接觸線風(fēng)偏移計算與跨距確定

接觸線風(fēng)偏移計算與跨距確定第1頁/共47頁第一節(jié)前言本講主要內(nèi)容一選擇跨距大小需要考慮的因素二簡單懸掛風(fēng)偏移的計算方法三鏈形懸掛風(fēng)偏移的計算方法第2頁/共47頁跨距的取值應(yīng)考慮的因素：跨距的大小與接觸懸掛彈性、接觸線磨耗、接觸線風(fēng)偏移有密切關(guān)系?？缇嗥螅缰袕椥云?、彈性差異系數(shù)偏大、跨中接觸線的磨耗偏大，接觸線的疲勞應(yīng)力增加，疲勞斷裂的概率隨之增加；跨距偏小，跨中彈性與定位點(diǎn)彈性差異降低，接觸懸掛的彈性均勻度增加，但一方面不經(jīng)濟(jì)、另一方面增大產(chǎn)生硬點(diǎn)的概率，定位點(diǎn)磨耗增大，對受流不利，同時接觸線壽命縮短。因此，在大跨距和小跨距之間有一個最佳跨距問題，研究和實踐都表明，在高速接觸網(wǎng)中采用60m跨距較為合理。第一節(jié)前言第3頁/共47頁8線路狀況（橫斷面、縱斷面）9機(jī)車的橫向擺動量：取決于軌距及游間距、曲線半徑及外軌超高（過渡超高、超高不足）、橫向跨頂高差和公差不足。10、支柱型號與材質(zhì)第一節(jié)前言第4頁/共47頁《客運(yùn)專線設(shè)計暫規(guī)》對跨距的規(guī)定：1正線接觸線對受電弓中心的最大風(fēng)偏不宜大于400mm；直線困難地段不得大于500mm；2相鄰跨距之差不得大于10m；3簡鏈的標(biāo)準(zhǔn)跨距為50~55m；困難：60m；4彈鏈的標(biāo)準(zhǔn)跨距為55~60m；困難：65m；相關(guān)規(guī)范：05版設(shè)規(guī)：1最大65m；2兩相鄰跨距之比不宜大于1.5：1，橋梁、隧道口、站場咽喉區(qū)等困難地段不宜大于2：1；3山口、谷口、高路堤等風(fēng)口地段，絕緣錨段關(guān)節(jié)和分相所在跨距均應(yīng)比正常跨距縮小5~10m。第一節(jié)前言第5頁/共47頁精確分析、建立分析模型很困難1風(fēng)負(fù)載是時間和距離的函數(shù)，但如何表述這一函數(shù)？2風(fēng)對導(dǎo)線的作用過程、機(jī)理、狀態(tài)難于定量描述。基于以上兩點(diǎn)，通過考慮最大風(fēng)偏來確定的跨距應(yīng)為一個概率跨距。確定跨距的理論基礎(chǔ)：第一節(jié)前言第6頁/共47頁1技術(shù)要求：接觸線在最大風(fēng)速情況下能滿足受電弓取流。2計算方法：靜力學(xué)分析法，按給定的最大計算風(fēng)速，計算接觸線在水平面內(nèi)的最大偏移，由此確定最大跨距的取值。3假設(shè)條件：（1）只考慮極限條件下風(fēng)對接觸線的作用，將這一狀態(tài)作為靜止?fàn)顟B(tài)來分析，不考慮動態(tài)過程；（2）只考慮水平吹動的極限風(fēng)速，不考慮風(fēng)速的變化；（3）不考慮補(bǔ)償對導(dǎo)線弛度的影響，即假定懸掛線索在支柱定位點(diǎn)死固定；（4）不考慮導(dǎo)線在風(fēng)作用下產(chǎn)生的彈性伸長。確定跨距的理論基礎(chǔ)：第一節(jié)前言第7頁/共47頁兩端固定的懸掛線索的風(fēng)偏移基本風(fēng)偏移計算用圖(1)基本風(fēng)偏移第二節(jié)簡單懸掛的風(fēng)偏計算第8頁/共47頁直線區(qū)段接觸線的受風(fēng)偏移跨距中接觸導(dǎo)線任一點(diǎn)相對于受電弓中心線的偏移值等之字值布置示意圖

第二節(jié)簡單懸掛的風(fēng)偏計算第9頁/共47頁不等之字值的接觸線風(fēng)偏移的計算是通過將中心線AB平移到A1B1，使其呈等之字值布置利用等之字值的處理方法。不等之字值布置示意圖第二節(jié)簡單懸掛的風(fēng)偏計算第10頁/共47頁思考：在計算接觸線風(fēng)偏移值時，計算公式中有：支柱撓度、拉出值、接觸線張力、風(fēng)負(fù)載、跨距等參數(shù)，如何確定這些參數(shù)呢？第二節(jié)簡單懸掛的風(fēng)偏計算第11頁/共47頁由最大風(fēng)偏移值計算公式，推出最大跨距的計算式如下：

第二節(jié)簡單懸掛的風(fēng)偏計算第12頁/共47頁兩個主要因素：

水平方向：風(fēng)偏；

垂直方向：弛度在接觸網(wǎng)設(shè)計中，一般是先選定最大風(fēng)偏移值和拉出值，計算出最大跨距值，然后利用該值驗算接觸網(wǎng)線索的弛度是否滿足要求,以此檢驗跨距值的選取是否合理。第二節(jié)簡單懸掛的風(fēng)偏計算第13頁/共47頁第二節(jié)簡單懸掛的風(fēng)偏計算圓曲線區(qū)段接觸線的受風(fēng)偏移第14頁/共47頁圓曲線區(qū)段接觸線的受風(fēng)偏移第二節(jié)簡單懸掛的風(fēng)偏計算第15頁/共47頁線路的基本概念：鐵路線路在空間的位置是用它的線路中心線表示的。線路中心線在水平面上的投影叫做線路平面，它反映線路的曲直變化和走向。線路中心線在垂直面上的投影叫線路縱斷面，它反映線路的起伏變化和高程。緩和曲線概念：第三節(jié)緩和曲線的風(fēng)偏計算第16頁/共47頁接觸線在緩和曲線區(qū)段相對于受電弓中心線軌跡的最大偏移包括五大要素：（1）最大風(fēng)時接觸線的風(fēng)偏移；（2）接觸線對受電弓中心線軌跡的靜態(tài)偏移；（3）線路外軌超高引起的受電弓中心對線路中心的偏移；（4）接觸線拉出值造成的負(fù)偏移；（5）最大風(fēng)時支柱撓度造成的偏移。第三節(jié)緩和曲線的風(fēng)偏計算第17頁/共47頁緩和曲線的受風(fēng)偏移：第三節(jié)緩和曲線的風(fēng)偏計算第18頁/共47頁第三節(jié)緩和曲線的風(fēng)偏計算第19頁/共47頁第三節(jié)緩和曲線的風(fēng)偏計算第20頁/共47頁鏈形懸掛受風(fēng)狀態(tài)及跨中懸掛縱斷面受力示意圖鏈形懸掛的受風(fēng)偏移與其結(jié)構(gòu)形式、線材材料及形狀、接觸線和承力索受力、風(fēng)負(fù)載大小、拉出值、線路情況均有相當(dāng)密切的關(guān)系，加之承力索和接觸線的相互作用，情況比簡單懸掛復(fù)雜，第四節(jié)鏈形懸掛的風(fēng)偏計算第21頁/共47頁(1)平均法分別計算接觸線和承力索的風(fēng)偏移，考慮到二者之間的相互影響，取二者代數(shù)和的一半作為接觸線的風(fēng)偏值。第四節(jié)鏈形懸掛的風(fēng)偏計算第22頁/共47頁(2)當(dāng)量系數(shù)法在接觸網(wǎng)設(shè)計中，鏈形懸掛的受風(fēng)偏移一般是通過“當(dāng)量理論公式”來處理的。鏈形懸掛“當(dāng)量理論公式”是基于將鏈形懸掛的接觸線和承力索通過吊弦的連結(jié)看成一個整體，拋開承力索和接觸線間的繁瑣約束，在簡單懸掛風(fēng)偏移計算公式中加入當(dāng)量系數(shù)得出鏈形懸掛風(fēng)偏移計算公式。

m的取值與線材有關(guān)，新型線材的m值須通過反復(fù)試驗驗算。目前常用接觸線，銅線取0.9，鋼鋁線取0.85。第四節(jié)鏈形懸掛的風(fēng)偏計算第23頁/共47頁公式中幾個技術(shù)參數(shù)的選?。褐е疲阂话闱闆r下，鋼筋混凝土支柱可取為0.02m，鋼支柱取為0.03m，最大可取到0.05m。拉出值的取值：拉出值的大小與受電弓滑板的最大工作寬度、外軌超高、列車運(yùn)行速度有關(guān)。拉出值的確定要考慮：應(yīng)在保證安全的情況下，盡量使滑板的實際工作范圍大；定位器的受力應(yīng)在80N~2500N之間；跨中偏移值?？紤]高速列車的擺動情況，高速客專接觸網(wǎng)的拉出值在直線區(qū)段宜取為200~300mm之間；曲線區(qū)段的取值則要通過計算確定。第四節(jié)鏈形懸掛的風(fēng)偏計算第24頁/共47頁曲線區(qū)段拉出值的計算方法：第四節(jié)鏈形懸掛的風(fēng)偏計算拉出值的參考取值直線區(qū)段取為300mm；高速取為200mm;R大于1800m時,取為150mm；1200m≤R≤1800m時,取為250mm；180m≤R≤1200時,取為400mm。第25頁/共47頁接觸懸掛張力的大小應(yīng)根據(jù)懸掛類型和最高運(yùn)行速度來確定，在高速接觸網(wǎng)中，主要由接觸網(wǎng)波動速度的大小以及接觸線線材的最大允許抗拉強(qiáng)度和安全系數(shù)確定?！毒咚僭O(shè)計暫行規(guī)定》規(guī)定，接觸線額定張力不小于20kN。當(dāng)接觸線磨耗達(dá)到25%時，其安全系數(shù)不小于2.0。張力的取值第四節(jié)鏈形懸掛的風(fēng)偏計算第26頁/共47頁影響錨段長度取值的基本因素：

（1）接觸網(wǎng)所在地區(qū)的最高溫度、最低溫度和最大風(fēng)速；（2）溫度變化時，懸掛線索內(nèi)部的張力變化情況；（3）補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)形式及其有效工作范圍；（4）由溫度變化引起的接觸線在懸掛點(diǎn)的橫向位移；（5）接觸導(dǎo)線的架設(shè)高度；

(6)錨段關(guān)節(jié)處兩組懸掛間的絕緣間隙；（7）腕臂和線路情況；

(8)投資和受流質(zhì)量第四節(jié)錨段長度的計算第27頁/共47頁確定錨段長度應(yīng)考慮的基本因素（1）溫差對錨段長度的影響溫度引起線索的伸長或縮短，最高溫度與最低溫度差大，則因溫度變化引起的線索變化量大，線索變化量大會造成整個懸掛的縱向移動，對定位裝置、支持物、線索、補(bǔ)償裝置均產(chǎn)生許多負(fù)效應(yīng)，因此接觸網(wǎng)所在地區(qū)的溫差是確定錨段長度應(yīng)考慮的一個重要困素。第四節(jié)錨段長度的計算第28頁/共47頁

(2)溫度變化時，線索內(nèi)部張力差變化對于補(bǔ)償懸掛而言，雖然增加了張力補(bǔ)償裝置，宏觀上講，張力不會產(chǎn)生很大范圍內(nèi)的變化，但微觀而言，在線索內(nèi)部不同點(diǎn)上線索本身受到的內(nèi)部應(yīng)力并不相等，接觸網(wǎng)線索內(nèi)部間存在不同張力差，張力差需嚴(yán)格控制，它是決定錨段長度的一個關(guān)鍵因素。為了保證弓網(wǎng)受流效果，張力差不應(yīng)超過設(shè)計工作張力的10%第四節(jié)錨段長度的計算（3）補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)形式及其有效工作范圍安裝高度、墜砣串長度、零部件尺寸和離地間距決定了補(bǔ)償器的正常工作范圍，張力越大，墜砣串越長，工作范圍越小。就工作范圍和墜砣串長度而言，滑輪傳動比為1:3最好，傳動比可從1:2~1:5

第29頁/共47頁第四節(jié)錨段長度的計算第30頁/共47頁（4）由溫度變化引起的接觸線在懸掛點(diǎn)的橫向位移；由于溫度的變化，定位點(diǎn)和承力索安裝點(diǎn)均會發(fā)生橫向偏移，橫向偏移會使線索的風(fēng)偏增大，使線索內(nèi)部各點(diǎn)產(chǎn)生張力差，在某種特定條件下，可能引起線索的應(yīng)力集中，增加支柱負(fù)載，除此而外，對接觸線而言，橫向偏移還會使接觸線拉出值產(chǎn)生變化，使定位器的受力產(chǎn)生變化，特殊情況下，有可能使定位鉤與定位環(huán)之間產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力。

對于錨段關(guān)節(jié)，由于兩組懸掛隨溫度變化的方向是相反的，橫向偏移過大將使兩組懸掛的線間距和設(shè)備間距難以保證，絕緣錨段關(guān)節(jié)處有可能因此而發(fā)生電擊穿現(xiàn)象。第四節(jié)錨段長度的計算第31頁/共47頁（5）接觸導(dǎo)線的架設(shè)高度導(dǎo)線高度高，支柱也需更高的高度，從而使補(bǔ)償墜砣的工作空間增大。在相同條件下，導(dǎo)高降低，補(bǔ)償器的工作范圍減小，則須靠縮短錨段長度來保證補(bǔ)償器的正常工作。（6）腕臂長度和線路情況對錨段長度的影響第四節(jié)錨段長度的計算（7）投資和受流質(zhì)量在一定區(qū)段，錨段長，相應(yīng)的錨段關(guān)節(jié)小，投資偏少，節(jié)約成本，但不能滿足張力差和偏移的要求；錨段短，在一定長度內(nèi)的錨段關(guān)節(jié)增加，投資增加，弓網(wǎng)受流的薄弱環(huán)節(jié)增加。運(yùn)營維護(hù)的安全性變差，運(yùn)營成本增大。第32頁/共47頁相關(guān)規(guī)范：

《高客設(shè)計暫規(guī)》規(guī)定：正線區(qū)段，錨段長度不宜大于2X700m。個別困難地段不宜大于2X750m。

05版《設(shè)計規(guī)范》接觸網(wǎng)錨段長度應(yīng)根據(jù)補(bǔ)償?shù)慕佑|線和承力索的張力差、補(bǔ)償器形式以及補(bǔ)償導(dǎo)線的高度等綜合因素確定，接觸線和承力索的張力差均不得大于其額定張力的正負(fù)10%第五節(jié)張力差的計算第33頁/共47頁假設(shè)條件：

1錨段內(nèi)各跨距長度相同；

2吊弦的長度相同，均為吊弦在跨距內(nèi)的平均值；

3吊弦重量分布均勻，其負(fù)載集中于支柱定位處；

4吊弦線夾不滑動。半補(bǔ)償鏈形懸掛張力差分析第五節(jié)張力差的計算第34頁/共47頁第五節(jié)張力差的計算第35頁/共47頁吊弦張力差分析用圖（1）吊弦偏斜引起的張力差計算第五節(jié)張力差的計算第36頁/共47頁第五節(jié)張力差的計算第37頁/共47頁第五節(jié)張力差的計算第38頁/共47頁（2）定位器偏移引起的張力差計算第五節(jié)張力差的計算第39頁/共47頁第五節(jié)張力差的計算第40頁/共47頁該結(jié)論適用于曲線區(qū)段定位器形成的張力差。第五節(jié)張力差的計算第41頁/共47頁在直線區(qū)段，如果定位器交替安裝(正反定位交替安裝)，其形成的張力差相互抵消，因而不用計算定位器引起的張力差。但當(dāng)出現(xiàn)定位器全部受拉的情況時，其計算式如下：第五節(jié)張力差的計算第42頁/共47頁任何一組接觸懸掛引起的張力差應(yīng)為吊弦偏移引起的張力差和定位器偏移引起的張力差