播速度 520-595km/h 范围内，
12、列车速度和接触线波动传播速度之比为 0.59-0.67。由于这类接触线在国内尚无正式运营的成熟产品，因此建议引进德国的 MgCu120 或者日本的 GT-CSI10 接触线5 承力索承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。承力索根据材质一般可分为铜承力索、钢承力索、铝包钢承力索三类。5.1 铜承力索承力索导电性能好，可做牵引电流通道之一，和接触线并联供电，降低压损和能耗，且腐蚀性能强。但铜承力索消耗铜多，造价高且机械强度低，不能承受较大的张力，温度变化时驰度变化也大。规格型号有 TJ-95、TJ-100 等几种。TJ 表示铜绞线，数字表示截面积。接触网工程课程设计报告995.2 钢承力索钢承力
13、索用镀锌钢绞线制成，强度高耐张力大，安装驰度小切驰度变化也小，节省有色金属又造价低。但电阻大，导电性能差，一般是不容许导流的。钢承力索不耐腐蚀，使用时要采取防腐蚀措施。常用规格有 GJ-100、GJ-70 两种。5.3 铝包钢承力索表 2-2 承力索型号规格表型号截面积（mm）股数与单股直径（mm）计算直径（mm）有效电阻（/km）单位重量（kg/km）制造长度（mm）TJ-7070 192.1410.6 0.28618 1500TJ95 95 192.4912.4 0.20837 1200TJ-120120 192.8014.0 0.1581058 1000TJ-150150 193.151
14、5.8 0.1231388 800接触网工程课程设计报告1010铝包钢承力索是铝覆钢线和铝线姣合而成，主要以铝覆钢线中的钢芯部分承受张力，覆铝层和率线截流，导电性能好，机械强度和抗腐蚀性能好。GJ 表示钢绞线，数字表示承力索的标称截面积。从受流角度来讲，对于 300km/h 以上的铁路，为满足对隧道、跨线建筑物净空的要求，承力索的张力取 20kN 为佳。牵引网的最大电流将达到 1000A，考虑载流，承力索截面积不宜小于 120mm2。6张力自动补偿装置张力自动补偿装置有许多种类，有滑轮式、棘轮式、鼓轮式、液压式及弹簧式等。对张力自动补偿装置的要求有二：其一，补偿装置应灵活。在线索内的张力发生缓
15、慢变化时，应能及时补偿，传送效率要高；其二，具有快速制动作用，一旦发生断线事故或者其他异常情况，线索内的张力迅速发生变化时，补偿装置还应有一种制动功能。一般对于全补偿的承力索内的补偿装置，如不具备这种功能时，还需专门加有断线制动装置，以防止在一旦发生断线时，坠舵串落地而造成事故扩大、恢复困难。6.1 滑动式张力自动补偿装置组成：补偿滑轮、补偿绳、杵环杆、锤铊杆、限制导管和坠砣（锤铊） 。对于半补偿链型悬挂，承力索为硬锚，就是直接下锚。全补偿链形悬挂：接触线和承力索均通过滑轮组补偿装置后下锚，承力索三个滑轮，张力为 15KN，传动比 3：1；接触线两个滑轮，张力为 10 KN，传动比为 2：1。
16、坠砣重均为 5KN。全补偿装置的断线制动装置是另外加设的。应给指出，各种线索的张力值不是任意选用的，而是根据线索的拉断力除以安全系数决定的。不同材质、不同截面线索，所选用的张力不同，因而坠舵重量和传动比都会有所变化。6.2、鼓轮式张力自动补偿装置特点：用平衡板将承力索与接触线平行地“并联”在一起下锚，以便只利用一套特殊的补偿滑轮（鼓轮）装置就可以预防整个接触悬挂的窜动。坠砣通过补偿绳对整个锚段的接触悬挂施加规定的张力，张力分配决定于平衡板上中间与绝缘子串的联结点和其两端与承力索、接触线的联结点之间两段距离的比值。组成：补偿滑轮、补偿绳、杵环杆、锤铊杆、限制导管和坠砣（锤铊） 。接触网工程课程设
17、计报告1111参数计算：经过以上的讨论，我们接触线选择银铜合金接触线（CTHA ） 、承力索（GJ-100） 、吊弦（JL02-97 ） 、弹性辅助索。列车实际运行速度： V = 320km/h根据公式： V = 得pC波动速度： Cp = =492.3km/hv/试中 v 实际运行速度（km/h）Cp 波动速度（km/h） 无量纲系数，一般取为 0.650.70。这里 取 0.65接触线的单位长度的质量 m=1.082kg/m由公式：C p = /Tm试中 T、m 分别为接触线的张力 （N）及接触线的单位长度的质量（kg/m） ；、 分别为接触线的应力（N/mm 2）及接触线密度（kg/ m
18、mm2） ；接触线张力为 T= m*(Cp/3)2=26.2 kN接触网工程课程设计报告1212参考文献1于万聚. 高速电气化接触网.成部:西南交通大学出版社。2002 年2接触网. 北京 : 中国铁道出版社3接触网设计规范. 北京:中国铁道出版社4接触网设计标准. 北京:中国铁道出版社5接触网工. 北京:中国铁道出版社。 2000 年6接触网运营检修与竹理. 北京:中国铁道出版社，2002 年 7 Friedrich Kie Bling 中铁电化局集团有限公司译.中铁电气化铁道接触网M.电力出版社,2004.8 于万聚.高速电气化铁路接触网M.西南交通大学出版社,2002:234 269.9 电气化工程局电气化勘测设计研究院.高速铁路牵引供电技术研究 M.中国铁道出版社,1995.10 张建斌. 接触网结构与计算M.中国铁道出版社,1996:1 79.11 景德炎. 客运专线电气化技术标准探讨J.电气化铁道,2006年增刊:323 329.12 丁为民. 高速客运专线接触网悬挂方式的选择J.电气化铁道,2005刊:84 87.13 刘永红. 接触网一受电弓系统受流质量的评价分析J.铁道标准设计,1999.14 张俊杰, 薛芳群.均匀接触网弹性及改善弓网取流质量的探讨.电气化铁道,2001.15 孙立金. 接触网参数设计对高速列车受流影响的探讨J.电气化铁道,2000.
