接触网工程课程设计

接触网工程课程设计报告

专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电气 1104 姓 名： 辛丰洲 学 号： 201109419 指导教师： 王思华

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014 年 7 月 4 日

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）

1基本题目

1.1具体题目

高速电气化铁路接触网悬挂模式设计

1.2题目分析

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。

目前，世界各国为满足高速受流的要求，都根据自己国家高速铁路规划的动力设置（动力集中式或动力分散式）和受电弓的结构及性能的不同，而采用了不同的悬挂类型。高速接触网的悬挂类型就其现有的情况而言，有弹性链形悬挂、简单链形悬挂和复式链形悬挂（或称双链形悬挂）。本报告对上述三种链型悬挂类型进行了较为全面的性能比较。另外，对张力补偿装置的设计也略作阐述。

2高速电气化铁路悬挂类型设计

2.1不同类型接触网悬挂模式

2.1.1弹性链形悬挂模式

德国高速电气化铁路（ICE）接触网采用的悬挂类型是弹性链形悬挂，代表类型为Re250型和Re330型，它们分别适应的速度为250km/h和330km/h。弹性链形悬挂在简单链型悬挂基础上增加了一根弹性吊索，改善了接触网的弹性不均匀度。但结构比较复杂，弹性吊索安装、调整工作量大。在跨距较小时，弹性链形悬挂和简单链形悬挂弹性均匀性差别不大。弹性链形悬挂结构形式如图1和图2所示。

承力索吊悬

接触线

图1弹性链形悬挂（Y形）

承力索吊悬

接触线

图2弹性链型悬挂图（∏形）

在结构上，相对于简单链形悬挂在定位点处装设弹性吊索，主要有两种形式：“∏”形和“Y”形。弹性吊索的材质一般与承力索相同，其线胀系数与承力索相匹配。性能特点：结构比较简单，改善了定位点处的弹性，使得定位点处的弹性与跨中的弹性趋于一致，整个接触网的弹性均匀，受流性能好。其缺点是弹性吊索调整维修比较复杂，定位点处导线抬升量大，对定位器的安装坡度要求也较严格。

2.1.2简单链形悬挂模式

法国在开始修建从巴黎至里昂的东南新干线（TGV）时，所采用的接触悬挂的型式仍是弹性链形悬挂。但是在正式运营的三个月内,发生了两次重大事故,造成导线拉断、接触网损坏。九十年代初,法国总结了东南新干线的经验教训,在大量的理论和试验研究的基础上认为:弹性吊索对于时速超过250km的高速来说意义不是很大,反而成为影响行车安全的因素之一。所以后来在修建大西洋新干线时采用了简单链形悬挂。从结构上看，后者与弹性链形悬挂的主要区别是取消了弹性吊索。简单链型悬挂结构简单，弹性均匀度较好，接触悬挂稳定性好，施工及运营管理方便，是世界上使用最多的一种悬挂类型。我国绝大部分电气化铁路都采用这种悬挂方式。结构形式如图3所示。

承力索

吊悬

接触线

图3 简单链形悬挂图

性能特点：结构简单、安全可靠、安装调整维修方便，适应于高速受流。定

位点处弹性小，跨中弹性大，造成受电弓在跨中抬升量大，跨中采用预留弛度，受电弓在跨中的抬升量可降低；定位点处易形成相对硬点，磨耗大。如果选择结构形式合理、性能优良的定位器，则可消除这方面的不足。

2.1.3复（双）链形悬挂模式

日本高速铁路是唯一采用简单复链形悬挂类型的国家。日本在开始建造电气化铁路新干线时，曾对简单复链形悬挂、弹性复链形悬挂、带空气弹簧吊弦的复链形悬挂及三链形悬挂等四种悬挂类型进行选择性试验。经过运行试验，很快淘汰了后三种类型，保留了复链形悬挂。

复链型悬挂在简单链型悬挂的基础上增加了一根辅助承力索，使接触网弹性更加均匀。但结构太复杂，施工及运营维护不方便，事故抢修难度大。目前只在日本使用。日本东海道的悬挂模式结构形式如图4所示。

承力索

吊悬

接触线

图4 复链型悬挂图

复链型悬挂在结构上，承力索和接触导线之间加了一根辅助承力索。性能特点：接触网的张力大，弹性均匀，安装调整复杂、抗风能力强。

2.2不同类型接触网悬挂模式比较

复链、简链和弹链三种接触网悬挂型式虽然有各自的不同特点，但对于时速200 km/ h 以上的速度来说，均能满足高速受流要求，在国外都有成功的运营实践。

高速接触网各类型的相关技术参数如附表1所示。

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)从高速受流质量、波动传播速度、多普勒效应、波状磨耗、离线率比较、弹性链形悬挂优于复链形悬挂,简单链形悬挂较差。

(2)从结构复杂程度、工程造价、维修工作量比较,是简单链形悬挂优于弹性链形悬挂,复链形悬挂较差。

(3)从弹性均匀度、受流稳定性、动态抬升量比较,复链形悬挂优于弹性链形悬挂,简单链形悬挂较差。

(4)运行速度为300～350km/h 的高速电气化铁路，其复链形悬挂、弹性链形悬挂及简单链形悬挂等三种类型都不具有排他性，选用时只是考虑的侧重面不同。 (5)接触线的材料(抗拉度及线密度)在高速接触网的组成中占有特别重要地位，在确定接触线线型时，应注意选取抗拉强度大、重量较轻的优质线材。

(6)高速接触网具有整体(含弹性吊弦和普遍吊弦)效果及耦合性能，应注意消除不均质质点及不均匀张力的现象，除结构问题以外，优良的施工工艺会带来意想不到的受流效果。

2.3接触线、承力索、吊弦、弹性辅助索的型号选择

接触线宜采用铜合金或铜接触线，同一机车交路的接触线材质宜相同。我国主型接触线电气及机械性能如表1所示。

表1我国主型接触线电气及机械性能表 型号

拉断力

（kN ）

20℃电阻值

（Ω/km ） 载流量

（A ） 单位重量

（kg/m ） TCG-100 ≥35.0 0.179 600 0.89 TCG-85 ≥30.6 0.210 550 0.76 GLCA

215100

≥40.0 0.184 470 0.925 GLCB 173

80

≥30.1 0.230 440 0.744 GLCN-250 ≥54.0 0.149 700 0.994 GLCN-190 ≥39.22 0.198 600 0.807 TCW-110 ≥39.0 0.161 660 0.988 TCW-85 ≥30.9 0.208 550 0.774 CTHA-110 ≥41.6 0.1777 700 0.993 CTHB-120

≥42.0

0.1786

750

1.071

承力索宜采用铜合金或铜以及其他材质的绞线，载流承力索与接触线的材质宜相同。我国的广（州）—深（圳）线在200km/h 时速区段，承力索采用的就是铜绞线TJ-127。

在高速接触网接触悬挂中，吊弦是其中的主要环节，为适应高速的要求，吊