嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計

1、嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計 摘 要 隨著社會和經(jīng)濟技術的發(fā)展,電氣化鐵路的發(fā)展也越來越迅速。我國對能夠適用于電氣化鐵路的接觸網(wǎng)也提出了相關的要求。本設計的目的是完成嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計,同時按要求繪制接觸網(wǎng)設備裝配圖和平面圖。 首先對設計地區(qū)的氣象條件資料進行收集,根據(jù)鐵路目標速度對線索材料進行了選擇,再確定其懸掛類型。根據(jù)氣象條件及線索材料計算負載。其次,根據(jù)最大受風偏移計算得到最大跨距;根據(jù)規(guī)程規(guī)定的錨段長度選擇錨段,使其張力差要滿足要求。然后,對硬橫跨進行分析選擇?？紤]到接觸網(wǎng)將來可能的改進及預留,根據(jù)計算結果對接觸網(wǎng)進行了相應的調整,以使本設計滿足電氣化鐵路的技術要求。最后在上述原理

2、的基礎上,對嘉峪關車站接觸網(wǎng)進行CAD平面設計,并對具有代表性的支柱進行了容量的校驗計算。在接觸網(wǎng)平面圖的表格欄里對地質情況、支柱類型、安裝圖號、側面限界等進行相應的說明。 本論文以接觸網(wǎng)的基本技術原理為核心,以實際線路狀況為依據(jù),對嘉峪關車站的接觸網(wǎng)布置進行了平面設計,基本滿足電氣化鐵路的技術要求。關鍵詞:接觸網(wǎng);平面設計;車站 Abstract With the development of social and economical technology, the electrified railway is developing more and more rapidly. Our c

3、ountry also makes 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 informa

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

5、ture was analyzed.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 railwa

6、y. Finally, on 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 corr

7、esponding figure 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:

8、Catenary, Station, Graphic design目 錄摘 要IAbstractII目 錄III1 緒論11.1 工程背景11.2 設計范圍11.3 設計目標11.4 設計依據(jù)11.5 本設計的主要工作12 氣象資料33 設計計算43.1 主要線材選用43.2 接觸網(wǎng)波動速度的計算43.3 接觸懸掛類型及相關參數(shù)的選擇53.4 接觸網(wǎng)設計負載計算53.4.1 自重負載53.4.2 冰負載63.4.3 風負載63.4.4 合成負載73.5 接觸網(wǎng)設計實際最大跨距計算73.6 全補償鏈形懸掛錨段長度的計算83.6.1 直線區(qū)段83.6.2 曲線區(qū)段93.7 嘉峪關車站硬橫跨結構10

9、4 繪制嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計圖114.1 放圖114.2 支柱的布置114.3 錨段的劃分114.4 接觸線拉出值的確定114.5 支柱類型的確定114.6 校核與校驗124.7 表格欄及相應說明124.8 接觸網(wǎng)平面設計圖及設備裝配圖說明12結 論15致 謝16參考文獻17附圖A 嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面圖18附圖B 嘉峪關車站接觸網(wǎng)設備裝配圖181 緒論1.1 工程背景 嘉峪關車站位于甘肅省嘉峪關市,現(xiàn)為一等站。本設計選取4股道為設計對象,設I、II股道為正線,3、4股道為側線,正線總長2190.38m,橫跨部分全部采用硬橫跨。 嘉峪關車站的道岔型號全部采用1/12。1.2 設計范圍 嘉峪

10、關車站接觸網(wǎng)平面設計包括接觸網(wǎng)所用線材及設備選擇、接觸懸掛模式多種方案的比較、選擇氣象條件,硬橫跨設計及完成嘉峪關站接觸網(wǎng)平面設計1。1.3 設計目標 1 關于嘉峪關站接觸網(wǎng)平面設計,應綜合考慮目標的長遠發(fā)展; 2 嘉峪關站接觸網(wǎng)的設計應該符合鐵路技術的設計規(guī)范要求; 3 嘉峪關站接觸網(wǎng)設計中應該考慮各個領域之間的聯(lián)系與配合; 4 嘉峪關站接觸網(wǎng)應盡可能的運用較為先進的技術,并具有良好的技術經(jīng)濟性; 5 嘉峪關站接觸網(wǎng)設計的基本原則是安全運營,并保證質量的良好。1.4 設計依據(jù) 1 相關專業(yè)所提供的工程設計資料; 2 國家現(xiàn)行的相關設計規(guī)程、規(guī)范及標準,主要包括: 高速鐵路設計規(guī)范試行TB 1

11、0621-2009; 鐵路電力牽引供電設計規(guī)范TB 10009-2005; 鐵路客運專線技術管理辦法試行鐵科技2009212號; 客運專線鐵路電牽引供電工程施工質量驗收暫行標準鐵建設2006167號; 建筑結構荷載規(guī)范GB 50009-2001; 鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行鐵建設200739號; 鐵路樞紐電力牽引供電設計規(guī)范TB 10007-2000。 3 國家現(xiàn)在通用的通用圖和標準圖; 4 由老師提供的原始設計資料及嘉峪關站線路圖。1.5 本設計的主要工作 1 嘉峪關站氣象條件的確定; 2 接觸網(wǎng)多種懸掛方式的比較及選擇; 3 其他設備材料及線材的選擇; 4 嘉峪關站接觸網(wǎng)最大許可

12、跨距的計算及最大錨段長度的確定; 5 嘉峪關站接觸網(wǎng)硬橫跨的設計; 6 繪制嘉峪關站接觸網(wǎng)平面設計的設備裝配圖及平面圖。2 氣象資料 嘉峪關車站位于甘肅省嘉峪關市,地處西北。我國結合各地氣象條件將全國劃分為九個標準氣象區(qū),嘉峪關車站屬于我國九大標準氣象區(qū)的第IV區(qū)。典型氣象區(qū)是以變化最多、影響最大的最高氣溫t、最大風速v、覆冰厚度b、和最低氣溫tmin為依據(jù)。此外設計中還能用到的氣象資料有:處在正常位置時定位器和吊弦的溫度、接觸線無張力時的溫度、線路橫跨山谷時的最大風速等2。 接觸網(wǎng)設計時,確定和選擇氣象條件的方法如下所述3: 1 最大風速時的溫度 最大風速時溫度為。 2 最低溫度與最高溫度

13、最高溫度與最低溫度。 3 安裝溫度和安裝時風速 安裝溫度為,安裝時風速為10m/s。 最大運營風速v 接觸網(wǎng)的最大運營風速。 5 覆冰厚度和覆冰密度 本地區(qū)覆冰厚度b5mm,覆冰密度為900kg/m3。 覆冰時的風速 本地區(qū)覆冰風速。 3 設計計算3.1 主要線材選用 1 考慮到對線型的技術要求,嘉峪關站接觸線選擇CTHA120(銀銅合金)接觸線,線索參數(shù)如表3.1所示。 2 承力索選擇銅承力索TJ-150,線索參數(shù)如表3.1所示。 表3.1 線索參數(shù)表線形標稱截面mm2計算截面mm2材質單位質量kg/m計算直徑mm張力kN線索密度kg/m3線脹系數(shù)1/oC彈性系數(shù)MPa接觸線120121Ag

14、Cu1.08212.9158.94×10317×10-6124000承力索150147.11Cu1.37713.7158.89×10317×10-6124000 3 腕臂:選-2.75型號,長度為2750mm,質量為11kg,外徑48mm。 4 拉桿:選16型號,長度為1600mm,質量為2.79kg。 5 定位管:選-700型號,長度為700mm,質量為1.12kg,直徑21.25mm。 6 定位器:選-900型號,長度為960mm,質量為1.51kg,套管外徑21.25mm。3.2 接觸網(wǎng)波動速度的計算 波動速度是決定運行速度的一個重要條件,本設計時

15、速為:式中,為接觸網(wǎng)最大時速,為接觸線張力N,接觸線的單位長度質量kg/m,為波動速度km/h,為無量綱系數(shù)本設計中取0.45。3.3 接觸懸掛類型及相關參數(shù)的選擇 1 懸掛類型的選擇 根據(jù)我國采用動力集中式的特點以及從技術和經(jīng)濟方面的考慮,嘉峪關車站接觸網(wǎng)設計懸掛類型選用簡單鏈形懸掛4。 2 補償形式的選擇 溫度變化時,接觸懸掛會發(fā)生線性伸長從而影響張力的變化,為了能夠保證接觸線和承力索的張力恒定,嘉峪關車站接觸網(wǎng)采用全補償形式的接觸懸掛。 3 吊弦的選擇 整體吊弦具有機械強度高、耐腐蝕性能好、使用壽命長、施工安裝方便等優(yōu)點,所以在跨中采用整體吊弦。但由于在懸掛點處彈性較差,鏈形懸掛在定位點

16、處采用變Y形彈性吊弦。 4 錨段關節(jié) 嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計中采用四跨絕緣錨段關節(jié)。 5 中心錨結 為了防止斷線和躥動,以縮小事故范圍,需在錨段中部加設全補償中心錨結,設置中心錨結時,在直線區(qū)段,設置在錨段的中間部位,含有曲線時,中心錨結靠向曲線較多的部位。3.4 接觸網(wǎng)設計負載計算3.4.1 自重負載 1 接觸線單位長度的自重負載式中,為接觸線單位長度的自重負載kN/m,為接觸線的橫截面積mm2,為所求線索的密度kg/m3,為自由落體重力加速度9.81m/s2。 2 承力索單位長度的自重負載式中,為承力索單位長度的自重負載kN/m,為承力索的橫截面積mm2。3.4.2 冰負載 1 接觸線單

17、位長度的冰負載式中,為接觸線單位長度的冰負載kN/m,為覆冰厚度b5mm,接觸線直徑mm,為覆冰密度kg/m3。 2 承力索單位長度的冰負載式中,為承力索單位長度的冰負載kN/m,為承力索直徑mm。3.4.3 風負載 1 最大風速時接觸線單位長度的風負載式中,為最大風速時接觸線單位長度的風負載kN/m,為風速不均勻系數(shù)取0.85,為風負載體型系數(shù)取1.25,為最大風速m/s。 2 最大風速時承力索單位長度的風負載 3 覆冰時承力索單位長度的風負載3.4.4 合成負載 1 無冰、無風時的合成負載式中,為吊弦及線夾重力負載取0.5×10-3kN/m。 2 覆冰時承力索單位長度的合成負載3

18、.5 接觸網(wǎng)設計實際最大跨距計算 1 直線區(qū)段 根據(jù)以往經(jīng)驗,在本設計中取直線區(qū)段最大跨距為60m,接觸線許可偏移值為500mm,則在本設計中的最大受風偏移值為:式中,為當量系數(shù)取m0.85,為跨距長度,為接觸線之字值在直線區(qū)段上取±300mm,為接觸線水平面內的支柱撓度。 因為在直線區(qū)段上,所以,直線區(qū)段所取的最大跨距滿足要求。 2 在曲線區(qū)段上,查詢鐵路電力牽引供電設計規(guī)范手冊,接觸線最大風偏移,接觸線拉出值,時,最大跨距為:所以在曲線區(qū)段最大跨距取50m。3.6 全補償鏈形懸掛錨段長度的計算 全補償鏈形懸掛錨段長度的計算包括直線和曲線區(qū)段兩部分的計算。3.6.1 直線區(qū)段 就全

19、補償鏈形懸掛而言,通常情況下錨段長度不得大于1800m,條件困難時錨段長度不得大于2000m。 簡單鏈形懸掛時接觸線無弛度時溫度: 1 吊弦造成的張力增量 取吊弦的長度為c1.3m,。 當時: 當時: 2 定位器形成的張力增量 在直線區(qū)段上,由于定位器對接觸線張力變化影響小一般對于1500m長的錨段,其定位器產(chǎn)生的張力增量只有幾十牛頓,可以忽略。即。 3 定位器和吊弦一起作用時總張力增量 當為最高溫度時: 當為最低溫度時:因為,所以符合要求。 4 考慮接觸線的彈性伸長 當為最高溫度時: 當為最低溫度時:所以,故選取的錨段長度滿足設計要求。3.6.2 曲線區(qū)段 就全補償鏈形懸掛而言,通常情況下錨

20、段長度不能超過l500m,直線區(qū)段部分的錨段長度允許適當增加。在計算極限溫度下,補償器和中心錨結之間產(chǎn)生的張力差不得大于。代表補償器處的張力。3.7 嘉峪關車站硬橫跨結構 本設計選取嘉峪關車站其中一個鋼支柱硬橫跨為對象進行研究,其硬橫梁兩端被分別固定在鋼柱上。支柱跟橫梁通過法蘭連接,基礎跟支柱也可以通過法蘭連接。 硬橫跨不僅具有機械上的獨立、股道之間不產(chǎn)生影響、事故范圍小、結構穩(wěn)定、抗震動、抗風性能好、穩(wěn)定性強等優(yōu)點,而且硬橫跨具有較好的剛度,能改善弓網(wǎng)受流,因而又具有磨耗小、可降低離線率等一系列優(yōu)點。 硬橫跨跨越能力強,能有效降低支柱高度,既做到滿足剛度及穩(wěn)定性,有做到相對經(jīng)濟合理適用。硬橫

21、跨由橫梁、支柱及基礎組成,支柱選無縫鋼管,橫梁選用正三角形截面格構式鋼管組合梁。 1 硬橫跨的采用改變了原來橋支柱的受力特點.原來的單腕臂支柱單向受力,主受力方向是垂直線路方向;硬橫跨支柱是雙向受力,垂直、順線路兩個方向均為受力方向,硬橫跨的采用是垂直線路方向的受力性能提高,通過最不利荷載組合,主計算方向確定為順線路方向。 2 采用硬橫跨,增加硬橫梁,垂直負載增加了支柱容量,水平負載增加了順線路方向的柱頂風荷載。 通過計算分析,支柱容量和硬橫梁的容量都符合負載計算的要求。 4 繪制嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計圖4.1 放圖 嘉峪關車站只有4個股道,所以橫跨部分全部采用硬橫跨結構進行設計。I、II號

22、股道為正線,3、4股道為側線,正線總長2190.38m。本設計平面圖的繪制是以1:2000的比例進行的。 嘉峪關車站的道岔型號全部采用1/12。4.2 支柱的布置 支柱的布置是先從咽喉區(qū)開始進行道岔柱和定位柱布置,為此盡量采用標準定位4。然后確定車站中心的支柱,最后完成其他位置的支柱布置,需要滿足相鄰跨距的設計要求。嘉峪關車站的設計中,最大跨距為60m。4.3 錨段的劃分 由于本次平面設計是嘉峪關車站的設計,所以必須在車站兩端下錨,為了便于檢修,在站臺兩側進行下錨。 在站場兩側下錨時,需要使接觸懸掛的方向發(fā)生變化時,要保證與原接觸懸掛水平的方向之間的夾角盡可能的小,以不超過10°為好

23、。在高速線路運行的情況下,嚴禁在站場部分正線與站線發(fā)生相交,需要使正線保持相對的獨立性,保證高速列車能夠無阻礙地順利通過5。中心錨結設置在全錨段長度的中部及附近,這樣才能夠保證從中心錨結到錨段兩端補償器之間所產(chǎn)生的張力差相差不大。4.4 接觸線拉出值的確定 從咽喉區(qū)開始,按順序確定拉出值的方向和大小。在道岔位置處應盡量按照標準定位確定拉出值,在直線區(qū)段上,選取的拉出值標準為±300mm6。一般情況下曲線區(qū)段的半徑在300-1200m之間,所以選取的拉出值標準為400mm。曲線區(qū)段導線走曲線的割線,曲外全取正,曲內全取負。4.5 支柱類型的確定 依據(jù)支柱所處位置和功能的不同,選擇不同類

24、型的支柱、編號和容量7。 由于嘉峪關車站是4股道的車站,所以站場的橫跨類型為鋼支柱的硬橫跨,根據(jù)不同的需要選擇不同類型的支柱及容量8。4.6 校核與校驗 在完成以上步驟后,分別對錨柱及最大風速下的風偏移值進行容量校核,要求原選支柱的容量比負載時的容量值大時,才能使其滿足設計的需要。4.7 表格欄及相應說明 完整的接觸網(wǎng)平面圖,不僅需要上述線路兩側所布置的支柱,還需要在圖形下面繪制相應的表格欄使其與圖上的支柱對應9。表格欄內應標出所需的各種原始資料、所用設備的規(guī)格類型、技術參數(shù)及其對應的安裝圖號等10。 具體內容如下所述: 1 支柱類型:支柱類型欄內要列出支柱的型號、數(shù)量及材質。 支柱類型的選擇

25、是以最壞情況下所需支柱的容量為依據(jù)進行選擇,所需的計算條件分別是最大風速、最低溫度及最大覆冰,選取各種條件下所得彎矩的最大值。 2 側面限界:本設計中側面限界范圍為2.5-3.1m,設計采用的側面限界為3.0m。 3 基礎(橫臥板)類型:根據(jù)不同的支柱類型選取不同型號的橫臥板,橫臥板有兩種類型分別為I型和II型。I型橫臥板為,其中孔距大小為,孔徑的大小為;II型橫臥板為,其中孔距大小為,孔徑的大小為35mm。 4 地質情況:在平面圖的表格欄內要明確的標出接觸線所過路線的地質情況。因為地質情況的不同對基礎的穩(wěn)固程度與支柱埋設地點有很大的影響,因此要表明不同情況下的承壓力。本線路的地質情況用允許土

26、壤承壓力來表示,均為+100kPa。 5 硬橫跨及腕臂柱的安裝圖號:它表示了各種類型的硬橫跨或腕臂柱所對應的不同裝配形式的圖號。根據(jù)支柱工作狀態(tài)的要求設計單位,繪制各種類型的支柱裝配定型圖,每一張裝配圖都編有與之相對應的圖號。為了使工程數(shù)量統(tǒng)計和施工參考更方便,在接觸網(wǎng)平面圖中都必須標出與支柱相對應的裝配圖圖號11。 6 回流線安裝圖號:它表示回流線在支柱上的裝配形式及所對應的圖號。4.8 接觸網(wǎng)平面設計圖及設備裝配圖說明 1 嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計圖說明 附圖A所示圖為嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計圖。本設計的首要目標是繪制車站接觸網(wǎng)平面設計圖,它不僅是嘉峪關車站內布置接觸線的指導性圖紙,同時也

27、是施工單位架設接觸網(wǎng)的主要依據(jù),不僅對施工工程的成功與否有很大的影響,也對到電氣化鐵路能否穩(wěn)定安全的運營有重大的意義。 在平面設計圖中所對應的位置,必須標出相應的公里標、錨段長度、下錨位置、拉出值、跨距和支柱號等必須的接觸網(wǎng)施工參數(shù),還應繪制與之相對應的表格欄。 懸掛類型:采用全補償鏈形懸掛;接觸導線與正線承力索的類型:CTHA120+TJ-150;正線承力索與接觸導線的張力:15kN+15kN;站線承力索與接觸導線的類型和張力分別為:TJ-150+CTHA120及15kN+15kN。 道岔型號均選1/12,且盡量采用標準定位。 接觸導線距地面距離為6350mm。 嘉峪關車站接觸網(wǎng)裝配圖說明嘉

28、峪關車站接觸網(wǎng)裝配圖如附圖B所示。 附圖B.1表示直線絕緣轉換柱裝配圖,本圖適用于支柱直線處雙重絕緣轉換柱的安裝。完成定位管及水平腕臂安裝后,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計,側面限界為2.5m。 附圖B.2表示直線絕緣轉換柱裝配圖,本圖適用于支柱直線處雙重絕緣轉換柱的安裝。完成定位管及水平腕臂安裝后,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計;側面限界為3.0m。 附圖B.3表示硬橫跨裝配圖,本圖的設計速度滿足各等級速度的要求。采用簡單鏈型懸掛的懸掛方式,支柱為等徑鋼支柱,橫梁為正三角形截面結構式鋼管組合梁。鋼管硬橫跨

29、表示為YHK-G1,其中YHK-G1表示跨度范圍為15.0-40.0m的單跨硬橫跨。橫梁表示為PC1-L或PC2-L都用于單跨,其中PC1-L型適用于每一單跨跨度范圍為15.0-30.0m的硬橫跨,PC2-L型適用于每一單跨范圍為30.1-40.0m的硬橫跨。 附圖B.4表示道岔柱裝配圖,本圖適用于鏈形懸掛雙重絕緣道岔處道岔柱的安裝。安裝接觸線時側線在上,正線在下。采用單絕緣安裝時,取消接地跳線,此時絕緣子采用QBN2-25型,安裝道岔柱的側面限界為3.0m。 附圖B.5表示鋼筋混凝土柱全補償下錨裝配圖,本圖適用于鋼筋混凝土柱全補償下錨的安裝。尺寸除注明外均以毫米計,下錨支柱安裝的側面限界為3

30、.1m。 附圖B.6表示回流線腕臂柱肩架裝配圖,本圖適用于回流線安裝。采用LBGLJ-185型的回流線時,并溝線夾零件7改為JBY-185型。 附圖B.7表示鋼柱全補償下錨裝配圖,本圖適用于鋼柱全補償下錨的安裝。尺寸除注明外均以毫米計,下錨支柱安裝側面限界為3.1m。 附圖B.8表示回流線終端下錨裝配圖,本圖為回流線終端下錨安裝。去掉拉線時采用的鋼柱型號為G13、G15。 附圖B.9表示直線中間柱正定位裝配圖,本圖適用于在直線處中間柱正定位的安裝。完成定位管及水平腕臂安裝后,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計,直線中間柱正安裝的側面限界為3.0m。 附圖B.10表示直線中間柱反定位裝配圖,本圖適用于在直線處中間柱反定位的安裝。完成定位管及水平腕臂安裝后,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計,直線中間柱反安裝的側面限界為3.0m。 結 論 本文通過對相關文獻和設計規(guī)范的了解,對嘉峪關車站接觸網(wǎng)平面設計進行了工程設計。在此基礎上,通過對線路資料進行計算分析,運用CAD繪制出嘉峪關車站接觸網(wǎng)裝配圖和平面圖。 主要的結論和成果如下: 1 通過對線路的原始資料進行分析,得到所需要的數(shù)據(jù),并根據(jù)所得數(shù)據(jù)選擇線索類型。根據(jù)所選線索類型計算出實際最大跨距和全錨段長度,同時進行