高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)中心錨節(jié)設(shè)計(jì)

接觸網(wǎng)工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告接觸網(wǎng)工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)語(yǔ)：考勤（10）守紀(jì)（10）設(shè)計(jì)過(guò)程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）小組答辯（10）總成績(jī)（100）專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：電氣110x姓名：xxx學(xué)號(hào)：201109xxx指導(dǎo)教師：王秀華蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2014年7月4日1設(shè)計(jì)原始資料1.1具體題目高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)中心錨結(jié)設(shè)計(jì)。1.2要完成的內(nèi)容根據(jù)高速電氣化鐵路中心錨結(jié)的要求，計(jì)算高速接觸網(wǎng)中心錨結(jié)的位置，設(shè)計(jì)高速電氣化鐵路中心錨結(jié)，并說(shuō)明其工作原理。2設(shè)計(jì)課題的計(jì)算與分析2.1中心錨結(jié)的作用接觸懸掛的每一個(gè)錨段，它的導(dǎo)線都是獨(dú)立的線段，在正常情況下，無(wú)論是硬錨還是補(bǔ)償下錨，一個(gè)錨段內(nèi)的導(dǎo)線都是作為整體而工作的。導(dǎo)線在溫度變化時(shí)要伸長(zhǎng)（或縮短），對(duì)于兩端硬錨的導(dǎo)線，縱向不會(huì)產(chǎn)生位移，導(dǎo)線所產(chǎn)生的伸長(zhǎng)都耗散在每一個(gè)跨距內(nèi)。兩端補(bǔ)償下錨的導(dǎo)線，因?qū)Ь€上各種拉力和阻力不同，兩端會(huì)出現(xiàn)不平衡的拉力，從而使導(dǎo)線向一端移動(dòng)。為了防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生以及當(dāng)錨段內(nèi)出現(xiàn)斷線后能縮小事故范圍，可以在錨段的約一半長(zhǎng)度的一個(gè)跨距內(nèi)（錨段中間部位）設(shè)置中心錨結(jié)，將該點(diǎn)的導(dǎo)線拉緊固定，在任何情況下，該點(diǎn)都不會(huì)出現(xiàn)偏移。接觸網(wǎng)錨段安裝中心錨結(jié)后，線索在中心錨結(jié)處相當(dāng)于死固定方式，因此當(dāng)溫度變化時(shí)，錨段內(nèi)線索的熱脹冷縮便發(fā)生在中心錨結(jié)與兩端的補(bǔ)償器間，有效縮短了線索的伸縮范圍。中心錨結(jié)具有以下作用：(1)錨段線索張力比較均勻，保證接觸懸掛處于良好工作狀態(tài)。(2)設(shè)立中心錨結(jié)后可以縮小事故范圍，即當(dāng)一側(cè)發(fā)生斷線事故時(shí)不至影響中心錨結(jié)另一側(cè)懸掛線路，有利于搶修事故和縮短事故搶修時(shí)間。(3)可防止線索在外力作用下向一側(cè)串動(dòng)，如風(fēng)力、受電弓摩擦力、因坡道和自身重力引起的串動(dòng)力。2.2中心錨結(jié)的分類2.2.1半補(bǔ)償中心錨結(jié)半補(bǔ)償鏈形懸掛的中心錨結(jié)如圖1所示。半補(bǔ)償鏈型懸掛的中心錨節(jié)應(yīng)裝在設(shè)計(jì)指定跨距的中間位置上。半補(bǔ)償中心錨結(jié)承力索兩端都是硬錨，縱向不產(chǎn)生移位，接觸線兩端為補(bǔ)償下錨，用錨結(jié)繩固定在承力索上，使該點(diǎn)接觸線也不產(chǎn)生移位。中心錨結(jié)設(shè)在錨段中間部位的一個(gè)跨距中間。當(dāng)一側(cè)接觸線斷線后，另一側(cè)接觸線在中心錨結(jié)輔助繩的拉力下，不發(fā)生松動(dòng)現(xiàn)象，起到了縮小事故范圍的作用。錨結(jié)繩的長(zhǎng)度一般應(yīng)為承力索與接觸線間距的20倍，但不得小于15m。圖1半補(bǔ)償中心錨結(jié)2.2.2全補(bǔ)償中心錨結(jié)全補(bǔ)償鏈型懸掛的承力索和接觸線兩端都是補(bǔ)償下錨，均可能因兩端張力不平衡而產(chǎn)生移動(dòng)，所以承力索和接觸線都要設(shè)置中心錨結(jié)進(jìn)行固定，其固定形式相當(dāng)于由半補(bǔ)償鏈型懸掛中心錨結(jié)與承力索中心錨結(jié)兩部分組成。接觸線的中心錨結(jié)繩在跨距中間與承力索固定，而承力索的中心錨結(jié)是在接觸線中心錨結(jié)所在的跨距內(nèi)增加一根承力索中心錨結(jié)輔助繩，在該跨距兩端的腕臂上固定以后，再延長(zhǎng)一個(gè)跨距拉向另一支柱錨固，使該跨距的承力索不產(chǎn)生位移，因此承力索中心錨結(jié)由三個(gè)跨距組成。如圖2，承力索中心錨結(jié)繩通過(guò)絕緣子串并抬高后下錨。全補(bǔ)償鏈型懸掛接觸線中心錨節(jié)安裝的要求及標(biāo)準(zhǔn)和半補(bǔ)償相同。其承力索的中心錨節(jié)繩該跨距中部及相鄰兩懸掛點(diǎn)處的承力索用鋼線卡子固定，跨距中部為三個(gè)，懸掛點(diǎn)兩側(cè)各為兩個(gè)相互倒置，間距為1m，中心錨節(jié)繩的弛度略小于或等于該跨距的承力索弛度，錨節(jié)繩的兩端分別固定在設(shè)計(jì)指定的支柱上。全補(bǔ)償鏈型懸掛中心錨結(jié)由半補(bǔ)償鏈型懸掛中心錨結(jié)部分及輔助繩組成。輔助繩的中間與承力索固定，兩端錨固定在支柱上。安裝時(shí)輔助繩應(yīng)抬高錨固，一般不得低于承力索的高度。圖2全補(bǔ)償中心錨結(jié)2.2.3隧道內(nèi)中心錨結(jié)在隧道內(nèi)，對(duì)應(yīng)于不同的懸掛類型，隧道內(nèi)中心錨結(jié)分為簡(jiǎn)單懸掛中心錨結(jié)、半補(bǔ)償鏈型懸掛中心錨結(jié)及全補(bǔ)長(zhǎng)鏈型懸掛中心錨結(jié)。簡(jiǎn)單懸掛中心錨結(jié)及全補(bǔ)償鏈型懸掛中心錨結(jié)兼有懸掛點(diǎn)的作用。半補(bǔ)償鏈型懸掛中心錨結(jié)設(shè)在跨距的中間，在結(jié)構(gòu)形式上與全補(bǔ)償長(zhǎng)形式類同。隧道內(nèi)中心錨結(jié)的特點(diǎn)是可以利用隧道頂，將承力索或接觸線相應(yīng)固定裝置直接固定到隧道頂上。隧道內(nèi)中心錨節(jié)如圖3所示。圖3隧道全補(bǔ)償鏈型懸掛2.3中心錨結(jié)的設(shè)置原則設(shè)置中心錨結(jié)時(shí)，在直線區(qū)段，一般盡量設(shè)置在錨段的中間部位，當(dāng)含有曲線時(shí)，中心錨節(jié)應(yīng)靠向曲線較多的部位。在兩端裝設(shè)補(bǔ)償器的接觸網(wǎng)錨段中，必須加設(shè)中心錨結(jié)。每個(gè)錨段中心錨結(jié)的安設(shè)位置應(yīng)根據(jù)線路情況和線索的張力增量計(jì)算確定。中心錨節(jié)位置一般設(shè)在錨段中部附近，原則上要求從中心錨節(jié)到兩端補(bǔ)償器間的張力差應(yīng)大致相等。2.4中心錨結(jié)位置的確定一般情況下，對(duì)于錨段長(zhǎng)度的校驗(yàn)，在計(jì)算極限溫度下，接觸線應(yīng)保證張力增量值不超過(guò)15%Tj，Tj代表接觸線在補(bǔ)償器處的張力，承力索應(yīng)保證張力增量值不超過(guò)10%Tmax；而對(duì)于中心錨結(jié)的校驗(yàn)，則分別計(jì)算從中心錨結(jié)到兩端補(bǔ)償器之間的張力差，若張力差大致相等，則滿足技術(shù)要求。取錨段長(zhǎng)度為1600m，其中直線區(qū)段長(zhǎng)度為650m，曲線區(qū)段為950m。中心錨結(jié)設(shè)置在分界點(diǎn)沿曲線區(qū)段方向300m處，則在直線區(qū)段方向補(bǔ)償器與中心錨結(jié)間的距離為L(zhǎng)=950m，跨距l(xiāng)=60m；在曲線區(qū)段方向補(bǔ)償器與中心錨結(jié)間的距離為L(zhǎng)=650m，跨距l(xiāng)=50m，曲線半徑R=3000m。2.5相關(guān)資料和參數(shù)2.5.1設(shè)計(jì)條件接觸線采用全補(bǔ)償鏈形懸掛，在第九區(qū)典型氣象區(qū)進(jìn)行裝設(shè)。2.5.2具體參數(shù)(1)接觸線采用GLCN190(鋼鋁接觸線)：Tj=20kN；接觸線計(jì)算截面積為：Sj=190mm2；接觸線的彈性系數(shù)為：Ej=97500MPa；線脹系數(shù)為：=17×10K；接觸線的自重負(fù)載為：gj=9.81×10kN/m。(2)承力索采用LBGLJ185(鋁包鋼鋁絞線)：Tc=17.5kN；承力索計(jì)算截面積為：Sc=185mm2；承力索的彈性系數(shù)：Ec=70000MPa；線脹系數(shù)：=12×10-6K；承力索自重負(fù)載：gc=6.78×10kN/m。(3)tmax=40℃，tmin=20℃。故吊線及定位器處于正常位置時(shí)的溫度℃，所以?t=tmaxtd=4010=30℃。(4)在全補(bǔ)償鏈形懸掛中，接觸線馳度變化很小，且溫度變化耗損于馳度方向的縱向位移較小，因此，=0。(5)接觸線無(wú)馳度時(shí)，承力索的馳度F0=0.54m。(6)接觸線的結(jié)構(gòu)高度h=1.4m，則吊弦長(zhǎng)度c=cmin+1/3F0，cmin=hF0，所以c=h2/3F0=1.42/3×0.54=1.04m。2.6全補(bǔ)償鏈形懸掛張力增量的計(jì)算2.6.1接觸線張力增量的計(jì)算(1)直線區(qū)段產(chǎn)生的張力增量：由公式j(luò)jjjjjjdE)(322)()(SEglLLctglLLT2.312.31kN190975001081.9)60950(9503204.12)3010170(1081.9)60950(950363jdET所以?TjdE﹤15%Tj=3.0kN滿足要求。(2)曲線區(qū)段產(chǎn)生的張力增量：由公式j(luò)jjjjjjdE)(322)()(SEglLLctglLLT1.09kN190975001081.9)50650(6503204.12)3010170(1081.9)50650(650363jdET所以?TjE﹤15%Tj=3.0kN滿足要求。2.6.2承力索張力增量的計(jì)算(1)在直線區(qū)段上，承力索沿線路中心布置，在溫度變化時(shí)，承力索雖有轉(zhuǎn)動(dòng)仍可認(rèn)為承力索不產(chǎn)生張力增量,故?TcdE=0kN。(2)曲線區(qū)段承力索只考慮溫度變化的張力增量：由公式(3)曲線區(qū)段承力索的張力增量：由公式所以?TcE﹤10%Tc=1.75kN滿足要求。綜上所述，中心錨節(jié)選取滿足要求。3設(shè)計(jì)總結(jié)在不懈的努力和老師的幫助下，完成了接觸網(wǎng)工程課程設(shè)計(jì)中高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)中心錨結(jié)的設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)中采用的錨段長(zhǎng)度為1600m，其中直線段占650m，曲線段占950m，將中心錨結(jié)設(shè)置在分界點(diǎn)沿曲線區(qū)段方向300m處，采用全補(bǔ)償鏈型懸掛結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)對(duì)接觸線與承力索張力的測(cè)算比較，設(shè)計(jì)符合錨段關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)的參數(shù)要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程的開始階段遇到了諸多困難，主要有設(shè)計(jì)中接觸線與承力索各項(xiàng)參數(shù)的選取和公式選取，在和同學(xué)互相交流討論后，通過(guò)不斷地演算與比對(duì)，最終順利的解決了所遇到的難題，圓滿的完成了本次設(shè)計(jì)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)接觸網(wǎng)的用途及工作原理有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，熟悉了高速