接触网期末复习题

2012接触网复习题

一、名词解释(括号内为教材页码)

1接触网：是指通过与安装在无源电动车上的继电器华东接触完成牵引电能输送的继电系统（P1）

2结构高度：是指定位点处承力索与接触线间的铅垂距离（P2）

3悬挂弹性：指在受电弓抬升力作用下接触线所产生的抬升量（P101）

4当量跨距；是一个假设跨距，当气象条件发生变化时该跨距内导线的张力化规律能代表一个锚段内所有实际跨距中导线的张力变化规律。（PPT第七讲P24）

5 临界跨距；指导线即将产生最大张力时的跨距（P73）

6临界负载；就是假设覆冰时的合成负载，在此负载下，承力索的张力达到最大值，并且等于承力索在最低温度时的张力（PPT第九讲P9）

7 土壤安息角；指松散的砂土在自身重力作用下个别地自由地运动所形成的与水平面的自然坡度角（P164）

8 安装曲线；指将接触网线索的张力、驰度以及腕臂和定位器位置随温度变化的曲线（P71）9波动速度：指一根两端固定的弦在瞬间冲击力作用下会在平衡位置上下产生一个机械振动，该振动所产生的横波沿弦线前、后两方向传播的速度为波动传播速度（P38）

10受电弓归算质量；是指将整个受电弓的活动部件（如滑板、托架、框架等）的实际质量利用动能相等原理归算到受电弓工作高度（弓线接触点），使整个受电弓具有与滑板相同加速度的质量（P135）

11导线坡度：指两相邻定位点的导线高度差与该两点间的距离的比值（P37）

12接触网平面图；是指用铁道部颁发的电气化铁路接触网图形符号表示的具有描述接触网结构和技术参数、技术性能、设备安装位置的平面布置图（P163）

13 预弛度；为改善弓网受流，某些悬挂需对接触线进行弛度干预，使接触线在正常温度时也有弛度存在，即所谓的“预设弛度”，简称“预弛度”。

14 接触悬挂：是安设于支持和定位装置之上的线索及其组成的各类结构的总称（P3）

15支柱侧面限界：线路中心至支柱内沿的垂直距离

16拉出值：指定位点接触线偏离受电弓滑板中心的距离（P36）

17运行风速；在一定风速作用下，接触网不会因风的作用脱离受电弓滑板的有效工作范围，弓网受流能够正常进行，这样的风速称为基本运行风速（P60）

18 结构风速；在一定风速作用下，接触网的结构、线索和设备不会因风的作用受到破坏，这样的风速称为基本结构风速（P60）

19 接触线软化特性：是指接触线（含载流承力索）在电流、太阳光、地面辐射热等作用下温度升高而硬度及抗拉强度下降的特性（P38）

20 附加导线；是指为接触网提供电能、减小牵引网阻抗、降低牵引网电磁干扰、提高供电质量和供电安全架设的导线（P42）

21 越区供电；当某牵引变电所出现故障不能向其负担的供电臂供电时，由其相邻变电所越过分区所向故障变电所供电臂供电的供电方式（P7）

22 换算张力；通过链形悬挂结构系数表达的，综合反映接触线与承力索相互作用的负载，叫做换算负载

23 换算负载；通过链形悬挂结构系数表达的，综合反映接触线与承力索相互作用的负载，叫做换算负载

24 受电弓动态包络线；是指受电弓以最高设计速度运行时可能达到的最大允许抬升量和最大允许摆动量的轮廓线（P7）

二、简答题

1、架空柔性接触网主要由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？

架空柔性接触网一般包括支柱与基础、支持与定位、接触悬挂以及电气辅助设备四大部分。支柱与基础是接触网的重要承力设备，承受接触网的全部机械负荷并传递给大地；支持与定位装置是接触悬挂的支撑和定位结构，将接触悬挂的全部机械负荷传递给支柱；接触悬挂直接参与导流和受流；电气辅助设备主要提高接触网的安全和供电的灵活性。

2、中国电气化铁路采用什么供电制？中国城轨交通采用什么供电制式？为什么？

中国电气化铁路采用的是单相工频交流25kv供电制式；中国城轨交通采用的是直流供电制式（P4）

3、中国电气化铁路牵引供电系统有哪几种供电方式？接触网有哪几种供电方式？

中国电气化铁路牵引供电系统有直接供电方式、带回流线的直接供电方式、吸流变压器供电方式、自耦变压器供电方式。接触网的供电方式有单线点边供电、单线双边供电、单线越区供电、复线单边分开供电、复线单边并联供电、复线双边纽结供电、复线越区供电等。

（P6/7）

4、高速铁路为什么优先选用AT供电？BT供电为什么会被逐步淘汰？

由于AT供电方式提高了供电电压，在牵引功率一定的情况下，供电臂长度可比前几种供电方式增大一倍，从而能节省投资，减少接触网电分相数量，减少对通信的干扰，减少电能损失，降低运营成本；而BT供电方式的缺点是牵引网阻抗较大，供电臂末端电压偏低，存在“半段效应”（P6）

5、交流接触网为什么要实行供电分相？电分相的设置地点有什么要求？

为了从宏观上平衡单相电力牵引负荷对三相电力系统的影响，电力系统的U,V,W三相电源是交替接入接触网的，在不同相序的接触网之间必须加入一定设备或结构实现接触网电分相（P6）；电分相一般设置在牵引变电所和分区所出口处、两供电臂交界处、铁路局分界处，具体位置应充分考虑线路条件、列车运行方式、调车作业、供电线路分布、进站信号机位置等因素。距离进站信号机300m以内或0.6%以上的坡道区一般不宜设电分相。（P47）

6、电力牵引负荷有何特点？它对电力系统有哪些影响？有何技术措施可以弥补？

电力牵引负荷采用单相工频交流25kv；强大的单相电力牵引符合对三相电力系统的不平衡有一定的影响；因此目前普遍采用过分相的方式来弥补这一问题，随着电子技术和电力电子技术的发展，同相供电等技术将会更加广泛的应用在电力牵引上。（P4）

7、接触网的供电分段有几类？分别由哪些设备或结构实现？

电分段有纵向电分段和横向电分段之分。纵向电分段是指接触网顺线路方向进行的电分段；横向电分段是指站场接触网各悬挂间进行的电分段。用于接触网电分段的设备主要有分段绝缘器、隔离开关和电连接结构（P43、44）

8、架空柔性接触网有哪些典型结构？

架空柔性接触网一般包括支柱与基础、支持与定位、接触悬挂以及电气辅助设备四大部分。支持与定位装置有腕臂式、软横跨式、硬横跨式结构。腕臂式支持结构又分为拉杆—斜腕臂和平腕臂—斜腕臂两种结构形式。（P2）

9、确定锚段长度要考虑哪些因素？有几种方法确定锚段长度？

确定锚段长度要综合考虑气象因素；补偿张力的大小及导线张力差；接触线在定位点的纵向位移和横向位移；补偿装置的结构形式、有效工作范围和补偿效率；导线的架设高度、抗拉强度、弹性系数和截面积；锚段关节的结构形式，两悬挂间的空气绝缘间隙及其所允许的偏移量；线路条件。上述因素可归结为张力差、设备、结构等三类。

在曲线区段以张力差为确定依据；在直线区段以结构和设备为确定依据。（P94）

10、直流接触网和交流接触网在接地系统和回流系统上有何不同？为什么？

在直流接触网中，由于直流电流存在严重的迷流腐蚀，必须对直流牵引回流作技术上的防护，如安装地下排流金属网，将钢轨与地绝缘（必须防护钢轨高电位对人和设备的危害），降低走行轨电阻，缩短变电所间距，安装第四回流轨等，由此造成直流牵引回流系统和接地系统相当复杂。

在交流接触网中，由于负荷不平衡的影响，使得接触网中的谐波和负序对线路和通讯的影响很严重，必须对接地和回流系统做专门处理，减少谐波和负序的影响，如设置专门的回流线等附加导线，由此得到不同的供电方式。

11、简述上拔力产生的原因以及消除它的方法。P71

不等高悬挂两悬挂点之间存在张力差，两悬挂点高度差越大，两悬挂点的张力差也就越大。

当高度差达到一定值时，在低悬挂点将产生一个方向向上的合力，该力就是上拔力。

如果存在上拔力就应该调整设计参数如加大跨距或降低高差予以消除。（P71）

12、什么是接触悬挂？接触悬挂是如何分类的？

接触悬挂是安设于支持和定位装置之上的线索及其组成的各类结构的总称。（P3）根据承力索的有无，接触悬挂可分为简单悬挂和链形悬挂；根据承力索的根数，链形悬挂可分为单链形和复链形；单链形悬挂有简单链型悬挂和弹性链型悬挂；根据承力索与接触线的走向，链型悬挂可分为直链型、半斜链型和斜链型三种；根据承力索和接触线的锚固方式，可分为未补偿、半补偿和全补偿三种。（P19）

13、接触网有哪些基本特性？请简述这些基本特性的内容。

接触网必须具备良好的可靠性、可用性和安全性。可靠性表现在接触网是单一、没有备用的设备；安全性体现在接触网在任何条件下均不应对人员和设备构成安全威胁；可用性表现在接触网是露天设置的输电线，在设计条件下，温度湿度、雪雨风霜、冰雾雷电均不应造成接触网设备的损坏，也不应影响接触网功能的正常发挥。（P3）

14、请简述接触网设计的主要内容与流程。

接触网设计的主要内容及其步骤为：

1）设计计算，以保证安全运营、经济性和可靠性的要求；

2）根据设计计算结果，进行平面设计，得到接触网平面图；

3）根据经济性要求，进行实际设备选择，应尽量择优购用。

4）施工结束后，要进行技术校验，包括强度和稳定性校核和技术性能方面的校验。

15、高速受流对接触线有何要求？在高速接触网工程中如何选择接触线的型号？

高速受流应使得接触网同时具备良好的导电性、抗拉性、抗疲劳性、耐磨性、高温软化特性。（P38）

16、什么叫链形悬挂的结构系数？它有何理论和工程意义？

链型悬挂结构系数表明了定位点附近第一吊弦位置与跨距的关系，反映了链型悬挂的结构特征。理论上，结构系数将承力索和接触线之间的相互影响有机联系起来，将链型悬挂“归算”为简单悬挂，从而可使用简单悬挂的分析和计算方法来解决链型悬挂的分析和计算问题，避免了链型悬挂内部线索间复杂的力学分析，大大降低了链型悬挂理论分析难度。工程上，可通过改变链型悬挂结构系数来调整链型悬挂的结构特性，改变承力索驰度变化对接触线驰度和高度的影响。（P77）

17、为什么说弓网是一个系统，设计弓网系统应遵守哪些基本原则？

受电弓是附属于电气列车的受流设备，随电气列车高速移动；接触网是固定在地面的供电设备，一方面是牵引电流的承载者，另一方面又是受电弓滑行的“轨道”。受电弓和接触网都只有一个功能：完成牵引电能的传输。（P8）

任何情况下接触网都应处于受电弓的有效工作范围以内。同时接触网的安装应满足，受电弓的最大抬升及摆动时，接触网的任何设备不得侵入受电弓的动态包络线。

18、简述弓网耦合的具体内容？

弓网耦合包括几何耦合（受电弓和接触网的几何关系），电气耦合（弓与网的电气关系），机械耦合（弓与网的动态关系），材料耦合（弓与网的材料匹配关系）

19、什么是弓网始触区？什么是接触线无线夹区？二者有何联系和区别？

始触区是指受电弓弓头圆弧部开始接触另一支接触线的区域。接触线无线夹区指处于始触区“空域”内的区域。

20、接触网参数计算的主要内容有哪些？

接触网参数计算主要包括机械、电气两个方面。机械计算包括气象条件的选择、单位负载计算、安装曲线绘制、最大允许跨距和风偏移校验、张力差计算与锚段长度选择、支持结构预制与强度校验、支柱负载分析与强度校验、基础稳定性校验等；电气计算包括线索载流量计算、牵引网阻抗计算、三大（感性、容性、阻性）耦合计算等。（P58）

21、什么是负载计算法？软横跨预制计算有哪些基本步骤？

负载计算法是以实际悬挂和标准形式为计算依据，以实际负载为计算条件，以安装后的受力状态为分析对象，由负载计算转化为结构尺寸计算的方法。软横跨预制计算基本步骤包括负载计算、现场参数实测、确定最低点，求横向承力索张力、结构参数计算。（P119）

22、在支柱支持结构中安装双绝缘跳线有何意义？

安装双绝缘跳线可以有效消除在接触网影响范围内的金属体中产生的静电感应和电磁感应，保护人员和设备安全，将系统影响范围内的所有金属体接地。

23、表征接触悬挂振动和波动特性的技术参数有哪些？

C）：弓网振动以横波的方式沿接触线向受电弓前、后两方向传播的速度；

波动传播速度（

p

反射系数（r）：弓网系统的振动波在传播过程中遇到吊弦、定位器等非均质点时会被反射，反射波向受电弓传播，并在受电弓引起新的反射，这种反射可用反射系数表示；放大系数（ ）：表示反射回来的振动波对原振动的增强或减弱的程度。（P155，156）

三、作图和识图

1 请画出直线区段各类锚段关节的平面布置图，标明工作支和非工作支的技术参数。

三跨非绝缘锚段关节

四跨非绝缘锚段关节

五跨非绝缘锚段关节

其中线上的数字表示接触线的拉出值。工作支与非工作支在中间进行转换，对于四跨锚段中，中间柱两线同时抬高40~80mm。

2 请画出直线和曲线区段中间柱、中心柱、转换柱的负载分布图。

中间柱和中心柱的负载分布图应该是相同的。

当是位于曲线内侧中间柱时，将Rc P 和Rj P 的方向换一下

当是转换柱时，曲线段将Rc P 和Rj P 换成RMc P 和RMj P ；直线段将之P 换成M P 即可

3 请画出扼流变压器工作原理图。

4 请判断软横跨节点的节点号，并画出其结构简图。

5 请指出下图中各数字表示的零部件名称。

1、支柱

2、腕臂底座

3、棒式绝缘子

4、套管单耳

5、平腕臂

6、套管双耳

7、承力索底座

8、

9、斜腕臂 10、 11、斜拉线 12、定位管

13、 14、定位环 15、定位支座 16、

17、定位器 18、防风吊线 19、棒式绝缘子 20、腕臂底座

6 请画出高速接触网中接触线导高、坡度控制图。

四、计算题(30分)

1、某电气化铁道接触网,其锚段长度为1400米，采用JTMH 95CTMH 120-+-半补偿

弹性链形悬挂。设计参数如下：

610,11.510b mm α-==?，max min 40,30,5b t c t c t c =?=-?=-?，;/10s m v b =max 30/;v m s =kN T kN T c j 15,10==，m h 7.10=、;5.8m e =m l D 55=。

求：(1)该悬挂的各类负载；

(2)若取max 08.0c c T T =，请计算lj q 并确定状态方程的起始条件；

(3)写出绘制该悬挂安装曲线的具体步骤。

（3）、计算悬挂的各类单位负载，确定最大合成负载；计算并确定当量跨距；计算接触线无驰度时，承力索的张力；计算临界负载，比较临界负载和最大合成负载的大小，判定状态方程的起始条件；计算最大覆冰或最大风时的承力索的张力，校验起始条件；计算并绘制

有载承力索的张力—温度曲线；计算并绘制有载承力索各实际跨距的驰度—温度曲线；计算并绘制接触线各实际跨距的驰度—温度曲线；计算并绘制接触线在定位点附近，第一吊弦范围内的高度变化曲线；计算并绘制无载承力索的张力—温度曲线；计算并绘制无载承力索各实际跨距的驰度—温度曲线

2、某全补偿链形悬挂JTM 95CTMH 120-+-，其中有一跨距的m e m l 8,55==，24,21,j c T kN T kN ==mm b 10=。试计算：

（1）、接触线在跨中的高度变化；

（2）、接触线覆冰时的弛度；

（3）、接触线在定位处的高度变化；

3、某半偿简单链形悬挂的张力差j T ?与中心锚结至补偿器间的距离L 的关系)(L f T j =?如表1所示：

表1 张力差表

L(m )

ΔT j (N)

R(m )

100 200 300 400 500 600 700 800

600

42 180 408 711 1076 1485 1924 2377 800

39 160 358 624 947 1314 1714 2133 1000

38 150 333 578 878 1222 1598 1998 1200

37 142 311 540 820 1142 1498 1878 直线

35 119 351 428 647 904 1192 1508

图1 线路平面图

对图示线路平面图，计算下面两种情况的张力差；

（1）中心锚结设在A 处，补偿器设在B 处；

（2）中心锚结设在B 处，补偿器设在A 点。

（3）由计算可得出什么结论？

（3）、在同一线路条件下，中心锚结设置地点不同，悬挂线索的张力差不同；中心锚结设置在小曲率半径处可以减少线索张力差；中心锚结的位置应通过悬挂线索张力差计算确定，在锚结长度一定的情况下，可减少张力差，在张力差要求一定的情况下，可调整锚段长度。

4、JTMH-95+CTMH-120全补偿弹性链形悬挂，气象条件为典型气象区IV,接触线高度6000mm ，结构高度1400mm,承力索的最大张力为21KN ，接触线的最大许可张力为24KN.

说明：L-线路长度；R-曲线半径；l-缓和曲线长度；

设曲线区段外轨超高为100mm ，中间支柱选用388.7 2.6

H

+，支柱受风力为1.2kN ，校验该腕臂柱支柱选用是否合适； 5、某一软横跨，结构参数及负载见表4，若无横卧板时基础抗倾覆力矩m kN M j ?=2800，基础上部内侧加横卧板后基础抗倾覆力矩m kN M j ?=3601，基础上部内侧及下部外侧加横卧板后基础抗倾覆力矩m kN M j ?=4002，试计算：

（1）、支柱的最大弯矩出现在何种情况？

（2）、若选用5

.312130+H 型支柱，是否满足设计要求？ （3）、验算支柱无横卧板时是否稳定，若不稳定应如何处理？

表4、软横跨结构参数 气象条件 横向承力索

上部固定绳 下部固定绳 安装高度

（m ）

水平张力（kN ） 安装高度（m ） 水平张力（kN ） 安装高度（m ） 水平张力（kN ） 覆 冰 时

15 11 9 2.6 7.4 3.6 最大风时

9.4 3.8 5.7

6、己知软横跨，正线悬挂：JTMH 95CTMH 120-+-，站线悬JTMH 70CTMH 110-+-，

m l m R 50,1000==，处于典型气象分区的第IV

区，导线高度mm 6000，选用支柱5

.31290+H

。 请写校验该支柱的安全性。

7、JTMH120+CTMH150弹性链形悬挂, 接触线单位长度的自重为1.35kg/m ，承力索单位长度的自重为1.065kg/m ，吊弦单位长度的自重为0.089kg/m ，接触线和承力索的张力分别为30kN 和21kN ，试计算该接触悬挂的波动传播速度和列车最大运行速度的合理选用值。

R-600 L-800 l-100

L-500 L-500