高速电气化铁路接触网第2章 接触网的设计计算
第二章 高速铁路牵引供电系统的供电方式
第二章高速铁路牵引供电系统供电方式第一节牵引供电系统供电方式交流牵引供电系统可采用的供电方式主要有4种：直接供电方式，BT（吸流变压器）供电方式，AT（自耦变压器）供电方式和CC（同轴电缆）供电方式。
交流电气化铁道对邻近通信线路的干扰主要是由接触网与地回路对通信线的不对称引起的。
如果能实现由对称回路向电力机车供电，就可以大大减轻对通信回路的干扰。
采用BT、AT、CC等供电方式就是为了提高供电回路的对称性，其中CC供电方式效率最高，但投资过大。
目前，电气化铁路对采用BT、AT供电方式。
下面逐一介绍。
一、直接供电方式这是一种最简单的供电方式。
在线路上，机车供电由接触网（1）和轨（2）-地直接构成回路，对通信干扰不加特殊防护措施，如图2-1所示。
电气化铁路最早大都采用这种供电方式。
这种供电方式最简单，投资最省，牵引网阻抗较小，能损也较低，供电距离一般为30—40km。
电气化铁路的单项负荷电流由接触网经钢轨流回牵引变电所。
由于钢轨和大地不是绝缘的，一部分回流由钢轨流入大地，因此对通信线路产生感应影响，这是直接供电方式的缺点。
它一般用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆区段，必要时也将通信线迁到更远处。
图2-1带回流线的直接供电方式是在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，称为负馈线（NF），如图2—2所示。
利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所，减少了电气空间，因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰，但其防干扰效果不及BT供电方式。
这种供电方式可在对通信线路防干扰要求不高的区段采用，能进一步降低牵引网阻抗，供电性能要好一些，但造价稍高。
目前我国京广线、石太线均采用此种供电方式。
图2—2二、BT供电方式BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器—回流线装臵的一种供电方式，目前在我国电气化铁路中应用较广。
吸流变压器的变比是1：1.它的一次绕组串接在接触网中（1）中，二次绕组串接在专为牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF）中，故称之为吸流变压器—回流线供电方式，如图2—3所示。
接触网课程设计 (2)
接触网工程课程设计评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专业：电气工程及其自动化班级：电气1001姓名：学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年7月18日目录1题目 (1)2高速铁路接触网悬挂方式 (1)2.1 简单链型悬挂 (1)2.2 弹性链形悬挂 (1)2.3 复链形悬挂 (2)2.4 三种悬挂类型的综合比较 (2)3接触线选型 (3)4 承力索 (3)5．张力自动补偿装置 (4)（1）滑动式张力自动补偿装置......................................................................... 错误！未定义书签。
6、张力计算 (4)11、题目.高速电气化铁路接触网悬挂模式设计设计内容：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。
2、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:简单链型、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1 简单链型悬挂2.2、弹性链形悬挂弹性链型悬挂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8～16m,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。
接触网常用计算公式参考资料
附件一、接触网常用计算公式：1.平均温度t p和链形悬挂无弛度温度t o的计算t max+t min①t p=2t max+t min②t o弹= －52t max+t min③t o简= －102式中t p—平均温度℃（即吊弦、定位处于无偏移状态的温度）；t o弹、t o简—分别表示弹性链形悬挂和简单链形悬挂的无弛度温度℃；t max—设计最高温度℃；t min—设计最低温度℃；2.当量跨距计算公式n∑L I3LD= i=1n∑L I√i=1式中L D—锚段当量跨距（m）；n∑L I3=（L13+ L23+……+ L n3）—锚段中各跨距立方之和；i=1n∑L I=（L1+ L2+……+ L n）—锚段中各跨距之和；i=13.定位肩架高度B的计算公式B≈H+e+I（h/d+1/10）h/2式中B—肩架高度（mm）；H—定位点处接触线高度（mm）；e—支持器有效高度（mm）；I—定位器有效长度（包括绝缘子）（mm）；d—定位点处轨距（mm）；h—定位点外轨超高（mm）；4.接触线拉出值a地的计算公式Ha地=a－hd式中a地—拉出值标准时，导线垂直投影与线路中心线的距离（mm）。
a地为正时导线的垂直投影应在线路的超高侧，a地为负时导线的垂直投影应在线路的低轨侧。
H—定位点接触线的高度（mm）；a—导线设计拉出值（mm）；h—外轨超高（mm）；d—轨距（mm）；5.接触线定位拉出值变化量Δa max的计算公式Δa max=I z－√I2z－E2max式中Δa max—定位点拉出值的最大变化量（mm）；I z—定位装置（受温度影响）偏转的有效长度（mm）；E max—极限温度时定位器的最大偏移值（mm）；由上式可知E=0时Δa=06.定位器无偏移时拉出值a15的确定：（取平均温度t p=15℃）a15=a±1/2Δa max式中a—导线设计拉出值（mm）；Δa max—定位点拉出值的最大变化量（mm）；a15—定位器无偏移时（即平均温度时）的拉出值（mm）。
电气化铁路接触网知识培训讲义
第一章电气化铁路第一节电气化铁路的优越性我国铁路运输的牵引动力，目前主要有蒸汽牵引、内燃牵引和电力牵引三种形式。
以电力牵引作为主要牵引方式的干线铁路称为电气化铁路.我国第一条电气化铁路始建于1958年，1961年8月15日宝鸡——风州段91km建成通车，采用了较先进的单相工频交流供电方式.到2005年底,我国已建成电气化铁路两万公里，成为继俄罗斯、德国之后世界第三电气化铁路大国。
目前，世界高速电气化铁路最高已达330km/h（德国汉诺威——柏林），最高试验速度已达515km/h(法国巴黎——勒芒—-图尔）。
我国于1998年已建成广深为200km/h的高速电气化铁路，秦沈试验为321。
5km/h。
到2020年,我国将达到电气化铁路总里程5万公里，是铁路建设的高潮。
电气化铁路的优越性,主要表现在以下几个方面：一、能多拉快跑，提高运输能力.由于电力机车功率大、速度快，因而能多拉快跑，提高牵引吨数，缩短在区间运行时间，从而可以大幅度提高运输能力.二、能综合利用资源,降低燃料消耗。
由于电力机车的能源可以来自多方面，因而可以综合利用资源，即是在纯火力发电的情况下，电力机车总效率也可达25％左右，为蒸汽机车的四倍多。
三、能降低运输成本，提高劳动生产率.由于电力机车构造简单，牵引电动机和电气设备工作稳定可靠,因而机车检修周期长，维修量少，可以减少维修费用和维修人员。
电力机车不需要添煤、加水和加油，整备作业少,宜长交路行驶,因而可以少设机务段，乘务人员和运用机车台数相应减少.这样就降低了运输成本，提高了劳动生产率。
四、能改善劳动条件，不污染环境。
由于电力机车没有煤烟，使机车乘务员不受有害气体侵害，同时也对沿线的环境不产生污染。
第二节电气化铁路的组成电气化铁路是由电力机车、牵引变电所和接触网组成的。
一、电力机车电力机车由机械、电气和空气管路系统组成。
机械部分，主要包括车体和走行部分.电气部分,主要包括受电弓、主断路器、牵引变压器、转换硅机组、调压开关、整流硅机组、平波电抗器、牵引电动机和制动电阻柜等.空气管路系统，主要包括空气制动、控制及辅助气路系统。
接触网计算基础分析课件
推动技术创新
通过计算分析，为接触网 新材料、新结构和新工艺 的研发提供技术支持。
课件内容与安排
01
02
03
04
基础知识介绍
包括电气化铁路概述、接触网 基本组成与分类等内容。
接触网计算方法
详细讲解接触网计算的基本原 理、方法和步骤。
工程实例分析
结合具体工程实例，对接触网 计算过程进行实例分析和讨论
。
05 机械强度校核及 优化措施研究
机械强度校核标准和方法论述
强度校核标准
根据国家相关标准和行业规范， 对接触网各部件进行强度校核， 确保其满足安全运行要求。
校核方法
采用有限元分析、理论计算等方 法，对接触网各部件在不同工况 下的受力情况进行模拟分析，评 估其强度是否满足要求。
关键部件如吊弦、定位器等强度校核过程展示
定性与定量相结合原则
评估指标应包括定性和定量两类，以便更全 面地反映接触网的电气性能。
具体指标如载流量、电压损失等介绍及实例展示
载流量
接触网导线在正常运行条件下所能承载的最大电流值。载流 量的大小直接影响接触网的供电能力。例如，在某高铁项目 中，设计载流量为800A，实际运行中载流量达到了750A， 满足设计要求。
风速对接触网性能的影响
风速变化会引起接触悬挂的振动和摆动，导致弓网之间的动态接触压力不稳定， 影响弓网受流质量。同时，强风还可能吹落接触悬挂上的异物，对弓网造成损害 。
针对不同环境条件下防护措施设计思路分享
高温环境下的防护措施设计
采用耐高温性能优异的接触线和绝缘子，优化接触悬挂的 几何形状和结构，提高接触悬挂的稳定性和可靠性。
接触网计算基础分析课件
目录
• 引言 • 接触网基本构成及工作原理 • 接触网参数计算与分析方法 • 电气性能评估指标体系建立及应用实例分
接触网课程设计跨距计算
接触网技术课程设计报告班级：学号：姓名：指导教师：评语：2012 年 2 月24 日1.基本题目1.1 题目某地区跨距长度的计算1.2 题目分析跨距就是两相邻支柱间的距离，其长度的决定涉及到一系列经济、技术问题，是接触网设计中重要的问题之一。
跨距有经济跨距和技术跨距两个概念。
单从经济观点考虑问题所决定的跨距为经济跨距；而按技术要求决定的跨距称为技术跨距。
在一般情况下，经济跨距总是要大于技术跨距的。
技术跨距是根据接触线在受横向水平力(如风力)作用时，对受电弓中心线所产生的许克偏移而决定的，对于简单接触悬挂，弛度也是决定跨距的重要因素。
某地区的接触悬挂类型决定了这地区跨距长度的计算结果。
为了能够达到经济和技术的最优化，就需要对两种接触悬挂类型下的跨距长度进行比较。
要使接触线良好地工作，就要保证在受风作用下，接触线对受电弓中心线的受风偏移值不要超过其规定的最大许可值。
根据受电弓滑板的最大工作宽度，铁路工程技术规范规定，在最大计算风速条件下，接触线对受电弓中心的最大水平偏移值不应超过500mm 。
在接触网设计中，仍按此规定处理。
2.跨距长度的计算为了简化计算，假设跨距两端是死固定，即不考虑补偿器的补偿作用，同时认为在受风以后，导线内张力变大，而不考虑张力变大后的导线的弹性伸长。
此时，接触线的水平偏移值b j 如图1所示。
图中表示的是接触线在跨距内任意点的横断面，接触线在水平负载p j 的作用下位于斜面内。
由图中可知图 1接触线的水平受风偏移yj bj p j gv q由图可知vj j q p yb =即 vj j q p yb = (1)接触线在跨距内任意点的弛度y 值可由式 Tx l gx y 2)(-= 得 (2)jv T x l x q y 2)(-⋅=将y 值代入式(2)中得jj j T x l x p b 2)(max -⋅=(3)当x 为l 的中点时，具有最大水平风偏移，即jj j T l p b 82max ⋅=(4)在直线区段上，当接触线布置成之字形时，对其线路中心(也即是受电弓中心)线的偏移巨鼎与y1及y2，如图2所示。
高铁接触网计算方法、控制要点及现场资料收集整理
三、现场资料收集整理
2. 图纸变动记录
图纸变动的记录会对后期竣工图、竣工资料的整理有 很大帮助，尤其是支柱的增补，特殊材料、特殊处所安装 的位置等。
3. 外部因素资料的收集
接触网外部因素主要有上跨电力线、上跨桥、危树等。 不仅要收集支柱号、里程等数据，还需要收集照片。上海 路局要求交供电段的资料其中有一杆一档、一线一档、一 桥一档，所以每根支柱、每条上跨线、每座上垮桥都必须 有照片。
中铁十一局集团电务工程有限公司宁安铁路项目部
二、控制要点
⑤吊弦数据测量要注意在关节中需考虑双腕臂底座对 跨距的影响，测量中需记录好超高来复核设计与现场是否 相符，坠砣配重也应现场记录。测量中发现数据不符合要 求的应标注并整改后再测量。
（3）计算注意事项 ①计算腕臂最重要的是要有自己的数据输入的习惯， 有的数据错误能影响整个锚段的腕臂，比如锚段起点里程， 因为里程关系着曲线要素，里程输入时还应检查长短链， 计算软件没有考虑到长短链，我们在输入时应该考虑。 ②吊弦计算时要考虑到坠砣配重带来的影响，1Kg的差 异计算出的吊弦长度相差接近一个毫米，所以前期坠砣安 装时应严格配重，可为后续吊弦测量计算工作带来方便。
接触网联调联试检测包括静态几何参数检测和动态弓网 受流性能检测
中铁十一局集团电务工程有限公司宁安铁路项目部
一、高铁接触网计算方法
其中静态几何参数检测包括：拉出值、定位点处接触线 高度、吊弦处接触线高度、相邻两定位点高差和相邻吊弦高 差。
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一、高铁接触网计算方法
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三、现场资料收集整理
4. 与相关专业对接资料
接触网-参数设计
接触网工程课程设计专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电气 1104 姓 名： 丁向前 学 号： 201109453 指导教师： 任丽苗兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年 7月 13 日指导教师评语平时（30）报告（30）修改（40）总成绩1设计原始题目1.1题目高速电气化铁路接触网的控制参数设计。
1.2 内容根据高速接触网的控制参数及理论分析，设计武—广高速电气化接触网控制参数。
1.3 设计方案高速接触网控制参数包括静态特性，动态特性，波动速度， 系数等。
本设计主要对接触线的波动传播速度，反射系数，多普勒因数，增强系数，链形悬挂的固有频率五个方面进行计算。
2 设计计算根据文献参考，可以查询得京沪高速电气化铁路的常用参数如表1所示。
表1 京沪高铁各种参数量的名称符号单位名称大小承力索张力C T kN 21接触线张力j T kN 30m kg/m 1.08承力索线密度Cm kg/m 1.08接触线线密度j列车实际速度V km/h 350l m 10近支撑点吊线间隔i跨距l m 652.1波动传播速度波动传播速度：受电弓抬升引起接触悬挂的振动，该点振动波会沿接触悬挂传播，传播的速度称为波动传播速度。
波动传播速度按式(2.1)计算：mTC ∑∑=(2.1)式中： T ∑——接触悬挂承力索（辅助承力索）和接触导线的张力之和(N)m ∑——接触悬挂承力索（辅助承力索）和接触导线的线密度之和(kg/m)C ——接触网的波动传播速度(km/h)将数据代入式2.1得：)km/h (15408.108.13000021000=++=C接触线的波动传播速度： mT C j p 6.3= (2.2)式中：jT ——接触线的张力(N)m ——接触线的密度(kg/m)将数据代入式2.2得)km/h (60008.1300006.3=⨯=p C 2.2反射系数高速运行的接触网的振动波在遇到非均质点（如吊弦、中锚、电连接线夹、定位线夹、分段绝缘器处）时冲击被反射，这种反射影响反射系数，即反射使振动波衰减或增强。
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1. 等高悬挂的弛度计算
自由悬挂导线受力图
1. 等高悬挂的弛度计算
1. 等高悬挂的弛度计算
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
不等高悬挂的弛度
上式表明了在悬挂点不等高时，从高、低两个悬挂点计算的 弛度（在跨距相同条件下）与悬挂点等高弛度之间的关系。
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
斜弛度 重要结论：一个不 等高悬挂的弛度可 转换为等高悬挂进 行计算。
曲线区段上接触 线的受风偏移图
2.6 链形悬挂接触线的 受风偏移和跨距长度
风偏移值的平均值计算法
风偏移值的当量理论计算法 国外风偏移值的计算方法
1.风偏移值的平均值计算法
2.风偏移值的当量理论计算
2.风偏移值的当量理论计算
2.风偏移值的当量理论计算
3.国外风偏移值的计算方法
1）俄罗斯的计算方法；
第二章 接触网的设计计算
自由悬挂导线的张力与弛度计算 简单悬挂的状态方程 半补偿链形悬挂的张力与弛度 全补偿链形悬挂的安装曲线 接触线受风偏移和跨距许可长度的计算 链形悬挂接触线的受风偏移和跨距长度 链形悬挂锚段长度的计算
2.1 自由悬挂导线的张力与弛度计算
等高悬挂的弛度计算
2）德国的计算方法；
3）日本的计算方法。
2.7 链形悬挂锚段长度的计算
半补偿链形悬挂锚段长度的计算
全补偿链形悬挂锚段长度的计算 隧道内锚段长度的计算
1. 半补偿链形悬挂锚段长度的计算
锚段：将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段。 划分锚段的目的：加补偿器；缩小机械事故范围；使吊弦的 偏移不致超过许可值以及改善接触线的受力情况等。
2.5 接触线受风偏移和跨距 许可长度的计算
经济跨距和技术跨距 简单接触悬挂的受风偏移和最大跨距
1.经济跨距和技术跨距
单从经济角度考虑问题所决定的跨距为经济跨距； 按技术要求决定的跨距为技术跨距。 一般情况下，经济跨距总是大于技术跨距，因此技术跨距总 是研究的中心。 技术跨距是根据接触线在受横向水平力（如风力）作用时， 对受电弓中心线所产生的许可偏移而决定的。对于简单悬挂， 弛度也是决定跨距的重要因素。
曲线区段
接触线的最低高度：在各种运行情况下，为了避 免一根或多根接触线与车辆之间产生电弧，一个 跨距内的接触线最小高度值。
2.简单接触悬挂的受风偏移和最大跨距
接触线的水平受风偏移
2.简单接触悬挂的受风偏移和最大跨距
1.在直线区段，接触线 以等之字布置时： 直线区段上接触线的受风偏移
2.简单接触悬挂的受风偏移和最大跨距
1.有载承力索的张力曲线
2.有载承力索的弛度计算
有载承力索张力 及弛度曲线
3.接触线的弛度及在悬挂点处的 高度变化曲线
接触线的安装曲线
4.无载承力索的张力及弛度曲线
2.4 全补偿链形悬挂的安装曲线
2.4 全补偿链形悬挂的安装曲线
全补偿链形悬挂坠砣安装高度曲线如下图：
全补偿链形悬挂的安装曲线
曲线区段承力索 形成的水平分力
3. 隧道内锚段长度的计算
不等高悬挂的弛度和张力计算 悬挂线索实际长度的计算
2.1 自由悬挂导线的张力与弛度计算
等高悬挂的弛度计算
不等高悬挂的弛度和张力计算 悬挂线索实际长度的计算
1. 等高悬挂的弛度计算
定义：自由悬挂线索是指两端固定且只受重力作用的柔软线索。 特征： 1.最基本、最简单的悬挂形式； 2.线索两端固定、只受重力的作用； 3.线索十分柔软，刚度不计； 4.线索的直径与其直径相比可以忽略； 5.线索的自重沿线路均匀分布。
2.简单接触悬挂的受风偏移和最大跨距
a
m
直线区段
拉出值：在 定位点处， 接触线相对 于受电弓中 心的距离。
接触线的设计最高 高度：设计时考虑 了各种偏差和接触 线抬升量以后，受 电弓肯定还能接触 到的接触线高度的 理论计算值。
c
线路中心线
接触线 a
接触线高度：接触线底面到轨面垂直距离
受电弓中心
h
S
1. 简单悬挂的状态方程
1. 简单悬挂的状态方程
• 简单悬挂的状态方程
2.决定起始条件
2.决定起始条件
2.决定起始条件
2.决定起始条件
3. 决定当量跨距
• 当量跨距的计算
4.求弛度曲线
2.3 半补偿链形悬挂的张力与弛度
有载承力索的张力曲线 承力索的弛度计算 接触线的弛度及在悬挂点处的高 度变化曲线 无再承力索的张力及弛度曲线
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
不等高悬挂的张力
2.不等高悬挂的弛度和张力的计算
上拔力计算图
3.悬挂线索实际长度的计算
悬挂线索长度微分段
3.悬挂线索实际长度的计算
2.2 简单悬挂的状态方程
简单悬挂的状态方程 决定起始条件 决定当量跨距 求弛度曲线
1. 简单悬挂的状态方程
Relationship?
目的：接触网的简单悬挂、供电线、回流线、负馈线、加强导线 等线索都处于类自由悬挂状态，通过分析自由悬挂线索的特性可 避开具体问题的某些次要元素，找出它们的共性。
1. 等高悬挂的弛度计算
【1】弛度 【2】等高悬挂 【3】张力 【4】跨距 【5】安装曲线 跨距:自由悬挂线索两悬挂点的水平距离。跨距有三个概念： 实际跨距、当量跨距和临界跨距。 实际跨距（简称跨距） 当量跨距（假设跨距） 临界跨距（计算跨距） 架空导线的张力、弛度、长度都是随外界温度按一定规律 变化的，根据这一变化规律在最低计算温度至最高计算温 度范围内绘出相应的关系曲线。
划分锚段的依据：在气象条件发生变化时，使接触线内所产 生的张力增量不超过规定值。
1. 半补偿链形悬挂锚段长度的计算
适用条件为直线区段，只考虑吊弦所造成的张力变化和只考虑 温度引起的伸长。
1. 半补偿链形悬挂锚段长度的计算
2. 全补偿链形悬挂锚段长度的计算
对于全补偿链形悬挂，除了考虑接触线的张力增量，还要考虑承 力索引起的张力增量。 在直线区段可以认为承力索不产生张力增量，在曲线区段，承力 索产生张力增量。