第七节接触网设计概述课件.ppt

1、6/2/2022第二章第二章 接触网负载计算及设计概述接触网负载计算及设计概述第一节第一节 气象条件及计算负载的确定气象条件及计算负载的确定第二节第二节 简单悬挂负载计算及安装曲线简单悬挂负载计算及安装曲线第三节第三节 链形悬挂负载计算及安装曲线链形悬挂负载计算及安装曲线第四节第四节 跨距及接触线风偏移的确定跨距及接触线风偏移的确定第五节第五节 支柱负载及容量计算支柱负载及容量计算第六节第六节 软横跨预制计算软横跨预制计算第七节第七节 接触网设计概述及平面布置接触网设计概述及平面布置6/2/20226/2/2022平面设计包括下述内容：平面设计包括下述内容：o确定接触悬挂类型；o支柱的位置、类

2、型及数量；o锚段的划分及走向；o拉出值的大小及方向；o支柱的侧面限界；o支柱装置类型及安装图号；o地质条件、基础及横卧板的设置情况；o道岔群区的放大图；桥隧内的设置及布置；6/2/2022o回流线、吸回线、正馈线及其他附加导线的设置及架设状态；o接触线高度；o供电与分段的情况；o吸流变压器（或自耦变压器）、隔离开关及避雷器等设备安装图及所地；o接地及防护；o特殊设计及工程数量统计。 6/2/2022接触网平面设计一般分为三个阶段：接触网平面设计一般分为三个阶段：o室内设计；o现场勘测；o调整理。 6/2/2022o室内设计室内设计是根据站场平面图及详细线路纵断面图，初步确定支柱位置、划分锚段长

3、度、确定锚段关节位置与中心锚结位置以及其他相关技术设计，同是提出现场勘测需要解决的问题。6/2/2022o现场勘测现场勘测根据第一阶段完成的设计图，进一步核对与现场的实际情况是否符合。因为接触网沿铁路线架设，现场会有许多建筑物的坐标与图纸数据不符，甚至还有相当数量建筑物没有坐标位置，因此进行现场的实际勘测是非常必要的。6/2/2022o调整整理调整整理 在原先设计的基础上，结合实测资料，对原设计进行必要的补充、修改、调整，并最后完成全部接触网的设计。6/2/2022主要技术原则主要技术原则:接触网平面设计，应结合近、远期发展目标，综合考虑； 接触网设计应符合铁路技术规范及电气化铁路设计规范的技

4、术要求；接触网设计中要考虑各个专业之间的配合；接触网应具有良好的经济、技术性能，体现国家的技术政策，并尽量采用先进技术； 接触网的设计应以保证安全运营为基本原则，具有良好的质量。6/2/2022o站场接触网的平面设计的依据是站场竣工平面图，除此之外还有其他桥，涵及隧道等图表。6/2/2022o1. 放图o2. 布置支柱o3. 划分锚段o4确定接触线拉出值o5确定电分段、电分相及隔离开关的位置o6确定支柱类型o7. 选择基础及横卧板类型o8. 确定软（硬）横跨结点类型及支持结构o9进行校验及校核o10. 工程数量统计6/2/2022o站场接触网的平面设计就是绘制站场接触网的平面布置图，它是一项非

5、常复杂而细致的工作，特别对某些一等站，特等站等大站，显得更为重要。平面设计的优劣不仅涉及到接触网的运行质量，经济合理，还涉及到长期的发展规划 6/2/2022在进行接触网平面设计时，应注意下述原则：在进行接触网平面设计时，应注意下述原则：1. 选择硬横跨或软横跨2.支柱布置3.尽量使用最大计算跨距4.考虑支柱与信号机的相对位置5.场上支柱布置应考虑各个站场的特点6.支柱设置要考虑站场美观7.尽量减少咽喉区的支柱数量8. 部分特殊跨距值应缩小6/2/2022划分锚段应注意下述原则划分锚段应注意下述原则1. 合理选择锚段起讫点2. 张力差不应超过许可值6/2/2022o3. 正线锚段长度应按照下列

6、原则确定：o(1)直线区段。对于全补偿链形悬挂，一般情况不大于1800m，困难条件时不大于2000m；对于半补偿链形悬挂，一般情况不大于1600m，困难条件时不大于1800m。o(2)曲线区段。对于全补偿链形悬挂，在曲线半径小于1500m、曲线长度占锚段长度50%及其以上时，其锚段长度不得大于1500m,直线区段可适当加长。6/2/2022o对于常速线路，当正线作为一个锚段太长时，可以分成一个半或两个锚段。该两个锚段关节的衔接，可以通过锚段关节，或通过道岔后分别转换下锚。o对于高速线路，在站场上无论正线或站线都不允许分成两个锚段，必须全线通过，在车站两端下锚。6/2/20224.站线锚段走向o

7、对于大多数股道，都是在通过道岔以后下锚，但此时应避免在道岔处多次交叉。在站场下锚，接触悬挂改变方向时，与原方向的水平夹角，一般情况下不宜超过6，困难情况不宜超过10。o在高速线路情况下，不允许站线与正线在站场内相交，应保证正线的相对独立性，使高速列车无障碍通过。6/2/20225.锚段横向穿越的线路要尽量少 在站线下锚时，其横向穿越的线路要尽量少，以利放线。在锚段通过相邻两道岔时，一般把两个接触线布置成平行的比布置成交叉的要好。6/2/20226. 尽量减少锚段数量对于站线，一般一股到发线只设置一个锚段，对于不长的站线、货线、渡线等在锚段长度不超过900m时，可以仅在一端设置补偿器，成为所谓“

8、半个锚段“。为了简化设备，减少锚段，在划分和设置锚段时，应尽量减少锚段数目，一些渡线、支线应尽量合并到别的锚段中去，只有在不得已时，才自成一个小锚段。6/2/20227.中心锚结位置选择o中心锚结位置一般设在锚段中部附近。原则上要求从中心锚结到两端补偿器间的张力差应大致相等。全补偿链形悬挂和简单悬挂还应考虑中心锚结绳便于拉出、便于锚柱埋设和设置拉线。6/2/20228.合理确定锚段关节的形式及位置9. 预留锚段关节o在车站两端与区间衔接外应预留一个锚段关节校园。 6/2/2022o在进行接触网平面设计时，在定位点处，应标明接触线拉出值的大小和方向。设置拉出值的目的是使受电弓滑板磨损均匀。因此，

9、拉出值的大小是由受电弓的有效工作长度决定的。拉出值在直线区段一般取300mm，在曲线区段上则根据曲线半径大小决定 。6/2/20221布置和确定拉出值时，一般先从咽喉区开始。在向站中心布置时，若最后碰到直线股道上相邻定位点向同方向拉出，可找两边较小的跨距，在其定位点处将其拉出值设置为零。2 站场上布置拉出值，对于同一组软横跨，各股道拉出值的拉出方向要间隔向相反方向拉，以使软横跨支柱受力状态良好。6/2/20223 在道岔处，若实施交叉布置，接触线处在标准定位时，则在定位点处，其两组悬挂接触线的拉出值应相等，取值为375mm,两接触线定位点间距离为100150mm.4 在道岔附带曲线末端的支柱处

10、拉出值，是根据曲线半径大小及跨距长短决定的，一般取400m，通常不小于300mm。6/2/2022绘制咽喉区布线放大图应注意下列各点绘制咽喉区布线放大图应注意下列各点o1放大图是纵方向上保持比例不变，横方向的线间距扩大到810mm;o2着手绘制放大图时，应从靠近站中心的道岔，且从两侧站线做起，逐步向两端（与区间衔接处）绘制，保持正线与区间衔接；6/2/20223 为了保证道岔交叉布置的定位和避免悬挂多次交叉，允许两组悬挂在同一跨距内平行且等高布置；4 保持两组悬挂的交点位于定位点与辙岔之间；5 避免通过道岔下锚的站线悬挂(下锚支)穿越线路过多，又要注意不要多次交叉。在接触线改变方向时，要使该线

11、在水平方向的走向与原方向的夹角不大于6,困难时亦不应大于10。6/2/20226 放大图要明确地标示出锚段编号、锚段长度及下锚位置。7 对于无交叉布置的高速线路，应明确标出它们支柱位置和相应的无交叉布置的标志。 6/2/2022o区间与站场支柱平面布置的原则有许多是相同的。区间条件比较简单，而站场上需要考虑与解决的问题比区间要多些。o设计或研究接触网平面，首先看支柱位置及编号。支柱编号，一般是顺着公里标方向，从左侧到右侧，从上行到下行。对复线区段，上行为双号，下行为单号；对于货物线及专用线都另行编号。6/2/2022o平面布置的次序与站场类似。但区间的锚段常常在支柱布置之前进行。o确定锚段长度

12、的原则与车站正线类同。在整个区间要使锚段数尽量少，锚段在许可条件下应尽量长，整个区间各个锚段长度要尽量均匀。为了减小接触线和承力索内的张力增量值，锚段关节尽量要避免在曲线区段上，特别是不要设在小半径曲线区段上。6/2/2022o区间的支柱布置，一般先从车站两端的锚段关节处开始。如若区间支柱布置早于站场的支柱布置，此时车站两端应预留锚段关节位置，并保证该处有调整变动的可能性。支柱布置应尽量用最大跨距，且相邻跨距差不大于小跨距的25%。6/2/2022o电气化铁路的列车运行速度较高，一般线路在曲线和直线衔接地段都设置有长度不等的缓和曲线。缓和曲线的作用是使列车建立向心力逐渐增长的条件，以消除冲击和

13、颠簸，保证列车安全平衡地由直线区段过渡到曲线区段（或由曲线区段过渡到直线区段）。6/2/2022o接触线相对于受电弓中心线轨迹的最大偏移值包括五个组成部分：o1 最大风速出现时的风偏移值；o2 接触线相对于受电弓轨迹的中矢值；o3 外轨超高引起的受电弓中心相对于线路中心的内偏移值；o4 由于拉出值造成的负偏移值；o5 最大风速时，支柱抠挠度变化造成的接触线水平面内的偏移值。6/2/2022o7.4.1隧道内接触网的悬挂结构o在进行隧道内的平面设计之前，首先要确定悬挂类型及结构设计。确定隧道内接触网悬挂的类型应根据隧道断面、净空高度、行车速度及通过货物的装载高度决定。6/2/2022o隧道内进行

14、接触网和悬挂的设计，要确定的主要内容有跨距长度、悬挂点的位置及数量、安装埋入孔的位置、定位点的配置、拉出值的大小及方向、锚段关节及中心锚结位置等。在进行设计时，一般要考虑下述技术原则：o1 跨距应根据线路情况、悬挂类型、即有隧道断面及悬挂安装形式等因素确定。o2 隧道内平面布置应与隧道外的平面布置相配合。o3 跨距布置应尽量均匀。o4 定位点的配置及拉出值的选定，应考虑外轨超高在一定范围内变化时不需调整，仍能保证接触线对受电弓中心的水平偏移不超过450mm。o5 隧道内锚段关节及中心锚结的位置应根据隧道所在区间的平面布置确定。6/2/2022o在隧道内，不需要考虑接触线受风偏移影响，所以在隧道

15、中间部分的悬挂可以相应减少，同时，可每隔23个悬挂点设置一个支柱定位方向相反，但在隧道口处为了与区间相配合，必须定位，其定位方向与隧道外第一个支柱定位方向相反，以使定位器受拉。在设计中应给出悬挂点与定位点相对于线路中心的具体位置，一般要计算出悬挂点中心至线路中心的距离值。6/2/2022o隧道内接触线的拉、伸出值是分别为定位悬挂点及非定位悬挂点处接触线对受电弓中心的水平偏移。o直线区段悬挂点处的拉、伸出值即为该悬挂点与中心至线路中心的距离。6/2/2022o在已完成的接触网平面设计图上，除了上壕的沿线路的支柱布置外，在图的下方设有表格栏。表格栏明确标示了施工工程所需要的各种原始数据、技术参数、

16、规格类型及安装图号等。6/2/2022o侧面限界是要确定支柱的横向位置，实际上是在跨距已确定的情况下，确定支柱的绝对坐标。6/2/2022o在支柱类型栏内要标明每一个支柱的材质、型号、容量、高度及数量。支柱从材质上又有钢支柱和钢筋混泥土支柱。6/2/2022o钢支柱是以角钢焊成的桁架式结构的支柱，具有重量轻、强度高、抗碰撞、运输方便等优点。在国外还有整体式圆柱或等边六角形钢术，这种钢术多用于腕臂支柱。o钢支柱从用途上又可分为腕臂柱、桥支柱、软横跨支柱和硬横跨支柱。从结构形式上又可分为普通钢柱、分接腿钢柱和斜接腿钢柱。6/2/2022o钢筋混泥土支柱有普通钢筋混泥土支柱和预应力钢筋混泥土支柱。o

17、预应力钢筋混泥土支柱采用高强度钢筋，在制造支柱时预先进行预拉伸使其产生预应力，它比普通钢筋混泥土支柱在同等支柱容量情况下，具有用材少、重量轻等特点。6/2/2022o接触网支柱应尽量采用预应力钢筋混泥土支柱，这种支柱与钢支柱相比较，其优点是节省钢材；同时，支柱的地面以下部分代替基础的效用，故不需要另浇注基础，因而又具有利于施工、维护工作量小、使用寿命长等诸多优点。在我国已广泛推荐使用钢筋混泥土支柱。钢筋混泥土支柱广泛使用的是矩形断面的横腹杆支柱，最近又广泛在电气化线路上采用等径圆杆柱。6/2/2022o在接触网设计的平面图上要清楚地标明沿线路的地质情况。因为支柱埋设地点、基础的稳固程度与地质情

18、况有密切关系，不同的地质情况表明其承压力不同。因此，选择钢柱基础的类型及钢筋混泥土支柱的横卧板类型与数量都与该支柱埋设地点的地质情况有关，即和该地段的土壤类型及线路状态等有关。不同的土壤种类，其承压力不同。在相同支柱容量情况下，所选择的基础类型也有差异。6/2/20221 钢柱基础o钢柱是立于用混凝土浇注而成的基础上的。基础的作用是稳定支柱，使其不倾覆、不歪斜及不下沉。6/2/20222 横卧板o在使用钢筋混泥土支柱时，为了增大支柱地面以下部分与土体的接触面积，提高土体对支柱的抗倾覆能力，使支柱具有良好的稳定性，因此，钢筋混泥土软横跨柱和设置在土质松散地段的钢筋混泥土腕臂支柱，应根据支柱容量和

19、地质与线路情况加设横卧板。6/2/2022 软横跨结点或拉杆、腕臂、定位管、定位器栏内是软横跨结点或拉杆、腕臂、定位管、定位器栏内是表示各组软横跨及每个腕臂柱的装配结构及状态表示各组软横跨及每个腕臂柱的装配结构及状态 1 软横跨结点：它是表示该组软横跨所跨越线路的装配形式。 2 拉杆、腕臂、定位管、定位器：这一项是表明腕臂柱的装配。6/2/2022o接触网支柱装配是一项十分繁杂和细致的工作，使用构件稍有不当，将不能满足技术要求，甚至于在运营阶段会出事故。为避免类似的人为故障，一般各设计单位都根据支柱工作状态的要求，绘制了各类支柱装配定型图，每张装配图都编有相应图号。为便于施工参考及进行工程数量

20、统计，在接触网平面示意图中都标有相应支柱装配图的图号。6/2/2022o在接触网平面图表格栏内或在图注内都标有接触线高度，或对接触线高度的附加说明。接触线高度是接触网设计的重要技术参数之一，它对于工程投资及投产后的运营效果都有重要影响。接触线高度有最高高度、最低高度。6/2/2022o最高高度：接触线最高高度是指在接触线最大负弛度时，接触线与两轨顶面连线的垂直距离。接触线最高高度为6500mm。o最低高度：接触线最低高度是指在最大正弛度时，接触线与两轨顶面连线间的垂直距离，它是由货物列车最大允许装载高度及接触网带电部分距最高装载货物的绝缘空气间隙等因素决定的。6/2/2022o接触网正常高度：

21、接触线正常高度是指在悬挂点处，接触线与两轨顶面连接间的垂直距离。它考虑了接触线弛度对接触线高度产生的影响，一般接触线正常高度比最低高度略高，保证在最大正弛度时接触线不低于最低高度；同时它又比最高高度略低，是为保证在最大负弛度时，接触线不高于最高高度。6/2/2022o高速接触网的接触线高度：高速接触网的接触线高度，综合国内外的运行经验，基于减小空气阻力及从动力学观点考虑，接触线高度偏低为好，一般不应高5500mm，取53005500mm为宜。o结构高度：结构高度是指在悬挂点处承国索和接触线间的铅垂距离。6/2/2022o接触网设计的特点是必须对每一个区间、站场及隧道分别单独设计，因此，工作量大

22、是不言而喻的。接触网设计软件包括了接触网设计的大部分工作，这些专用软件，其特点是功能齐全、效率高、速度快、质量好，同时避免了人为的差错，大大地提高了图纸和工程质量。o当今世界上最流行的AutoCAD制图系统和内嵌于此系统中的高级人工智能语言AutoLISP组成的接触网设计专用软件，把大量繁琐重复的设计、描图工作交由计算机完成，已成功地用于我国电气化铁路接触网专业的实际设计工作中，这大大改进了该专业的设计手段，提高了生产效益，保证了设计文件质量并缩短了设计周期 6/2/2022o由于接触网设计中所需的数据量大，涉及的专业众多，技术情况复杂，不可能用一两个程序就能实现本专业的CAD。在编制这些软件

23、时，采用了“模块化结构”、“菜单方式”程序设计核技术、AutoCAD中的“分层”处理技术和数据库共享技术 6/2/2022o1 “模块化结构”技术就是完成一项功能设计、计算的一段程序，作为一个单独的程序单元组成一个模块，各模块之间相互独立，只是用数据文件相联系，使用时将这些模块拼装起来就组成了一个完整的辅助设计软件。因此，将接触网区间平面布置图分成众多单一的设计图素，如区间图框、区间正线、大中桥、隧道、平交道、小桥涵、支柱布置、锚段划分、支柱类型等，将这些图素的设计过程编成相对独立的程序，并形成模块，然后将这些模块按照执行顺序及层次关系拼装起来。这样不但满足了平面布置的要求，方便了程序的调试，

24、还可根据各条线的具体情况选用相应的模块，从而减少了程序的长度，加快了运行速度，同时为今后软件的维护和完善创造了良好的条件。6/2/2022o2 “菜单方式”程序设计技术就是在程序模块化的基础上，将每个程序模块所完成的功能以文字说明的形式编成屏幕菜单或下拉式菜单或数字化仪菜单，程序使用者在菜单程序运行后，只在菜单上相应的位置用屏幕菜单光标或鼠标器就可完成一项功能设计，当一个模块程序运行完成后，计算机自动报警，并用汉字说明下一步需运行的程序。因此菜单程序设计技术使操作更为灵活、简便，大大提高了软件的用户界面性能。6/2/2022o3 “分层”处理技术就是把具有相同类型的实体放在同一层（如平交道、大

25、中桥、隧道、架空地线、加强线等），根据需要各层可以赋予不同线型、颜色等。而不需要再进行线型、颜色等的设置，大大减少了程序的长度，提高了程序的运行速度。同时，当某一绘图程序模块运行后，设计出不正确的图形时，只需将此层的实体删除，重新核对、修改原始数据并加以再次设计便于顺利完成相应实体的再次设计，而不影响别的实体，这就方便了程序的调度和原始数据的修改，减少了大量的重复工件。如当某区间内小桥涵数据输入不对时，运行绘制小桥涵程序模块后，发现所绘底图上的小桥涵位置不对，则必需重新核对修改小桥涵数据，然后再运行绘制小桥涵程序模块即可，而不需要重绘区间图框、区间正线、区头关节、区尾关节等。6/2/2022o

26、4 数据共享技术：数据库起着核心的作用，是软件最重要的组成部分之一。软件中各个子模块所需要的数据、各个软件模块间的数据流通均经过由数据库实现，可以最大程度地做到数据资源共享，从而提高整个软件包的工件效率。另一方面，数据库可以存储大量的专业技术数据、资料文件等信息，供本专业和其他专业技术人员使用。o为能有效地使用、维护、更新数据库的内容，需要设置数据库管理软件，其主要功能为资料检索、汇总、打印，数据库内容的维护、更新等。 6/2/2022o用软件工程方法进行软件开发的一个重要步骤是系统分析。系统分析主要是把未来软件的基本组成成分或子系统及其相互间的关系确定下来，把软件的总体功能、性能分别赋予各基

27、本组成成分和子系统。为使软件逐步具体化、精确化，一般采用自顶向下分解的方法。包含有功能分析法。数据流分析法、功能分析和数据流分析相结合的方法。这里采用的是数据流分析法。6/2/2022o1 数据流线o以带箭头的线段表示数据流。每一个数据流用一个名字表现组成数据流的基本特征，要能对数据流的基本组成概括说明。数据流是沿箭头指向传送数据的通道，大多是在加工这间传输被加工数据的命名通道，也有连接文件和加工的未命名的数据通道，即从加工指向文件或从文件指向加工的数据流。这些数据流虽未曾命名，因所连接的是有名加工和有名文件，所以其含意仍然清楚 6/2/2022o2 加工o用内有加工名的圆圈表示加工。加工是把

28、进入的数据流变换处理成输出的数据流。给加工命名时应注意名字的确切性，尽量避免使用如“处理”、“控制”、“执行”及“调整”等不精确、不具体的词组而使得整个数据流图难于理解或造成误解。 6/2/2022o3 文件o用不带箭头、标有名字的线段表示。文件在数据流图中起着暂时保存数据的作用，也被称作数据存储（Date Store），可以是数据库或任何形式的数据组织。在两个加工之间需采用文件传递数据时，要把文件表示出来。箭头指向线段表示写文件，离开线段表示读文件。在本章举例中不对数据流和文件做严格区分。文件也可看做广义的数据流。6/2/2022o4 数据源点或数据终点的矩形框图：为了表达数据处理过程的加工

29、情况，用一个数据流往往是不够的。稍为复杂的问题，在数据流图上常常出现十几个甚至几十个加工，这样的数据流图看起来很不清楚，层次结构的数据流图能很好地解决这个问题。按照系统的层次结构进行逐步分解，并以分层的数据流图反映这各结构关系，能清楚地表达和更容易地理解整个系统。基本思想是由顶向下，逐层分解，一直分析到每一个加工都是具有确切含义。未来软件就是由基本加工和与基本加工相关的数据组成，而上层加工是基本加工功能组成的抽象和概括。6/2/2022o接触网站场平面图CAD软件开发和设计的主要内容o1. 设计方法及数学模型的建立;o2.数据采集及处理o3.支柱布置；o4.锚段径路布置；o5.软横跨节点、腕臂

30、支柱装置选择；o6.支柱负载计算及类型选择；o7.中心锚结定位、拉出值计算；6/2/2022o8.支柱基础计算和类型选择；o9.附加悬挂布置；o10.咽喉区放大图；o11.工程数量统计；o12.站场标准图形库和数字化菜单。o在以上这些内容中，原始站场数据模型的建立、数据采集方法、支柱布置和锚段径路布置是关键的技术问题，其中支柱位置的确定和锚段径路布置最为复杂，是站场平面设计中最重要的环节。6/2/2022o数据采集：由多股道、纵横交错的建筑物构成的站场平面，其形成的数据是非常多的，如果再把相关的地形、地貌考虑进去，数据量将更为庞大，这给软件数据结构的设计带来了较多的困难。如何用最少的数据量包含

31、尽可能多的信息输入量，这就是有效的数据采集方式和优化的数据结构要解决的问题 6/2/2022o支柱平面布置支柱平面布置 ：站场接触网平面图中，接触网支柱的布置是较为复杂的内容之一，对软件的编制来说更是如此。站场接触网支柱的布置一般要考虑下列诸多因素。o 支柱布置方法一般是先对道岔区等特殊地段设置支柱，然后再对站场中部等线路较一致的地段设置支柱。应该说，现场的情况千差万别的，除了考虑一般的和常规的情况外，在软件编制中，要为特殊的、可能碰到的情况留有较大的灵活性，以便设计人员在使用中随机掌握处理。6/2/2022o锚段的划分及布置锚段的划分及布置 ：站场接触网平面图的CAD软件设计中，锚段径路的布置是最复杂的内容之一。锚段径路的布置参见第3章3.2节之接触网平面设计的技术原则的相关内容。o 对于站场上接触网锚段的划分径路走向，虽然受各种条件的约束和限制，但锚段径路的布置仍然有较大的灵活性。一个电化站场的各个锚段径路的设置可以有多种可行方案，因此还存在选优问题。选优方案可用专家系统人工智能的方法判断、确定，也可以由计算机给出几个方案，由设计者确定最后方案。