接触网工程及课程设计答案

二、主观题(共14道小题)

11. 接触网具有 、 、 、 、 等特性。

参考答案：环境复杂 、 无备用 、 机电复合 、 负荷突变 、 学科交叉 12. 接触网附加导线主要有供电线、加强线、 、 、保护线、负馈线和 、 。

参考答案：回流线 、并联线 架空地线或(吸上线，接轨用保护线)等 13. 直链形悬挂的承力索和接触线的投影 ， 悬挂的承力索和接触线的走向相反。 参考答案：重合 斜链形 14. 由于运行速度的提高，高速接触网在电气强度、机械强度、受力稳定性、悬挂弹性、悬挂抬升量、导线高度、接触线坡度、弓网振动特性等方面的技术要求要远高于普速接触网，普速接触网主要侧重于 参数的确定；而高速接触网更注重接触网 品质以及弓网动态特性。

参考答案：几何 动态

15.

请写出图中各数字所代表的接触网零部件名称

图一 支柱装配示意图 1 ； 2 ；3 ；4 ； 5

； 6 ；7 ；8 ；9 ；10 ；11 ；12 ；13 ；14 ；15 ； 16 ；17 ；18 ；19 ；20 。 参考答案：1 悬式绝缘子 ； 2 水平拉杆 ；3 多孔调节板 ；4 钩头鞍子 ； 5 腕臂底座 ； 6 棒式绝缘子 ；7 定位管 ；8 定位器 ；9 长支持器 ；10 定位管斜拉线 ；11 棒式绝缘子 ；12 平腕臂 ；13 承力索底座 ；14 斜腕臂 ；15 定位环 ； 16 定位间隙 ；17 定位管 ；18 定位器 ；19 定位线夹 ；20 支柱 。

16.

名词解释

拉出值

接触线定位点与受电弓滑板中心的距离。其大小取决于受电弓型号和弓

头几何尺寸，线路条件，气象条件等。

17.结构系数

参考答案：表明链形悬挂定位点附近第一吊弦在跨距中分布情况的系数，它表明了承力索弛度变化对接触线弛度和高度的影响承度，理论上可简化链形悬挂的理论分析，实际工程中可通过调节第一吊弦位置来改善定位点附近的悬挂弹性。

18.接触悬挂

参考答案：安装于支持和定位装置之上的接触网线索及其组成的机械结构的总称。接触悬挂直接参与弓网受流，对其机电性能和空间位置与姿态均有非常严格的要求。

19.接触网波动速度

参考答案：在受电弓瞬间抬升力作用后，接触网上下振动的横波沿接触网线索传播的速度称为接触网波动速度，其的大小取决于接触线的张力和单位质量，也决定了接触网的高速动态品质。

20.

简答题

为什么要设置中心锚结？设置中心锚结应遵循哪些原则？

参考答案：

答：设置中心锚结的作用有以下几点：

(1) 防止接触悬挂的窜动；

(2) 缩小事故范围；

(3) 减小张力差；

设置中心锚结的主要原则是使中心锚结所在锚段的两半锚段的张力差尽量

相等。具体而言，在直线或等半径曲线区段，一般设置在锚段中间位置；在

线路半径变化区段，一般设置在曲线半径较小的一侧。

21.简述牵引供电系统和接触网的供电方式。

参考答案：

答：牵引供电系统的供电方式有：直接供电、直接供电+回流线供电，BT供

电、AT供电、CC供电；

接触供电方式有：单边供电、双边供电、越区供电，中国使用的均为单边供

电，越区供电为非正常供电，它只允许旅客列车和重要的货物列车通行。

22.请简述无线夹区和始触区的定义，二者有何关系？

参考答案：

答：无线夹区是针对接触线而言的，在受电弓动包络线范围内的工作支和非

工作支接触线，只要其位于受电弓始触区的空间区域内均不得安装线夹，人们称

之为接触线无线夹区；

始触区是针对受电弓滑而言的，当受电弓由一组悬挂过渡到另一组悬挂时，非工作支接触线均是从受电弓弓头的600~1050的区域内进入的，人们将该区域称为受电弓的始触区。

23.请从几何、电气、机械三方面简述弓网关系，并简要说明三者之间的关系。

参考答案：

答：弓网受流系统由受电弓和接触网两个独立的弹性子系统耦合而成，两个子系统都有自已各自的机电特性，受电弓安装于电气列车之上，处于高速移动状态，而接触网沿线路架设，处于静止状态，因此，弓网受流系统是一个复杂的机电复合系统，两个子系统必须在几何、电气、机械三方面相互匹配才能完成电能输送。

几何关系是弓网受流系统的基本关系，可用接触线的高度、坡度及其变化率、拉出值、弛度，受电弓的有效工作高度、动态包络线等概念来明确和表述，它是弓网安全运行的基础，是安全运营维护工作的主要内容；

电气关系是弓网受流系统的核心，对弓网系统所进行的任何技术改进都是为了保证电能平稳安全的由接触网进入受电弓及牵引列车。电气关系可用接触网载流量、牵引网阻抗、接触线和滑板的接触电阻、接触线和滑板的电气磨耗、滑板载流量等参数来表述。电弧和电火花是弓网电气关系中两个常见现象，二者的形成机理不同，物理特性不同，在日常运营工作中应加以严格区别；

为了使弓网系统适应高速取流，弓网系统还必须满足一定的机械关系，这些关系可用接触网振动频率、波动速度、反射系数、多普勒系数、疲劳特性，受电弓振动频率、归算质量、跟随特性等概念来表述。只有当弓网两子系统在机械关系上能相互适应，相互匹配，弓网受流系统才能完成高速条件下的受流工作。

由以上分析可知：在弓网系统中，几何关系是基础，电气关系是核心，机械关系是关键。

24.

某链形接触悬挂GJ-70+CT-100。设计参数如下：

。试计算该悬挂在覆冰时和最大风时的单位合成负载。

已知：CT-100接触线的单位自重；A=11.8、B=12.8值GJ-70承力索的单位自重

；计算直径d=11mm，吊弦单位自重。参考答案：

解：

（1）悬挂在无冰无风时的单位自重负载

（2）线索冰负载

承力索单位覆冰负载；

接触线单位覆冰负载；

第二次作业

三、主观题(共5道小题)

21.

作图题

请画出直线区段五跨绝缘锚段关节的平面布置图，标明其主要参数。

参考答案：

22.

问答题

确定接触网锚段长度应考虑哪些因素？

参考答案：

锚段长度对接触网的工程投资和技术性能有重要影响。锚段长度越长、在一定公里数内的锚段数就越少、锚段关节也就越少，工程投资就越低；但锚段长度过长也会带来诸多技术问题：导线位移和张力差偏大、补偿装置可能失去补偿作用、事故影响范围大、供电灵活性较差。同样，锚段长度越短，在一定公里数内的锚段数就越多，锚段关节也就越多，一方面使工程投资增加，另一方面使接触网结构变得复杂，影响弓网运行安全的隐患增加。

一般说来，选择锚段长度应综合考虑以下因素：

（a）气象因素，如最高温度，最低温度，吊弦、定位器和腕臂处于最佳位置时的温度，最大风速，覆冰厚度；

（b）补偿张力的大小及导线张力差；

（c）接触线在定位点的纵向位移和横向位移；纵向位移使线夹两边产生张力差，使线夹承受较大的剪切应力；横向位移使接触线拉出值产生变化；

（d）补偿装置的结构形式、有效工作范围和补偿效率；

（e）导线的架设高度、抗拉强度、弹性系数和截面积；

（f）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值；

（g）线路条件。

23.接触网跨距的确定应考虑哪些因素？

参考答案：

跨距的取值与受电弓自振频率、接触网自振频率、列车运行速度之间存在某

些内在关系，这些内在关系还有待于进一步研究。跨距还与弓网磨耗、跨中风偏、标准压力偏差、悬挂弹性有关，理论上精确计算还很困难。另外、跨距的大小同样涉及经济技术两个方面，大跨距可相对降低投资，但跨中弹性大、接触线磨耗偏大，悬挂弹性差异大，接触线承受较大的弯曲应力、寿命缩短；小跨距可降低悬挂的弹性差异，减小标准压力偏差，但会增大工程投资，在相同长度内的定位点数增加，产生冲击和振动的概率增大，定位点的磨耗增大、锚段张力差增加。一般而言，确定跨距长度时应综合考虑以下因素：

(a) 接触悬挂的类型；

(b) 线材材料及形状

(c) 承力索和接触线张力及拉出值大小；

(d) 基本运行风速的大小；

(e) 受电弓的弓头尺寸和列车横向位移；

(f) 线路状况（横断面、纵断面）；

(g) 支柱型号与材质；

(h) 相邻跨距的弹性差异。

24.覆冰对接触网的危害有哪些？

参考答案：

(1) 过荷载导致接触网机械和电气事故

覆冰条件下，冰的重量会增加支持结构和线索的垂直负载,线索弛度加大，低压线与高压线间因风吹摆动而引起短路事故；覆冰增加的导线张力将传到支柱上，增加所有支柱及其基础的扭矩,造成支柱变形、基础下沉。

导线因覆冰使迎风面增大,因此,风吹覆冰导线所产生的水平荷载也随之增加。覆冰期间的最大水平荷载将在“风速与冰量”的某种关系下发生。

因为接触网跨距不一，悬挂高度不同，或相邻各跨之间安装质量不同，,使导线在覆冰时引起纵向静力不平衡，产生纵向荷载。

当覆冰不均匀、自行脱落或被击落时,导线的悬挂点处会产生很大的冲击荷载,造成导线脱落,线夹断裂；

冰和雪花在导线表面的不同积聚形状会引起导线对风所引起的振动的敏感性,产生振动荷载。当导线上凝聚霜淞时,其载面增大,形状仍保持为均匀圆形, 而霜层几乎不改变导线阻尼,因此,一定的风力所引起的导线振动,其频率低于裸线时的频率,而振幅比裸线时小,并且,频率下降可能低到防振装置的有效运行范围以下。

(2) 不同期脱冰或不均匀覆冰事故

相邻跨距的导线覆冰不均或脱冰不同步，会产生张力差,使导线在线夹内滑动。不均匀覆冰产生的张力差是静负荷,故线索断口有缩颈现象；不同期脱冰产生的张力差是动负荷,线股断口无缩颈现象。脱冰会使导线跳跃,。

(3) 绝缘子串冰闪事故

绝缘子覆冰或被冰凌桥结后，绝缘强度下降,泄漏距离缩短, 融冰时,绝缘子的局部表面电阻增加,形成闪络事故,闪络发展过程中持续电孤烧伤绝缘子,引起绝缘子绝缘强度降低。

(4) 导线覆冰舞动事故

因导线不均匀覆冰,在风的作用下产生舞动,覆冰导线的低频高幅舞动会造成金具损坏,导线断股,相间短路及杆塔倾斜或倒塌等严重事故。

25.

计算题

承力索、接触线参数表

(l)、该悬挂的各类计算负载；

(2)、若敢，计算临界负载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。

参考答案：

第三次作业

二、主观题(共12道小题)

11.

名词解释

拉出值

参考答案：接触线定位点与受电弓滑板中心的距离。其大小取决于受电弓型号和弓头几何尺寸，线路条件，气象条件等。

12.结构高度

参考答案：接触线定位点处，承力索与接触线之间的垂直距离。

13.临界跨距

参考答案：简单悬挂线索即将产生最大张力时的跨距，简单悬挂线索的最大张力既可产生于最低温度时，也可出现在最大负载时。

14.波动速度

参考答案：在受电弓瞬间抬升力作用后，接触网上下振动的横波沿接触网线索传播的速度称为接触网波动速度，其的大小取决于接触线的张力和单位质量，也决定了接触网的高速动态品质。

15.土壤安息角

参考答案：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。

16.支柱侧面限界

参考答案：轨平面处，支柱内沿至线路中心线的水平距离。

17.反射因数

参考答案：表明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反射波向受电弓传播并在受电弓处引起新的反射的一个系数。反射系数的大小受制于承力索和接触线的补偿张力，一般而言，承力的补偿张力越大，接触悬挂的反射系数也就越大。

18.弓网电弧

参考答案：开关触头在分、合电路时，如果能满足一定的条件，触头间（以下称弧隙）便会产生电弧或其它放电现象。电弧的温度很高，即使存在的时间很短，也会使触头表面的材料熔化、气化、飞溅，造成触头的接触面损坏，破坏触头的接触性能，影响触头间的电能传输。

19.

作图题

请画出直线区段四跨绝缘锚段关节的平面布置图，并标明主要技术参数。

参考答案：

20.

简答题

接触网具有典型的空间特性、气候特性、无备用特性、机电复合特性、负荷不确定特性以及

学科交叉特性，请你就接触网的机电复合特性进行说明。

参考答案：

接触网的本质是电力输电线，但由于其电能传输过程的特殊性，它又不同于一般的电力输电线。为使弓网受流平稳、安全、可靠，接触网在电气方面要满足电气强度、牵引功率，电压水平，绝缘安全等方面的技术要求；在机械方面要满足机械强度、振动特性、波动特性、空间位置、动态弹性等方面的技术要求；机电任何一方的偏颇，都会造成受流质量的下降，甚至不能完成特定条件下的能量传输。这就是接触网的机电复合特性。

接触网的机械特性表现在三个方面：机械强度、机械位置、机械振动。这三者是保障弓网系统安全良好运行的基础。接触网和受电弓是两大弹性振动系统，两大系统必须充分藕合和匹配才能保质完成电能传输。接触网和受电弓都应有良好的静态特性和动态特性，接触网线索弛度、悬挂弹性、波动速度，受电弓的静态抬升力、动态压力偏差等对弓网受流质量具有相当的影响。

接触网的电气特性也表现在三个方面：载流容量、电能质量、电气安全。

接触网的载流容量是衡量电气化轨道交通性能的重要指标，与一般架空电力输配电线相比，接触网系统发生短路的情况更为频繁，必须充分考虑接触网系统的短路容量；接触网负荷波动很大，必须充分考虑接触网系统的过负荷容量。

接触网的供电电压和电能损失必须控制在可承受的范围以内，馈线上网点电压和供电臂末端电压不应超出系统所允许的最高电压值和最低电压值。

另外，电气化铁路周围存在较强的交变电磁场，这些交变电磁场对其周围的各类电线、电缆、通信线路、电子设备均存在电磁干扰，对人员和设备构成潜在威胁和危险，处理不好就可能对人员生命和设备造成直接伤害，对接触网的电磁干扰必须足够重视并采取积极有效的防护措施。

21.什么叫最大许可跨距？确定最大许可跨距需要考虑哪些因素？

参考答案：

最大许可跨距是指考虑预期车辆运行和给定最大风偏后，能确保接触线不离开受电弓滑板工作范围的跨距。

跨距的确定比锚段长度的选择更为复杂，因为跨距的取值与受电弓自振频率、接触网自振频率、列车运行速度之间存在某些内在关系，这些内在关系还有待于进一步研究。跨距还与弓网磨耗、跨中风偏、标准压力偏差、悬挂弹性有关，

理论上精确计算还很困难。另外、跨距的大小同样涉及经济技术两个方面，大跨距可相对降低投资，但跨中弹性大、接触线磨耗偏大，悬挂弹性差异大，接触线承受较大的弯曲应力、寿命缩短；小跨距可降低悬挂的弹性差异，减小标准压力偏差，但会增大工程投资，在相同长度内的定位点数增加，产生冲击和振动的概率增大，定位点的磨耗增大、锚段张力差增加。因此，合理确定跨距长度是弓网受流理论和接触网工程设计的重要内容之一。

一般而言，确定跨距长度时应综合考虑以下因素：

(a) 接触悬挂的类型；

(b) 线材材料及形状

(c) 承力索和接触线张力及拉出值大小；

(d) 基本运行风速的大小；

(e) 受电弓的弓头尺寸和列车横向位移；

(f) 线路状况（横断面、纵断面）；

(g) 支柱型号与材质；

(h) 相邻跨距的弹性差异。

在无特殊要求的情况下，应选用最大许可跨距。

22.

计算题

法国高速受流试验表明，对于简单链形悬挂，接触线设置‰的预弛度对受流更为有利。现有JTM-95+CTM120全补偿简单链形悬挂，当量跨距为50m，承力索补偿张力为2 0kN，接触线补偿张力为25kN，定位点与第一吊弦的间距为5m，如图1所示。若想为该锚段的接触线设置‰的预弛度，试问：

（1）施工时应对承力索施加多大的张力？

（2）当承力索恢复到额定张力时，定位点处接触线的高度有何变化？

图1 接触线预弛度设置示意图参考答案：

解