接触网平面设计本科

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1、摘要随着社会和经济技术的发展，电气化铁路的发展也越来越迅速。国内对可以合用于电气化铁路的接触网也提出了有关的规定。本设计的目的是完毕嘉峪关车站接触网平面设计，同步按规定绘制接触网设备装配图和平面图。一方面对设计地区的气象条件资料进行收集，根据铁路目的速度对线索材料进行了选择，再拟定其悬挂类型。根据气象条件及线索材料计算负载。另一方面，根据最大受风偏移计算得到最大跨距；根据规程规定的锚段长度选择锚段，使其张力差要满足规定。然后，对硬横跨进行分析选择。考虑到接触网将来也许的改善及预留，根据计算成果对接触网进行了相应的调节，以使本设计满足电气化铁路的技术规定。最后在上述原理的基本上，对嘉峪关车站接触

2、网进行CAD平面设计，并对具有代表性的支柱进行了容量的校验计算。在接触网平面图的表格栏里对地质状况、支柱类型、安装图号、侧面限界等进行相应的阐明。本论文以接触网的基本技术原理为核心，以实际线路状况为根据，对嘉峪关车站的接触网布置进行了平面设计，基本满足电气化铁路的技术规定。核心词：接触网；平面设计；车站AbstractWith the development of social and economical technology, the electrified railway is developing more and more rapidly. Our country also make

3、s a related request for catenary of electrified railway. This design is intended to complete graphic design of catenary for Jiayuguan station, and to draw its device assembly drawing and graphic draft.Firstly, the suspension was selected after the Jiayuguan weather condition information was collecte

4、d and clue material was sift. The load was calculated according to weather condition and clue material. Secondly, the maximum outreach is obtained from the wind shift. Anchoring section is chosen according to specified anchoring section to satisfy tension difference. Then, portal structure was analy

5、zed.The thesis considering the improvement and reserve in the future of catenary carries out some corresponding adjustments for the design of catenary according to the result of calculation, so that the design could be contented with the technical requirements of the electrified railway. Finally, on

6、 the basis of the above principle, this thesis concentrated on the graphic design of Jiayuguan station with CAD, also conducted check computation for typical capacity of the pillars. Graphic design of catenary in the form column on the pillar type, geology, side gauge, install the corresponding figu

7、re number and other instructions.Based on the basic technical principle of catenary and according to the actual railway condition, this thesis completed graphic design of catenary for Jiayuguan station, which could met the basic technological demand of electrified railway.Key Words: Catenary, Statio

8、n, Graphic design目录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1 工程背景11.2 设计范畴11.3 设计目的11.4 设计根据11.5 本设计的重要工作12 气象资料33 设计计算43.1 重要线材选用43.2 接触网波动速度的计算43.3 接触悬挂类型及有关参数的选择53.4 接触网设计负载计算53.4.1 自重负载53.4.2 冰负载63.4.3 风负载63.4.4 合成负载73.5 接触网设计实际最大跨距计算73.6 全补偿链形悬挂锚段长度的计算83.6.1 直线区段83.6.2 曲线区段93.7 嘉峪关车站硬横跨构造104 绘制嘉峪关车站接触网平面设计图11

9、4.1 放图114.2 支柱的布置114.3 锚段的划分114.4 接触线拉出值的拟定114.5 支柱类型的拟定114.6 校核与校验124.7 表格栏及相应阐明124.8 接触网平面设计图及设备装配图阐明12结论15致谢16参照文献17附图A 嘉峪关车站接触网平面图18附图B 嘉峪关车站接触网设备装配图181 绪论1.1 工程背景嘉峪关车站位于甘肃省嘉峪关市，现为一等站。本设计选用4股道为设计对象，设I、II股道为正线，3、4股道为侧线，正线总长2190.38m，横跨部分所有采用硬横跨。嘉峪关车站的道岔型号所有采用1/12。1.2 设计范畴嘉峪关车站接触网平面设计涉及接触网所用线材及设备选择

10、、接触悬挂模式多种方案的比较、选择气象条件，硬横跨设计及完毕嘉峪关站接触网平面设计1。1.3 设计目的(1) 有关嘉峪关站接触网平面设计，应综合考虑目的的长远发展；(2) 嘉峪关站接触网的设计应当符合铁路技术的设计规范规定；(3) 嘉峪关站接触网设计中应当考虑各个领域之间的联系与配合；(4) 嘉峪关站接触网应尽量的运用较为先进的技术，并具有良好的技术经济性；(5) 嘉峪关站接触网设计的基本原则是安全运营，并保证质量的良好。1.4 设计根据(1) 有关专业所提供的工程设计资料；(2) 国家现行的有关设计规程、规范及原则，重要涉及：高速铁路设计规范(试行)(TB 10621-)；铁路电力牵引供电设

11、计规范(TB 10009-)；铁路客运专线技术管理措施(试行)(铁科技212号)；客运专线铁路电牵引供电工程施工质量验收暂行原则(铁建设167号)；建筑构造荷载规范(GB 50009-)；铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行(铁建设39号)；铁路枢纽电力牵引供电设计规范(TB 10007-)。(3) 国家目前通用的通用图和原则图；(4) 由教师提供的原始设计资料及嘉峪关站线路图。1.5 本设计的重要工作(1) 嘉峪关站气象条件的拟定；(2) 接触网多种悬挂方式的比较及选择；(3) 其她设备材料及线材的选择；(4) 嘉峪关站接触网最大许可跨距的计算及最大锚段长度的拟定；(5) 嘉峪关站接触网硬横

12、跨的设计；(6) 绘制嘉峪关站接触网平面设计的设备装配图及平面图。2 气象资料嘉峪关车站位于甘肃省嘉峪关市，地处西北。国内结合各地气象条件将全国划分为九个原则气象区，嘉峪关车站属于国内九大原则气象区的第IV区。典型气象区是以变化最多、影响最大的最高气温tmax、最大风速vmax、覆冰厚度b、和最低气温tmin为根据。此外设计中还能用到的气象资料有：处在正常位置时定位器和吊弦的温度、接触线无张力时的温度、线路横跨山沟时的最大风速等2。接触网设计时，拟定和选择气象条件的措施如下所述3：(1) 最大风速时的温度最大风速时温度为。(2) 最低温度与最高温度最高温度与最低温度。(3) 安装温度和安装时风

13、速安装温度为，安装时风速为10m/s。(4) 最大运营风速vmax接触网的最大运营风速。(5) 覆冰厚度和覆冰密度本地区覆冰厚度b=5mm，覆冰密度为900kg/m3。(6) 覆冰时的风速本地区覆冰风速。3 设计计算3.1 重要线材选用(1) 考虑到对线型的技术规定，嘉峪关站接触线选择CTHA120（银铜合金）接触线，线索参数如表3.1所示。(2) 承力索选择铜承力索(TJ-150)，线索参数如表3.1所示。表3.1 线索参数表线形标称截面(mm2)计算截面(mm2)材质单位质量(kg/m)计算直径(mm)张力(kN)线索密度(kg/m3)线胀系数(1/oC)弹性系数(MPa)接触线12012

14、1AgCu1.08212.9158.941031710-6124000承力索150147.11Cu1.37713.7158.891031710-6124000(3) 腕臂：选-2.75型号，长度为2750mm，质量为11kg，外径48mm。(4) 拉杆：选16型号，长度为1600mm，质量为2.79kg。(5) 定位管：选-700型号，长度为700mm，质量为1.12kg，直径21.25mm。(6) 定位器：选-900型号，长度为960mm，质量为1.51kg，套管外径21.25mm。3.2 接触网波动速度的计算波动速度是决定运营速度的一种重要条件，本设计时速为：式中，为接触网最大时速，为接触

15、线张力(N)，接触线的单位长度质量(kg/m)，为波动速度(km/h)，为无量纲系数本设计中取0.45。3.3 接触悬挂类型及有关参数的选择(1) 悬挂类型的选择根据国内采用动力集中式的特点以及从技术和经济方面的考虑，嘉峪关车站接触网设计悬挂类型选用简朴链形悬挂4。(2) 补偿形式的选择温度变化时，接触悬挂会发生线性伸长从而影响张力的变化，为了可以保证接触线和承力索的张力恒定，嘉峪关车站接触网采用全补偿形式的接触悬挂。(3) 吊弦的选择整体吊弦具有机械强度高、耐腐蚀性能好、使用寿命长、施工安装以便等长处，因此在跨中采用整体吊弦。但由于在悬挂点处弹性较差，链形悬挂在定位点处采用变Y形弹性吊弦。(

16、4) 锚段关节嘉峪关车站接触网平面设计中采用四跨绝缘锚段关节。(5) 中心锚结为了避免断线和蹿动，以缩小事故范畴，需在锚段中部加设全补偿中心锚结，设立中心锚结时，在直线区段，设立在锚段的中间部位，具有曲线时，中心锚结靠向曲线较多的部位。3.4 接触网设计负载计算3.4.1 自重负载(1) 接触线单位长度的自重负载式中，为接触线单位长度的自重负载(kN/m)，为接触线的横截面积(mm2)，为所求线索的密度(kg/m3)，为自由落体重力加速度9.81m/s2。(2) 承力索单位长度的自重负载式中，为承力索单位长度的自重负载(kN/m)，为承力索的横截面积(mm2)。3.4.2 冰负载(1) 接触线

17、单位长度的冰负载式中，为接触线单位长度的冰负载(kN/m)，为覆冰厚度b=5mm，接触线直径(mm)，为覆冰密度(kg/m3)。(2) 承力索单位长度的冰负载式中，为承力索单位长度的冰负载(kN/m)，为承力索直径(mm)。3.4.3 风负载(1) 最大风速时接触线单位长度的风负载式中，为最大风速时接触线单位长度的风负载(kN/m)，为风速不均匀系数取0.85，为风负载体型系数取1.25，为最大风速(m/s)。(2) 最大风速时承力索单位长度的风负载(3) 覆冰时承力索单位长度的风负载3.4.4 合成负载(1) 无冰、无风时的合成负载式中，为吊弦及线夹重力负载取0.510-3(kN/m)。(2

18、) 覆冰时承力索单位长度的合成负载3.5 接触网设计实际最大跨距计算(1) 直线区段根据以往经验，在本设计中取直线区段最大跨距为60m，接触线许可偏移值为500mm，则在本设计中的最大受风偏移值为：式中，为当量系数取m=0.85，为跨距长度，为接触线之字值在直线区段上取300mm，为接触线水平面内的支柱挠度。由于在直线区段上，因此，直线区段所取的最大跨距满足规定。(2) 在曲线区段上，查询铁路电力牵引供电设计规范手册，接触线最大风偏移，接触线拉出值，时，最大跨距为：因此在曲线区段最大跨距取50m。3.6 全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涉及直线和曲线区段两部分的计算。3

19、.6.1 直线区段就全补偿链形悬挂而言，一般状况下锚段长度不得不小于1800m，条件困难时锚段长度不得不小于m。简朴链形悬挂时接触线无弛度时温度：(1) 吊弦导致的张力增量取吊弦的长度为c=1.3m，。当时：当时：(2) 定位器形成的张力增量在直线区段上，由于定位器对接触线张力变化影响小(一般对于1500m长的锚段，其定位器产生的张力增量只有几十牛顿)，可以忽视。即。(3) 定位器和吊弦一起作用时总张力增量当为最高温度时：当为最低温度时：由于，因此符合规定。(4) 考虑接触线的弹性伸长当为最高温度时：当为最低温度时：因此，故选用的锚段长度满足设计规定。3.6.2 曲线区段就全补偿链形悬挂而言，

20、一般状况下锚段长度不能超过l500m，直线区段部分的锚段长度容许合适增长。在计算极限温度下，补偿器和中心锚结之间产生的张力差不得不小于。代表补偿器处的张力。3.7 嘉峪关车站硬横跨构造本设计选用嘉峪关车站其中一种钢支柱硬横跨为对象进行研究，其硬横梁两端被分别固定在钢柱上。支柱跟横梁通过法兰连接，基本跟支柱也可以通过法兰连接。硬横跨不仅具有机械上的独立、股道之间不产生影响、事故范畴小、构造稳定、抗震动、抗风性能好、稳定性强等长处，并且硬横跨具有较好的刚度，能改善弓网受流，因而又具有磨耗小、可减少离线率等一系列长处。硬横跨跨越能力强，能有效减少支柱高度，既做到满足刚度及稳定性，有做到相对经济合理合

21、用。硬横跨由横梁、支柱及基本构成，支柱选无缝钢管，横梁选用正三角形截面格构式钢管组合梁。(1) 硬横跨的采用变化了本来桥支柱的受力特点本来的单腕臂支柱单向受力，主受力方向是垂直线路方向；硬横跨支柱是双向受力，垂直、顺线路两个方向均为受力方向，硬横跨的采用是垂直线路方向的受力性能提高，通过最不利荷载组合，主计算方向拟定为顺线路方向。(2) 采用硬横跨，增长硬横梁，垂直负载增长了支柱容量，水平负载增长了顺线路方向的柱顶风荷载。通过计算分析，支柱容量和硬横梁的容量都符合负载计算的规定。4 绘制嘉峪关车站接触网平面设计图4.1 放图嘉峪关车站只有4个股道，因此横跨部分所有采用硬横跨构造进行设计。I、I

22、I号股道为正线，3、4股道为侧线，正线总长2190.38m。本设计平面图的绘制是以1:的比例进行的。嘉峪关车站的道岔型号所有采用1/12。4.2 支柱的布置支柱的布置是先从咽喉区开始进行道岔柱和定位柱布置，为此尽量采用原则定位4。然后拟定车站中心的支柱，最后完毕其她位置的支柱布置，需要满足相邻跨距的设计规定。嘉峪关车站的设计中，最大跨距为60m。4.3 锚段的划分由于本次平面设计是嘉峪关车站的设计，因此必须在车站两端下锚，为了便于检修，在站台两侧进行下锚。在站场两侧下锚时，需要使接触悬挂的方向发生变化时，要保证与原接触悬挂水平的方向之间的夹角尽量的小，以不超过10为好。在高速线路运营的状况下，

23、严禁在站场部分正线与站线发生相交，需要使正线保持相对的独立性，保证高速列车可以无阻碍地顺利通过5。中心锚结设立在全锚段长度的中部及附近，这样才可以保证从中心锚结到锚段两端补偿器之间所产生的张力差相差不大。4.4 接触线拉出值的拟定从咽喉区开始，按顺序拟定拉出值的方向和大小。在道岔位置处应尽量按照原则定位拟定拉出值，在直线区段上，选用的拉出值原则为300mm6。一般状况下曲线区段的半径在300-1200m之间，因此选用的拉出值原则为400mm。曲线区段导线走曲线的割线，曲外全取正，曲内全取负。4.5 支柱类型的拟定根据支柱所处位置和功能的不同，选择不同类型的支柱、编号和容量7。由于嘉峪关车站是4

24、股道的车站，因此站场的横跨类型为钢支柱的硬横跨，根据不同的需要选择不同类型的支柱及容量8。4.6 校核与校验在完毕以上环节后，分别对锚柱及最大风速下的风偏移值进行容量校核，规定原选支柱的容量比负载时的容量值大时，才干使其满足设计的需要。4.7 表格栏及相应阐明完整的接触网平面图，不仅需要上述线路两侧所布置的支柱，还需要在图形下面绘制相应的表格栏使其与图上的支柱相应9。表格栏内应标出所需的多种原始资料、所用设备的规格类型、技术参数及其相应的安装图号等10。具体内容如下所述：(1) 支柱类型：支柱类型栏内要列出支柱的型号、数量及材质。支柱类型的选择是以最坏状况下所需支柱的容量为根据进行选择，所需的

25、计算条件分别是最大风速、最低温度及最大覆冰，选用多种条件下所得弯矩的最大值。(2) 侧面限界：本设计中侧面限界范畴为2.5-3.1m，设计采用的侧面限界为3.0m。(3) 基本（横卧板）类型：根据不同的支柱类型选用不同型号的横卧板，横卧板有两种类型分别为I型和II型。I型横卧板为，其中孔距大小为，孔径的大小为；II型横卧板为，其中孔距大小为，孔径的大小为35mm。(4) 地质状况：在平面图的表格栏内要明确的标出接触线所过路线的地质状况。由于地质状况的不同对基本的稳固限度与支柱埋设地点有很大的影响，因此要表白不同状况下的承压力。本线路的地质状况用容许土壤承压力来表达，均为+100kPa。(5)

26、硬横跨及腕臂柱的安装图号：它表达了多种类型的硬横跨或腕臂柱所相应的不同装配形式的图号。根据支柱工作状态的规定设计单位，绘制多种类型的支柱装配定型图，每一张装配图都编有与之相相应的图号。为了使工程数量记录和施工参照更以便，在接触网平面图中都必须标出与支柱相相应的装配图图号11。(6) 回流线安装图号：它表达回流线在支柱上的装配形式及所相应的图号。4.8 接触网平面设计图及设备装配图阐明(1) 嘉峪关车站接触网平面设计图阐明附图A所示图为嘉峪关车站接触网平面设计图。本设计的首要目的是绘制车站接触网平面设计图，它不仅是嘉峪关车站内布置接触线的指引性图纸，同步也是施工单位架设接触网的重要根据，不仅对施

27、工工程的成功与否有很大的影响，也对到电气化铁路能否稳定安全的运营有重大的意义。在平面设计图中所相应的位置，必须标出相应的公里标、锚段长度、下锚位置、拉出值、跨距和支柱号等必须的接触网施工参数，还应绘制与之相相应的表格栏。悬挂类型：采用全补偿链形悬挂；接触导线与正线承力索的类型：CTHA120+TJ-150；正线承力索与接触导线的张力：15kN+15kN；站线承力索与接触导线的类型和张力分别为：TJ-150+CTHA120及15kN+15kN。道岔型号均选1/12，且尽量采用原则定位。接触导线距地面距离为6350mm。(2) 嘉峪关车站接触网装配图阐明嘉峪关车站接触网装配图如附图B所示。附图B.

28、1表达直线绝缘转换柱装配图，本图合用于支柱直线处双重绝缘转换柱的安装。完毕定位管及水平腕臂安装后，截掉端部多余的部分只留150mm及100mm的余量。尺寸除注明外均以毫米计，侧面限界为2.5m。附图B.2表达直线绝缘转换柱装配图，本图合用于支柱直线处双重绝缘转换柱的安装。完毕定位管及水平腕臂安装后，截掉端部多余的部分只留150mm及100mm的余量。尺寸除注明外均以毫米计；侧面限界为3.0m。附图B.3表达硬横跨装配图，本图的设计速度满足各级别速度的规定。采用简朴链型悬挂的悬挂方式，支柱为等径钢支柱，横梁为正三角形截面构造式钢管组合梁。钢管硬横跨表达为YHK-G1，其中YHK-G1表达跨度范畴

29、为15.0-40.0m的单跨硬横跨。横梁表达为PC1-L或PC2-L都用于单跨，其中PC1-L型合用于每一单跨跨度范畴为15.0-30.0m的硬横跨，PC2-L型合用于每一单跨范畴为30.1-40.0m的硬横跨。附图B.4表达道岔柱装配图，本图合用于链形悬挂双重绝缘道岔处道岔柱的安装。安装接触线时侧线在上，正线在下。采用单绝缘安装时，取消接地跳线，此时绝缘子采用QBN2-25型，安装道岔柱的侧面限界为3.0m。附图B.5表达钢筋混凝土柱全补偿下锚装配图，本图合用于钢筋混凝土柱全补偿下锚的安装。尺寸除注明外均以毫米计，下锚支柱安装的侧面限界为3.1m。附图B.6表达回流线腕臂柱肩架装配图，本图合

30、用于回流线安装。采用LBGLJ-185型的回流线时，并沟线夹零件7改为JBY-185型。附图B.7表达钢柱全补偿下锚装配图，本图合用于钢柱全补偿下锚的安装。尺寸除注明外均以毫米计，下锚支柱安装侧面限界为3.1m。附图B.8表达回流线终端下锚装配图，本图为回流线终端下锚安装。去掉拉线时采用的钢柱型号为G13、G15。附图B.9表达直线中间柱正定位装配图，本图合用于在直线处中间柱正定位的安装。完毕定位管及水平腕臂安装后，截掉端部多余部分只留150mm及100mm余量。尺寸除注明外均以毫米计，直线中间柱正安装的侧面限界为3.0m。附图B.10表达直线中间柱反定位装配图，本图合用于在直线处中间柱反定位

31、的安装。完毕定位管及水平腕臂安装后，截掉端部多余部分只留150mm及100mm余量。尺寸除注明外均以毫米计，直线中间柱反安装的侧面限界为3.0m。结论本文通过对有关文献和设计规范的理解，对嘉峪关车站接触网平面设计进行了工程设计。在此基本上，通过对线路资料进行计算分析，运用CAD绘制出嘉峪关车站接触网装配图和平面图。重要的结论和成果如下：(1) 通过对线路的原始资料进行分析，得到所需要的数据，并根据所得数据选择线索类型。根据所选线索类型计算出实际最大跨距和全锚段长度，同步进行了硬横跨的设计。(2) 结合嘉峪关车站的实际状况，选择合适的支柱类型、跨距、锚段长度和接触线的拉出值。运用CAD绘制出嘉峪

32、关车站接触网平面图，并在图中绘制表格栏、咽喉区放大图和工程登记表。(3) 运用CAD绘制出与嘉峪关车站接触网平面图相相应的装配图，并在图中对装配图进行阐明。需要进一步研究的问题：通过进行实地勘察，拟定出更为精确的气象条件和地质条件，设计出更为适合实际状况的接触网平面图。致谢本设计（论文）的工作是在xxx教师的悉心指引下完毕的，xxx教师严谨的治学态度和科学的工作措施给了我极大的协助和影响。在此对xxx教师对我的关怀和指引表达衷心的感谢。在做毕业设计期间，xxx教师协助我客服了许多设计上的难题，无论是从选题、开题、论证，还是到设计的完毕，xxx教师都提出了诸多珍贵的建议。这为我设计的顺利完毕，提

33、供了对的的方向，使我做设计的效率得到了很大的提高。同步也保证了课题的质量，使我从中学到了许多东西。在此再次对xxx教师对我的指引和关怀表达衷心的感谢。在撰写毕业设计（论文）期间，xxx等同窗对我的设计工作予以了很大的协助和支持，在与她们的讨论过程中解决了诸多问题，在此特地向她们表达由衷的感谢。参照文献1 于万聚.高速电气化铁路接触网M.成都:西南交通大学出版社,:56-62.2 张道俊,陶维富.接触网运营检修与管理M.北京:中国铁道出版社,:20-24.3 中华人民共和国行业原则TB10076-/J83,铁路枢纽电力牵引设计规范S.北京:中国铁道出版社,:54-69.4 李伟.接触网M.北京:

34、中国铁道出版社,:45-47.5 张伟华,曹新文.高速受电弓接触网系统的动力学研究J.西南交通大学学报,1991,26(1):104-115.6 吴积钦.列车提速与弓网关系D.成都:西南交通大学,:56-61.7 吉鹏霄.接触网M.北京:化学工业出版社,:34-39.8 于万聚.接触网设计及检测原理M.北京:中国铁道出版社,1993:2-8.9 马桂贞.铁路站场及枢纽M.成都:西南交通大学出版社,:29-32.10 铁道部电气化工程局.接触网设计工程手册M.北京:中国铁道出版社,1995:16-22.11 于万聚.电气化铁路接触网CAD系统M.北京:中国铁道出版社,1997:20-26.附图A 嘉峪关车站接触网平面图附图B 嘉峪关车站接触网设备装配图