您的当前位置：首页正文

接触网基础知识

来源：东饰资讯网

接触网基础知识

一、名词解释1、接触网

接触网是电气化铁路交通所特有的沿路轨假设的为电力机车或电动车组提供牵引电能的特殊供电线路，是电气化轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。

广义上讲，接触网包括由接触轨构成的牵引供电结构和由架空接触线构成的牵引供电结构两大类。狭义上讲，接触网主要指架空接触网。

2、结构高度

链型悬挂在支柱定位点处，承力索与接触线间的垂直距离。3、悬挂弹性

接触网悬挂弹性,是指接触悬挂在受电弓抬升力的作用下所具有的升高性能，即悬挂某一点在受电弓压力下，单位垂直力使接触线升高的程度。衡量弹性的标准,一是弹性的大小,二是弹性的均匀程度。弹性小且比较均匀是接触网适应高速行车所追求的目标。

4、当量跨距

假如设定一个综合代表跨距，而这个跨距中的导线张力随温度变化的规律与该锚段内的实际变化规律完全相同，则这个假设的代表跨距就称为该锚段的当量跨距。

5、临界跨距

所谓临界跨距是指在该跨距内，接触线最大张力既出现在最低温度时，又出现在覆冰时的一个跨距。

6、临界负载

所谓临界负载，就是假设覆冰时的合成负载。在临界负载状态下，承力索的张力达到最大许可值，并等于承力索在最低温度时的张力。

7、土壤安息角

土壤安息角（自然倾斜角）：土壤自然堆积，经沉落稳定后的表面与地平面所形成的夹角，就是土壤的安息角（自然倾斜角）。8、安装曲线

安装曲线是指欲使架设后的线索张力和弛度符合技术要求，必须预先计算和提供的工程安装用的悬挂线索张力和弛度随温度变化的曲线。

9、波动速度

波动传播速度是指在两端加有张力的线索，在静止条件下对其施加P=Pδ(t)（δ(t)为冲激函数）的作用力后，线索振动横波（振动方向和传播方向垂直的波）沿线索的传播速度。

10、受电弓归算质量受电弓的归算质量是指将整个受电弓的活动部分（如滑板、托架、框架等）的实际质量利用动能相等原理归算到受电弓工作高度（弓线接触点），使整个受电弓具有与滑板相同加速度的质量，该质量所产生的动能与整个受电弓所产生的实际动能相等。

11、导线坡度

接触线从一个高度过渡到另一个高度时，会有一个过渡区域。在这个区域内，接触线要完成从高到低或者从低到高的变化，即形成一定的倾斜度，这个倾斜度就是所谓的坡度。12、接触网平面图

接触网线路和接触网设备及结构状况，用接触网平面图表示。它采用部颁电气化铁道接触网图形符号来示意接触网各种设备和结构的配置情况。

13、预弛度

为改善弓网受流，某些悬挂需对接触线进行弛度干预，使接触线在正常温度时也有弛度存在，即所谓的“预设弛度”，简称“预弛度”。

14、接触悬挂

答：接触悬挂是接触网的承力索、吊弦、接触线以及相应连接零件的总称，它通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。

15、支柱侧面限界

支柱侧面限界是指在正线轨面水平面内，左右侧支柱内缘分别至临近线路中心的距离。16、拉出值（“之”字值）

接触线在定位点处偏离受电弓滑板中心的距离在直线区段叫做“之”字值，在曲线区段叫拉出值，一般通称为拉出值

17、运行风速

确保弓网系统运行的绝对安全的风速值，主要用于接触网风偏移和跨距计算。18、结构风速

确保在台风或强大季风作用下，接触网不断杆和断线的风速值，主要用于强度校验。19、接触网软化特性

接触网的软化特性也叫做接触网的热稳定性，接触线和载流承力索在通过工作电流、过负荷电流和短路电流时，将随着电流的增大、线路损耗增加而软化，这种特性叫做接触网的软化特性。

20、附加导线接触网的附加导线是指为减少牵引网阻抗、降低牵引网电磁干扰、提高供电质量和供电安全而附加的架空导线，包括供电线、回流线、并联线、加强线、正馈线、保护线、接地线和捷接线等。

21、越区供电

当某牵引变电所出现故障不能向其所负担的供电臂供电时，由其相邻变电所越过分区亭或开闭所，向故障变电所供电臂供电的供电方式叫越区供电。

22、换算张力

通过链形悬挂结构系数表达的，综合反映接触线与承力索相互作用的张力，叫做换算张力，其表达式为Zx=Tcx+ϕTj。

23、换算负载

通过链形悬挂结构系数表达的，综合反映接触线与承力索相互作用的负载，叫做换算负载，其表达式为Wx=qx+qoϕTj。Tco二、简答题

1、电气化铁路接触网主要由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？答：

1）柔性架空接触网一般包括：（1）支柱与基础（2）支持装置（3）定位装置（4）接触悬挂（5）供电辅助设施五部分组成。

2）他们各自的主要作用为：（1）支柱及基础是接触网重要的承力设备，它承受接触网全部机械负荷并传递给大地；（2）支持装置是定位装置和接触悬挂的支撑结构，它将二者的全部机械负荷传递给支柱；

（3）定位装置将接触线固定在受电弓取流所必要的空间位置，其机械特性对弓网运营安全和受流质量有决定性影响；

（4）接触悬挂安设于接触网支持装置和定位装置之上直接参与弓网受流；（5）供电辅助系统的作用是提高接触网供电安全性和灵活性。2、为什么要设置中心锚结？中心锚结的设置遵循什么原则？

答：

1）中心锚结的主要作用决定了其设置的必要性，其主要作用表现在：

（1）在一个锚段实行两端补偿时可防止补偿器向一侧滑动，特别是在具有坡度的线路上，设置中心锚结更显得必要，其作用和效果也愈加明显；

（2）缩小事故范围，当中心锚结的一侧接触线发生断线时，不致影响另一侧的接触网，且容易排除事故及易于恢复正常运行。

2）中心锚结的是指原则：

中心锚结的安装位置应根据中心锚结两侧半锚段的张力差确定，其根本原则是使中心锚结两侧半锚段产生的张力差尽量相等，对全部处于直线区段和等半径圆曲线上的接触悬挂，中心锚结一般布置在锚段的中间位置；对处于直线和缓和曲线区段、缓和曲线区段、缓和曲线和圆曲线区段的接触悬挂，中心锚结应设置在曲线半径较小的一侧。

3、中国电气化铁路牵引供电系统有哪几种供电方式？接触网有哪几种供电方式？

答：

1）中国电气化铁路牵引供电系统的供电方式主要有：

（1）直接供电（2）直供加回流线供电（3）BT供电方式（4）AT供电方式（5）CC（同轴电缆）供电

2）接触网的供电方式主要有：

（1）单边供电（2）双边供电（3）越区供电

4、接触网参数计算的主要内容有那些？答：

接触网计算的主要内容包括：

气象条件及负载计算、悬挂导线的张力和弛度计算、跨距许可长度的计算、锚段长度的计算以及安装曲线的计算等。

5、评价受流质量的主要技术参数有哪些？

答：

对于评价弓网关系的具体参数，主要有以下技术指标。（1）接触网静态品质参数

①静态弹性

接触网的静态弹性是指在静止状态下对接触线由下向上施加垂直力，接触线的抬升值与所施举力的比值。

②弹性系数

接触网的弹性系数是静态弹性的倒数③弹性差异系数

弹性差异系数表达了悬挂弹性的不均匀度，故又称作弹性不均匀系数④接触线坡度

（2）接触网动态品质因数

接触网动态品质参数主要指接触网的波动传播速度、无量纲速度、反射因数、增强因数、多普勒系数等。

（3）受电弓评价参数

①受电弓的最大振幅

受电弓的最大振幅表明了受电弓对外界干扰力作用的反应程度，是受电弓平稳特性的重要参数。

②受电弓的归算质量

受电弓的归算质量越小，它的跟随特性越好，适应接触网的能力也越强，能有效降低受电弓的动态振幅。

（4）弓网动态作用参数

受电弓与接触线组成一个阻尼很小的振动系统，随着运行速度的提高，受电弓会产生振动(垂直加速度)，从而使接触线和受电弓之间的接触状态产生变化。这些状态变化可用接触压力及其标准偏差、平均接触压力、接触压力不均均系数、接触线动态抬升量、弓网离线及离线率等特征参数来表示。

6、为什么要实行供电分段？接触网的供电分段有几类？分别由那些设备或结构实现？答：1）为了增加接触网供电的灵活性和安全性，缩小停电事故范围，满足供电和检修以及其他特殊需要，从电气上需要对接触网进行供电绝缘分段。

2）接触网的供电分段分为纵向电分段和横向电分段。纵向电分段是指接触网顺线路方向的电分段；横向电分段是指站场接触网各悬挂或者上下行接触网之间进行的分段。

3）接触网的供电分段主要由分段绝缘器和隔离开关配合实现。

7、简述锚段的作用，确定锚段长度要考虑那些因素？有几种方法确定锚段的长度？答：

1）将接触网分成若干锚段的目的在于实现接触网的机械分段和电分段；便于安装张力补偿装置和其他辅助电气设备；提高供电的灵活性；缩小事故范围；保证吊弦及定位器的偏移不超过规定值；改善接触线的受力情况；改善悬挂弹性。

2）锚段长度是指同一组接触悬挂两锚固点间的距离，其大小主要取决于接触网在实际工作环境中的机械特性，如线索张力差、悬挂弹性、补偿情况等，主要依据是在气象条件发生变化时，使接触线内所产生的张力增量不超过规定值。

3）确定锚段长度的方法主要是由接触线和承力索在中心锚处和补偿器之间的张力差来决定。

8、简述交流接触网为什么要进行电分相，电分相的设置地点有什么要求？答：

1）在单相交流牵引供电系统中，电力机车是由单相电供电的，为了平衡电力系统的A、B、C各相负荷，一般要实行A、B相轮流供电。所以A、B相之间要进行分开，因而在变电所出口处及两变电所之间（供电臂末端），必须设电分相装置。

2）接触网电分相一般设置在牵引变电所和分区亭出口处，两牵引变电所供电臂交界处，铁路局分界处。

具体设置位置应充分考虑线路条件、电力机车运行方式、调车作业、供电线路分布、进站信号机位置等条件。

不得将其设置在大于5‰的坡道区或距车站进站信号机的距离小于500m的范围内。如果因客观原因确实无法满足上述要求时，应根据线路通行的电力机车功率、牵引质量和线路坡度等条件进行技术校验，确保列车不会停滞在接触网无电区内。

9、什么是负载计算法？软横跨预制计算有哪些基本步骤？答：

1）负载计算法，它是以实际结构的标准形式为依据，以实际负载为基础，以安装后的

受力状态为前提，由负载计算转化为结构尺寸计算的方法。

2）软横跨预制计算的基本步骤为：

（1）确定负载；

（2）现场测量各实际参数；（3）确定最短吊弦位置；

（4）求横向承力索分段长度和总长；（5）求上下部固定绳长度；（6）结果校验。

10、直流接触网和交流接触网在接地系统和回流系统上有何不同？为什么？答：

在直流接触网中，由于直流电流存在严重的迷流腐蚀，必须对直流牵引回流作技术上的防护，如安装地下排流金属网，将钢轨与地绝缘（必须防护钢轨高电位对人和设备的危害），降低走行轨电阻，缩短变电所间距，安装第四回流轨等，由此造成直流牵引回流系统和接地系统相当复杂。

在交流接触网中，由于负荷不平衡的影响，使得接触网中的谐波和负序对线路和通讯的影响很严重，必须对接地和回流系统做专门处理，减少谐波和负序的影响，如设置专门的回流线等附加导线，由此得到不同的供电方式。

11、简述上拔力产生的原因以及消除它的方法。答：

1）简单悬挂上拔力的条件为：h>4F′，即不等高悬挂两端悬挂点的高差大于四倍的斜弛度。当h>4F′时，在低悬挂点将产生上拔力，这将使得支柱稳定性不足，必须加大跨距或降低高度差，然后再进行验算，确保h<4F′。

2）链形悬挂产生上拔力的条件：

考虑到承力索和接触线的共同作用，张力T用换算张力Zx代替，单位自重g用换算负载Wx代替，由此得出产生上拔力的条件为l<

2Zxh，要消除该上拔力，就必须要确保Wxl>

2ZxhWx12、什么是接触悬挂？接触悬挂是如何分类的？

答：

1）接触悬挂是接触网的承力索、吊弦、接触线以及相应连接零件的总称，它通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。

2）根据承力索、接触线、吊弦之间的相互关系，接触悬挂可分为简单悬挂、简单链形悬挂、弹性链形悬挂、复链型悬挂等类型。

13、电力牵引负荷有何特点？它对电力系统有哪些不利影响？答：

1）电力牵引负荷的特点：高速移动、不稳定、随机出现、加之供电分段或分相的要求，对于某一供电臂而言，其负荷变化非常大，时有时无。

2）对电力系统的不利影响：

（1）由于采用单相供电，电力牵引负荷的“单相独立、负荷不对称”将影响三相电力系统的负荷平衡；

（2）在三相电力系统中产生大量负序，使电网功率因数降低；

（3）电力牵引负荷的非线性（机车整流过程的非线性）将产生大量的谐波，谐波产生的高频电磁波对接触网附近的通信信号造成严重电磁干扰。

14、请简述接触网的基本特点？答：

接触网的基本特点可以归结为：

1）环境特性：接触网的设计、施工、运营维修与其四周的空间环境密切相关。2）气候特性：接触网沿轨道露天架设，其状态与气候密切相关。

3）备用特性：无备用特性是接触网的自然特性。4）机电特性：接触我能够是机电复合的整体构造。

5）负荷特性：电力牵引负荷的特点需要为保证接触网的正常运行，接触网应具备较强的过负荷能力。

6）学科特性：接触网理论设计面较广，其学科复合特性显著。

接触网的以上六大特性，决定了接触网的复杂性、脆弱性和重要性。

15、请说明接触网的机电复合特性。答：

接触网的机电复合特性表现在：接触网是机电复合的整体构造，接触网的本质是电力输电线，但由于其电能传输过程的特殊性，它既不同于一般的电力输电线，也不同于固定集中的电气设备。为使弓网受流过程平稳、安全、可靠，接触网在电气方面要满足电气强度、牵引功率、电压水平、绝缘安全等方面的技术要求；在机械方面要满足机械强度、振动特性、空间位置、动态弹性等方面的技术要求；任何一方的偏颇，都会给受流过程造成损害，甚至不能完成特定条件下的能量传输。

16、接触网设计的主要内容及其步骤。

答：

接触网设计的主要内容及其步骤为：

1）设计计算，以保证安全运营、经济性和可靠性的要求；

2）根据设计计算结果，进行平面设计，得到接触网平面图；3）根据经济性要求，进行实际设备选择，应尽量择优购用。

4）施工结束后，要进行技术校验，包括强度和稳定性校核和技术性能方面的校验。17、支柱按用途分主要有哪几种？分析其在装配上的异同点。答：

１）支柱按用途分主要有中间柱、转换柱、中心柱、下锚柱、定位柱、道岔柱、软横跨柱和硬横跨柱等八种。

２）

中间柱广泛用于站场和区间上，只承受一组接触悬挂（工作支）；

转换柱位于锚段关节内，紧邻锚柱，承受两组悬挂（下锚支和工作支）的垂直负荷和水平负荷；

中心柱位于四跨绝缘锚段关节中，承受两组接触悬挂（两组均为工作支）的垂直负荷和水平负荷；

下锚柱位于锚段关节的两端或接触网需要下锚的其他地点，承受顺线路方向的下锚拉力和工作支的重力及水平力；

定位柱主要用于站场道岔后曲线处或其他因拉出值超标需要支柱定位的地方，仅承受接触线水平负荷；

道岔柱主要用于站场两端道岔处使线岔定位符合技术要求；

软横跨柱和硬横跨柱用于多股站场，容量要求较大，一般采用钢支柱。18、高速受流对接触线有何要求？

答：

用于高速受流的接触线应具有以下特性：

１）良好的导电性能，能承受正常的工作电流、过负荷电流、短时短路电流；２）良好的机械性能，能承受因提高波动速度而施加的张力并满足一定的安全系数；良好的耐磨性能，能满足设计所需的磨耗率和使用寿命；

３）良好的耐热性能，能防止过负荷电流或短路电流引起的热软化或熔断；４）良好的疲劳特性，能防止接触线上下扰动所形成的疲劳断裂；

５）良好的抗蠕变特性，在实际工作环境下所产生的导线表面波状变化应在可控范围以内，不因此引起拉弧或离线。

三、证明题

(l−2e)2

1、证明链形悬挂结构系数ϕ=，并说明其工程意义；2

l证：

由图可知，f+∆h=Fx−F0，而∆h实际上就是在x=e出的两纵坐标y0和yx之差，令x=e代入悬挂线索曲线方程y=

4Fx(l−x)

，得2

l∆h=yx−ye=

4Fxe(l−e)4F0e(l−e)4e(l−e)(Fx−F0)

−=22

lll2

(l−2e)⎡4e(l−e)⎤

f=Fx−F0−∆h=(Fx−F0)⎢1−=(F−F)x0

l2⎥l2⎣⎦

根据定义式，有

f=ϕ⋅(Fx−F0)

因此

f(l−2e)2

ϕ==

Fx−F0l2

结构系数ϕ是表示链形悬挂结构特征的参数，其大小取决于支柱处吊弦的安装结构和跨

距长度，它反映了弛度、负载等参数在承力索与接触线间的相互作用情况

２、证明链形悬挂的静态抬升量计算公式∆h=证：

Px(l−x)

；

(Tc+Tj)lRAThFAAC′CxPPRB∆hyFBBTgxl2gl在未施加力P之前（实线所示），将悬挂视为一个整体，竖直方向受力分析，得

FA+FB=gl整体对A点取力矩

（1）

∑M=0，得

lFBl−gl⋅+Th=0

（2）

在施加力P之后（虚线所示），将悬挂视为一个整体，竖直方向受力分析，得

′+FB′+P=glFA整体对A点取力矩

（3）

∑M=0，得

lPx+FB′−gl⋅+Th=0

（4）

（2）式减（4）式得，

′=∆FB=FB−FB（1）式减（3）式，并将（5）式代入得，

PxlPxP(l−x)=ll（5）

′=P−(FB−FB′)=P−∆FA=FA−FA分隔上图的AC(AC′)段在未施加力P之前，对C点，

（6）

∑M=0，得

x=02

（7）

FAx−Ty−gx⋅

在施加力P之后，对C′点，

∑M=0，得

（8）

x=02

这里假设线索式绝对柔软的线索，所施加的力P不会改变线索张力。

′x−T(y−∆h)−−gx⋅FA（7）式减（8）式，得

′)x=T∆h∆FAx=(FA−FA由（6）式和（9）式化简得

（9）

∆h=

其中，

(FA−FA′)x=P(l−x)xTTlT=Tc+Tj３、证明接触悬挂波动传播速度Vc=

T；m证：假设接触悬挂为柔性索，设受到抬升力作用的接触线具有张力T及单位长度质量m，则长度为dx的受力导线的微分段的分离体如下图所示

yTθ2θ2dsθ2θ1ds=dxTxdxx+dxx由图知，其微分段所受到的垂直方向的力为

Fy=Tsinθ2−Tsinθ1

在θ值很小时，可以近似表示

（1）

⎛dy⎞

sinθ2≈tanθ2=⎜⎟

⎝dx⎠x+dx⎛dy⎞

sinθ1≈tanθ1=⎜⎟

⎝dx⎠x将（2）式和（3）式代入（1）式中得到

（2）

（3）

⎛dy⎞⎛dy⎞Fy=⎜T⎟−⎜T⎟

⎝dx⎠x+dx⎝dx⎠x根据Taylor公式，将（4）式的⎜T（4）

⎛dy⎞

⎟展开得⎝dx⎠x+dx（5）

d⎛dy⎞⎛dy⎞⎛dy⎞

≈⎜T⎟+⎜T⎟dx⎜T⎟

⎝dx⎠x+dx⎝dx⎠xdx⎝dx⎠x将（5）式代入（4）式得

Fy=

由牛顿第二定律知，

d⎛dy⎞⎜T⎟dxdx⎝dx⎠x（6）

d⎛dy⎞d2yFy=⎜T⎟dx=m⋅dx⋅2

dx⎝dx⎠xdt考虑到导线张力T近似为常数，将（7）式两端消去dx后整理得

（7）

d2ymd2y=⋅dx2Tdt2

或

（8）

d2y1d2y=⋅dx2Vc2dt2

（9）

于是得到柔性接触线形成的振动波的传播速度表达式为

Vc=

Tm（10）

４、建立半补偿链形悬挂物理状态方程。证：

在链形悬挂中，由于引入了归算负载和归算张力的概念，可以把整个链型悬挂当量地看做是一个简单悬挂，因而可以从简单悬挂推导出链型悬挂的状态方程。

对于简单链形悬挂

在起始情况下，接触线的长度和弛度为

8f12g1l2

L1=l+，f1=

3l8T1

那么

8⎛g1l2⎞g12l3

⎟L1=l+⎜=l+⎜⎟3l⎝8T1⎠24T12在待求情况下，注脚以“x”代替，得

8fx2gxl2，fx=Lx=l+

8Tx3l8⎛gxl2

Lx=l+⎜

3l⎜⎝8Tx23

⎞gxl⎟=l+⎟24Tx2⎠2

当温度变化时，由t1,变化到tx，则接触线的长度相应地由L1变化到Lx，其变化量为

23gxlg12l3

∆L=Lx−L1=−

24Tx224T12

（1）

而引起接触线长度变化的物理原因由两种情况组成。一种是由温度变化引起的长度变化量为∆Lx；另一种是由张力变化引起的弹性伸长量为∆LE；两种变化量分别由下列公式求得：

∆Lx=α(tx−t1)l∆LE=

Tx−T1

lESTx−T1

lES当气象条件变化时，接触线长度的变化量可用下式表示

∆L=∆Lx+∆LE=α(tx−t1)l+

将（2）式代入（1）式得

（2）

23gxlg12l3Tx−T1

−=α(t−t)l+lx122

24Tx24T1ES（3）

将（3）式两端同除以l，得到

22gxlg12l2Tx−T1

−=α(t−t)+x1

24Tx224T12ES（4）

g1l2gxl2

用f1=和fx=对（4）式进行变换得，

8T18Tx8fx28f12Tx−T1

()−=αt−t+x1

3l23l2ES对于半补偿链型悬挂，引入换算张力W和换算负载Z，得到弛度公式为

（5）

Wxl2W1l2Fx=,F1=

8Zx8Z1

将（6）式代入（5）式得到

（6）

⎛Wxl2

8⎜⎜8Zx⎝3l2

整理后得到

⎞⎟⎟⎠

⎛W1l28⎜⎜8Z⎝1−

3l2

⎞⎟⎟⎠

=α(tx−t1)+

Tx−T1ES（7）

Wx2l2W12l2Tx−T1

−=α(t−t)+x1

ES24Zx224Z12

（8）

对于半补偿链型悬挂，计算中使用的是锚段的等效跨距，即当量跨距lD，则（8）式变为

Wx2lDW12lDTx−T1

−=α(t−t)+x1

ES24Zx224Z12

（9）

（9）式即为半补偿链形悬挂物理状态方程。

四、作图题

1、请画出直线区段各类锚段关节的平面布置图，标明工作支和非工作支的技术参数。答：

锚段关节分类：

非绝缘锚段关节：以三跨非绝缘锚段关节为例绝缘锚段关节：以四跨、五跨绝缘锚段关节为例电分相锚段关节：以七跨带中性段的电分相锚段关节为例

ZF1

aZF2

a−100线路中心线100mm非工作支a−100a工作支三跨非绝缘锚段关节简图

ZJ1a+500ZJ2250ZJ3aa线路中心

a500mm250aa+500非工作支四跨绝缘锚段关节简图工作支ZJ1

a+500ZJ2

ZJ3

ZJ4

a500−aaa线路中心a500mm非工作支a500−a五跨绝缘锚段关节简图aa+500工作支ZJ1a+500ZJ2500−aZJ3aZJ1a+500ZJ2500−aZJ3aaaa线路中心aa+500a500mmaa+500工作支工作支非工作支中性段七跨电分相锚段关节简图

2、请分析曲线外侧转换支柱所受负载，并说明各符号表示的意义。

答：

符号说明：1）垂直负载：

Q0Qg：悬挂结构自重负载，覆冰时应该包括Qb0；

：链型悬挂的自重，Qg=nq0l(+nqb0l(覆冰负载))；

2）水平负载：

PzP：支柱本身的风负载；

：线索传递给支柱的风负载，P=Pc+Pj；

PjPc：接触线的风负载；：承力索的风负载；

：转换支柱所受的总水平力；

：左侧下锚支因曲线产生的水平分力；：左侧工作支因曲线产生的水平分力；：右侧工作支因曲线产生的水平分力；：右侧下锚支因曲线及下锚产生的水平分力；

PRM′1PRPR1

PR2PM非工作支承力索工作支承力索P=Pj+Pc′1PRPR1PR2PRMPzQ0工作支接触线PMQg非工作支接触线3、请画出扼流变压器工作原理图。答：

扼流变压器对牵引电流阻抗很小，对信号电流阻抗很大，沿两轨流通的牵引电流在轨道绝缘处通过扼流变压器的上下部线圈、中心抽头流向另一扼流变压器的中心抽头和上下部线圈，然后流向相邻的钢轨中。由于牵引轨中的牵引电流大小相等，扼流变压器的上下部线圈匝数相同，牵引电流在上下部线圈中产生的磁通量大小相等、方向相反，总磁通为零，对信

号设备无影响。但当两轨牵引电流不平衡时，牵引电流在线圈中产生的总磁通不为零，由此会对信号设备带来不利影响，需加防护，其主要措施有调节双轨阻抗、加大钢轨接续线载流面积、采用等阻抗引接线等。

I1ABI1′I2I0I2CD′I24、请判断软横跨节点的节点号，并画出其结构简图。

5、请指出下图中各数字表示的零部件名称。

答：

上图为柔性支持：

1、悬式绝缘子；2、拉杆；3、调节板（多孔板）；4、钩头鞍子；5、腕臂底座；6、棒式绝缘子；7、定位管8、定位器；9、长支持器；10、拉线。

上图为刚性支持：

11、棒式绝缘子；12、平腕臂；13、承力索座；14、斜腕臂；15、定位环；16、限位器；17、定位管；18、定位器；19、定位线夹；20、支柱。

五、计算题1、某电气化铁道接触网,其锚段长度为1600米，采用TJ−95+TCG−110半补偿弹性链形悬挂。设计参数如下：b=10mm,α=11.5×10−6，

tmax=40°c,tmin=−30°c,tb=−5°c，vb=10m/s;Tj=10kN,Tc=15kN，h0=1.7m、e=8.5m;lD=55m。

求：(1)该悬挂的各类负载；

(2)若取Tc0=0.8Tcmax，请计算qlj并确定状态方程的起始条件；(3)写出绘制该悬挂安装曲线的具体步骤。

解：

1）查阅相关资料得到

TCG-110接触线的单位重量为0.979kg/m，断面尺寸A=12.3mm,B=11.8mm；TJ-95承力索的单位重量为0.837kg/m，其计算直径为d=12.4mm，弹性系数E=127.4865GPa，

吊弦单位自重，设计规定为0.05×10kN/m；

重力加速度取9.81m/s，覆冰密度取γb=9kN/m，最大风取vmax=25m/s；于是有

（1）悬挂在无冰无风时的自重负载接触线单位自重：承力索单位自重：吊弦单位自重：

−2

gj=0.96×10−2kN/mgc=0.821×10−2kN/mgd=0.05×10−2kN/m则悬挂在无冰无风时的自重负载为

q0=gc+gd+gj=1.831×10−2kN/m（2）线索纯冰负载承力索单位纯覆冰负载：接触线单位纯覆冰负载：悬挂总冰负载：

gcb=πγbb(b+d)=0.633×10−2kN/mgjb=πγbbbA+B(+)=0.24×10−2kN/m222

gb0=gcb+gjb=0.873×10−2kN/m（3）覆冰时承力索的总垂直负载

qcb=q0+gb0=2.704×10−2kN/m（4）最大风时承力索的单位风负载

pcv=0.625kvmaxd×10−6=0.625×1.25×252×12.4×10−6=0.605×10−2kN/m（5）覆冰时的承力索的单位风负载

pcb=0.625kvb(d+2b)×10−6=0.625×1.25×102×(12.4+2×10)×10−6

=0.253×10−2kN/m（6）最大风时的承力索合成负载

qv=q02+pcv=1.928×10−2kN/m（7）覆冰时的承力索合成负载

22qb=qcb+pcb=2.72×10−2kN/m2）承力索的额定张力为15kN，即Tcmax=15kN令Tc0=η⋅Tcmax=0.75×15=11.25kN结构系数：

(lD−2e)(55−2×8.5)ϕ==

lD2

=0.477

换算负载：

Wtmin

⎛ϕTj=q0⎜⎜1+Tc0⎝⎞

⎟=2.6073×10−2kN/m⎟⎠

换算张力：

于是得到临界负载：

Zmax=Tcmax+ϕTj=15+0.477×10=19.77kNqlj=−q0

ϕTjTc0

24αZmax(tb−tmin)2−2++W=2.443×10kN/mtmin2

lD由于qlj3）

（1）计算并绘制承力索的张力温度曲线起始条件：

t1=tb，W1=qb+q0

ϕTjTc0

=3.496×10−2kN/m，

Z1=Tcmax+ϕTj=19.77kN；

待求条件：

Wx=q0(1+

ϕTjTc0

)=2.61×10−2kN/m，

Zx=Tcx+ϕTj=(Tcx+4.77)kN；

以1kN为间隔，取Tcx值代入状态方程式，求出相应的tx值，填入承力索张力温度对应表中，依表绘出承力索张力温度曲线。

表1承力索张力温度对应表

Tcx(kN)tx(oC)Tcx(kN)tx(oC)

15-20.1703128.8149

14.5-15.576211.514.0616

14-10.90081119.4684

13.5-6.135110.525.0565

13-1.26881030.8510

12.53.71009.536.8813

（2）计算并绘制承力索的弛度温度曲线和接触线的安装曲线选取tx为整数时对应的张力值填入表2。

表2承力索张力温度对应表

tx(oC)Tcx(kN)

-2014.98

-1514.44

-1013.91

-513.38

012.87

512.37

1011.89

tx(oC)Tcx(kN)

1511.41

2010.95

2510.50

3010.07

359.56

409.25

Wxl20.32625l2

将表2中的张力值代入Fcx==中，跨距值分别取40、50、55、60进

8ZxTcx+4.77

行计算，计算结果见表3。

利用公式fj=ϕ(Fcx−Fc0)及∆h=(1−ϕ)(Fcx−Fc0)计算接触线的弛度和定位点处接触线高度变化值，见表3。根据表3绘制出接触线的安装曲线。

⎛ϕTj⎞2

⎜⎟ql0⎜1+⎟2

Tc0⎠WlFc0=0=⎝

8Z08(Tc0+ϕTj)表3

Fcx、fcx、∆h值

l=50m∆h-0.0320-0.0281-0.0241-0.0198-0.0155-0.0110-0.0064-0.00150.00000.00340.00850.01370.01910.0245

tx(oC)

-20-15-10-505101516.532025303540

Tcx(kN)

Fcx14.9814.4413.9113.3812.8712.3711.8911.4111.2710.9510.5010.079.659.25

0.26430.27170.27940.28760.29590.30460.31330.32260.32540.33210.34180.35180.36200.3723

l=40mfcx-0.0292-0.0257-0.0220-0.0181-0.0141-0.0100-0.0058-0.00140.00000.00310.00780.01250.01740.0223

Fcx0.41300.42460.43660.44940.46240.47590.48960.50410.50850.51880.53410.54960.56560.5818

fcx-0.0456-0.0401-0.0343-0.0283-0.0221-0.0156-0.0091-0.00220.00000.00490.01220.01960.02720.0349

∆h-0.0500-0.0439-0.0376-0.0310-0.0242-0.0171-0.0100-0.00240.00000.00540.01330.02140.02980.0383

tx(oC)

-20-15-10-505101516.5320

Tcx(kN)

Fcx14.9814.4413.9113.3812.8712.3711.8911.4111.2710.95

0.49970.51370.52830.54380.55950.57580.59240.61000.61530.6278

l=55mfcx-0.0552-0.0485-0.0415-0.0342-0.0267-0.0189-0.0110-0.00260.00000.0059

l=60m∆h-0.0605-0.0532-0.0456-0.0375-0.0293-0.0207-0.0120-0.00290.00000.0065

Fcx0.59470.61140.62870.64710.66580.68520.70500.72590.73220.7471

fcx-0.0657-0.0577-0.0494-0.0407-0.0318-0.0225-0.0131-0.00310.00000.0070

∆h-0.0720-0.0633-0.0542-0.0446-0.0348-0.0247-0.0143-0.00340.00000.0077

25303540

10.5010.079.659.25

0.64630.66500.68440.7039

0.01470.02370.03290.0422

0.01620.02590.03610.0463

0.76920.79140.81450.8377

0.01750.02820.03920.0502

0.01920.03090.04290.0551

（3）计算并绘制无载承力索的张力温度曲线

以接触线无弛度作为起始条件，以承力索无载状态作为待求条件，根据状态方程式得到

32Tcwo+mTcw0+n=0

其中

22q0lDESm=−Tc0

24Tc20

gclDESn=−

代入数据得

32Tcw−7.2063T0cw0−102.8936=0

求解方程后，得到

Tcw0=8.5982kN根据状态方程

gc2lD2Tcw0gcxlD2Tcwxtx=(t0−+)+−22

24αTcwαEs24αTcwxαEs0

由表3可知，t0=16.53C。

按一定间隔给出Tcwx值，即可求出相应的tx值，见表4。

表4无载承力索张力温度表

Tcwx(kN)

1413.51312.51211.51110.5

tx(Co)Tcwx(kN)

-28.4810

-24.609.5

-20.709

-16.758.5

-12.768

-8.717.5

-4.607

-0.426.5

tx(Co)

3.868.2512.7717.4722.3827.5633.0939.09

根据表4绘制无载承力索张力温度曲线。

（4）计算并绘制无载承力索的弛度曲线由无载承力索的张力曲线及Fcwxgcl2=计算出无载承力索的弛度值，见表5。8Tcwx表5无载承力索弛度温度表

tx(Co)Tcwx(kN)

-2813.94

-2012.91

-1011.66

010.45

109.30

208.24

307.27

406.51

l(m)

40505560

0.11780.18400.22270.2650

0.12720.19870.24050.2862

0.14080.22000.26620.3169

Fcwx(kN)

0.15710.24550.29710.3535

0.17660.27590.33380.3973

0.19930.31140.37670.4484

0.22590.35290.42700.5082

0.25220.39410.47690.5675

根据表5绘制出无载承力索的弛度温度曲线。

2、某全补偿链形悬挂TJ−95+TCG−110，其中有一跨距的l=55m,e=8m，

Tj=10kN,Tc=15kN,b=10mm。试计算：

（1）、接触线在跨中的高度变化；（2）、接触线覆冰时的弛度；（3）、接触线在定位处的高度变化；解：

由题意知，该题是要计算覆冰时的情况。由上题计算得到

（1）悬挂在无冰无风时的自重负载为

q0=gc+gd+gj=1.831×10−2kN/m（2）覆冰时的承力索合成负载

qb=qcb+pcb=2.72×10−2kN/m因为

Wb=qb+q0

2(l−2e)ϕ=

ϕTj⎛ϕTj,W0=q0⎜1+⎜TcTc⎝⎞

⎟⎟,⎠

=0.503

l2552

Z=Tc+ϕTj=15+0.503×10=20.03kN2

(55−2×8)=

Wbl2W0l2

Fb=,F0=

8Z8Z接触线在跨中的高度变化

(Wb−W0)l2(qb−q0)l2

∆hm=Fb−F0==

8Z8Z(2.72−1.831)×552=×10−2=0.168m8×20.03

接触线覆冰时的弛度

fb=ϕ(Fb−F0)=0.503×0.168=0.0844m接触线在定位处的高度变化

∆hd=Fb−F0−fb=(1−ϕ)(Fb−F0)=(1−0.503)×0.168=0.0835m3、某半补偿简单链形悬挂的张力差∆Tj与中心锚结至补偿器间的距离L的关系

∆Tj=f(L)如表1所示：

表1

L(m)ΔTj(N)R(m)

60080010001200直线

4239383735

180160150142119

408358333311351

711624578540428

1076947878820647

1485131412221142904

19241714159814981192

23772133199818781508

100

200

300

400

500

600

700

800

张力差表

图1线路平面图

对图示线路平面图，计算下面两种情况的张力差；（1）中心锚结设在A处，补偿器设在B处；（2）中心锚结设在B处，补偿器设在A点。

（3）由计算可得出什么结论？解：

根据线路条件和张力差表，分别计算出条件相同区段的张力差，再将其累加起来，便可求出整个计算长度内（半锚段长度）的总张力差。

（1）当中心锚结位于A，补偿器位于B时，张力差∆Tj=∆TjAC+∆TjCD+∆TjDB，

∆TjAC是半径为600m，距离中心锚结200m处的张力差，查表3-5-5可知：∆TjAC=180N；∆TjCD是半径为1200m，距离中心锚结200m（C点）和500m（D点）的两点间的张力差，

从表3-5-5中分别查出C点对中心锚结点的张力差142N和D点对中心锚结点的张力差

820N，则∆TjCD=820−142=678N，以此类推可写出：

∆Tj=∆TjAC+∆TjCD+∆TjDB=180+(820-142)+(1714-947)=1625N

（2）中心锚结在B处，补偿器设在A处的张力差计算方法同上，此时，

∆Tj=∆TjBD+∆TjDC+∆TjCA=160+(820-142)+(1924-1076)=1684N

通过以上计算可知：虽然是同一条线路，但是，接触网中心锚结设置的地点不同，接触网的张力差是不相同的，这一结论提示我们，应将接触网中心锚结设置在一个合理的地方，在长度一定的情况下，可减少张力差，提高接触悬挂的受流性能；在张力差一定的情况下，可增加半锚段长度。

4、欲设计接触网区间一锚段（如下图所示），采用GJ-70+TCG100全补偿弹性链形悬挂，气象条件为典型气象区IV,接触线高度6000mm，结构高度1500mm,GJ-70型承力索的最大张力为15KN，TCG100型接触线的最大许可张力为10KN，接触线和承力索的相关技术参数如下所示:

GJ-70gc=6.15×10-3kN/mdc=11.0mm

TCG100

gj=8.9×10-3kN/m,

R-600

L-500

图例说明：L-线路长度；R-曲线半径；l-缓和曲线长度；解：