土木工程專業(yè)畢業(yè)論文接觸網(wǎng)的平面設(shè)計(jì)

1、摘要接觸網(wǎng)是電氣化鐵路的重要供電設(shè)備。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)是電氣化鐵路設(shè)計(jì)的重要組成部分。接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)的成果主要以平面布置圖和安裝圖的形式體現(xiàn)。而安裝圖可選用鐵道部通用圖，針對(duì)各種線路情況，僅需進(jìn)行少量的補(bǔ)充，因此，接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)就成為接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。由于各個(gè)區(qū)間、隧道、車(chē)站等線路條件是千變?nèi)f化的，我們無(wú)法用固定、簡(jiǎn)單的格式來(lái)完成接觸網(wǎng)的平面設(shè)計(jì)，因此必須對(duì)每個(gè)區(qū)間、隧道、車(chē)站單獨(dú)進(jìn)行平面設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)從接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合施工組織方式與勘測(cè)設(shè)計(jì)CAD一體化發(fā)展趨勢(shì)，分5章對(duì)接觸網(wǎng)平面CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。第一章簡(jiǎn)要介紹了接觸網(wǎng)的概念；第二章，介紹接觸網(wǎng)的平面設(shè)計(jì)；第三章介紹CA

2、D軟件的應(yīng)用；第四章以代表性區(qū)間為例，詳細(xì)闡述了在Windows XP系統(tǒng)中接觸網(wǎng)平面CAD技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法；最后一章是對(duì)接觸網(wǎng)平面CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法的總結(jié)，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞： 區(qū)間 接觸網(wǎng) 平面設(shè)計(jì)AbstructOverhead Catenary System (abbr. OCS) is vital to maintain normal running of Electrified Railway. The grophic design of OCS is one of the important parts of Electrified Railway design. T

3、he production of OCS design is mainly in forms of plan and assembling drawing. As to assembling drawing, we can refer to the standard assembling drawings issued by Ministry of Railway, and only few changes should be made to satisfied different line conditions. Therefore, this plan becomes primary pa

4、rt of OCS design. For each interval, tunnel and station have different situations. It's impossible to finish the plan of OCS with simple and formulate. So, with tradition design method, designers should spend plenty of time and vigor to finish the design of OCS.Based on the chacteristics of the

5、grophic design of OCS, combined with development trends of OCS CAD System and the rich experience of the author, the paper gives a thorough presentation of the design method of OCS CAD System in five different chapters: Chapter 1 gives a brief introduction of the consept of OCS. Chapter 2 introduces

6、 graphic design of OCS. Chapter 3 expounds the use of CAD software. Chapter 4, taking representative interval as an example, gives a detailed explaination of the technology of OCS CAD System and its application on Windows XP platform. And the last chapter summarizes the technology of OCS CAD System

7、and analyzes its application in the future.Keywords: Interval, Overhead Catenary System, Grophic Design61 / 65文檔可自由編輯打印目錄1.緒論11.1電氣化鐵道的歷史11.2牽引供電21.2.1簡(jiǎn)述21.2.2牽引網(wǎng)與接觸網(wǎng)21.3設(shè)計(jì)思路、目的、意義21.3.1設(shè)計(jì)思路21.3.2設(shè)計(jì)依據(jù)31.3.3設(shè)計(jì)目的及意義32.接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)42.1原始資料的準(zhǔn)備42.2接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)的技術(shù)原則42.3基本設(shè)計(jì)62.4確定計(jì)算氣象條件82.4.1氣象條件的內(nèi)容及用途92.4.2確定氣象條件10

8、2.5負(fù)載的計(jì)算142.5.1線索自重負(fù)荷142.5.2覆冰負(fù)載152.5.3風(fēng)負(fù)載152.5.4合成負(fù)載162.6安裝曲線計(jì)算172.7跨距和錨段長(zhǎng)度的計(jì)算262.7.1接觸線的受風(fēng)偏移和最大跨距262.7.2區(qū)間錨段長(zhǎng)度的劃分273.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)303.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）303.1.1CAD技術(shù)的基本功能303.1.2CAD技術(shù)的軟、硬件系統(tǒng)313.1.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的過(guò)程313.1.4現(xiàn)代CAD技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向323.2接觸網(wǎng)CAD軟件的設(shè)計(jì)及組成323.3Auto LISP設(shè)計(jì)思路拓展333.4CAD技術(shù)在區(qū)間接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用344.區(qū)間接觸網(wǎng)平面圖的機(jī)輔設(shè)計(jì)364.1

9、原始數(shù)據(jù)的采集364.2放區(qū)間底圖364.3錨段劃分及中心錨結(jié)394.3.1錨段關(guān)節(jié)的確定394.3.2確定中心錨結(jié)394.4附加導(dǎo)線布置404.5局部編輯414.6統(tǒng)計(jì)并填寫(xiě)主要工程數(shù)量424.7填寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明和表格欄424.7.1 填寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明424.7.2 填寫(xiě)表格欄435.相關(guān)設(shè)計(jì)方法的展望535.1繪制流程535.2總體設(shè)計(jì)54結(jié)論56參考文獻(xiàn)58附錄591.緒論1.1電氣化鐵道的歷史鐵路是重要的現(xiàn)代交通工具。鐵路系統(tǒng)是物質(zhì)生產(chǎn)的一個(gè)重要部門(mén)。百余年來(lái)，我國(guó)的鐵路事業(yè)經(jīng)歷了由蒸汽機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)、電力機(jī)車(chē)牽引的三個(gè)階段。牽引動(dòng)力的革命，主要是為了解決鐵路運(yùn)輸能力的嚴(yán)重不足，也就是解決運(yùn)能

10、與運(yùn)量之間的矛盾。發(fā)展電氣化鐵道，是適應(yīng)新的運(yùn)輸發(fā)展形式的需要，是時(shí)代發(fā)展的需要。鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，自改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家投以巨資，加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，鐵路得到較快發(fā)展。到2006年年底，我國(guó)電氣化鐵路總里程已經(jīng)突破24000公里，成為繼俄羅斯之后世界第二大電氣化鐵路國(guó)家（俄羅斯現(xiàn)有電氣化鐵路44526公里，位居世界第一位，德國(guó)現(xiàn)有電氣化鐵路21102公里，位居中國(guó)之后）。目前，我國(guó)鐵路電氣化率已經(jīng)達(dá)到27%，電化區(qū)段承擔(dān)著全路43%的貨運(yùn)量，初步形成了布局合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，特別是膠濟(jì)、大秦、京滬等線的電氣化，是加快我過(guò)鐵路現(xiàn)代化的重點(diǎn)工程項(xiàng)目，也是鐵道部實(shí)施鐵路跨越式發(fā)展

11、的重點(diǎn)工程。國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，電氣化鐵路在現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系中有著顯著的優(yōu)越性。第一，電氣化鐵路運(yùn)輸能力強(qiáng)，電力機(jī)車(chē)功率大、加速快，有利于提高列車(chē)牽引定數(shù)、縮短區(qū)間運(yùn)行時(shí)間。第二，電力機(jī)車(chē)使用的電能可以從煤炭、水力、核能等多種初級(jí)能源中取得，并且有著60%到70%的熱效率，電氣化鐵路能源消耗少。第三，電力牽引能夠減少機(jī)車(chē)維護(hù)工作量，延長(zhǎng)檢修周期，可以降低電氣化鐵路的運(yùn)營(yíng)成本。第四，電氣化鐵路環(huán)境污染較小，電力機(jī)車(chē)本身不產(chǎn)生污染。此外，電氣化鐵路可以減少鐵路對(duì)石油資源的依賴。鐵路采用電力牽引，將對(duì)國(guó)家消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的執(zhí)行產(chǎn)生積極的影響。可以看出，電氣化將成為鐵路牽引動(dòng)力的發(fā)展

12、方向。鐵道部十分重視電氣化鐵路的發(fā)展。據(jù)鐵道部有關(guān)信息顯示，未來(lái)幾年，電氣化鐵路的建設(shè)和改造將繼續(xù)加速。在實(shí)施第六次大提速的重要干線上，已經(jīng)開(kāi)行了時(shí)速超過(guò)200公里的動(dòng)車(chē)組，形成快速電氣化鐵路網(wǎng)。到2020年，全國(guó)電氣化鐵路總里程將要達(dá)到5萬(wàn)公里。這種建設(shè)速度和規(guī)模在世界鐵路發(fā)展史上也是罕見(jiàn)的。正在建設(shè)的京津、武廣、鄭西等客運(yùn)專線，在最高運(yùn)行速度、供電負(fù)荷等方面，都達(dá)到世界一流水平。今后，電力牽引將承擔(dān)鐵路的主要運(yùn)輸任務(wù)。根據(jù)中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，到2020年，電氣化鐵路總里程將會(huì)達(dá)到全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程的一半，承擔(dān)的鐵路運(yùn)量比重將超過(guò)80%。1.2牽引供電1.2.1簡(jiǎn)述電氣化鐵道是由電力機(jī)車(chē)和牽引供

13、電裝置組成的。牽引供電裝置一般分成牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分。我國(guó)電氣化鐵路采用工頻單項(xiàng)交流制。向電氣化鐵路供電的牽引供電系統(tǒng)由分布在鐵路沿線的牽引變電所和沿線架設(shè)的牽引網(wǎng)組成。為了保證供電的可靠性，由電力系統(tǒng)送到牽引變電所的高壓輸電線路均為雙回路。1.2.2牽引網(wǎng)與接觸網(wǎng)牽引供電回路的構(gòu)成為：牽引變電所、饋電線、接觸導(dǎo)線、電力機(jī)車(chē)、鋼軌與大地、回流線。在這個(gè)閉合系統(tǒng)中通常將饋電線、接觸導(dǎo)線、鋼軌與大地回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車(chē)供電的特殊形式的輸電線路。接觸網(wǎng)由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)幾部分組成。1.3設(shè)計(jì)思路、目的、意義1.3.1設(shè)計(jì)思路接觸網(wǎng)是電

14、氣化鐵路的重要供電設(shè)備，接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)是電氣化鐵路設(shè)計(jì)的重要組成部分。其設(shè)計(jì)成果主要以平面布置圖和安裝圖的形式體現(xiàn)，而安裝圖可選用鐵道部通用圖，針對(duì)各種線路情況，只需進(jìn)行少量補(bǔ)充，因此，接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)就成為接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。由于各個(gè)區(qū)間、隧道、車(chē)站等線路條件的千變?nèi)f化，根本無(wú)法用固定、簡(jiǎn)單的格式來(lái)完成接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)，因此必須對(duì)每個(gè)區(qū)間、隧道、車(chē)站單獨(dú)進(jìn)行平面設(shè)計(jì)。自接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)以來(lái)，本人在指導(dǎo)教師的幫助下，搜集到了一些蘭州鐵路局多個(gè)區(qū)間的環(huán)境及線路情況等資料。本設(shè)計(jì)依據(jù)蘭州鐵路局具體的運(yùn)輸生產(chǎn)發(fā)展的運(yùn)行要求，從經(jīng)濟(jì)、可靠的角度出發(fā)，按照具體情況確定設(shè)計(jì)規(guī)模與方案。為確保安全運(yùn)營(yíng)，還應(yīng)該對(duì)

15、氣象條件及負(fù)載、懸掛導(dǎo)線的張力與弛度、跨距長(zhǎng)度、錨段長(zhǎng)度以及安裝曲線等進(jìn)行一系列的計(jì)算。這樣才能夠保證設(shè)計(jì)方案是可行的。1.3.2設(shè)計(jì)依據(jù)該區(qū)間接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)主要依據(jù)鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10009-2005，J452-2005，中國(guó)鐵道出版社）及工務(wù)段的線路縱斷面圖，橋、涵、隧道的圖表資料，進(jìn)行平面布置。具體要求還需參考最新電氣化鐵道接觸網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)施工實(shí)用全書(shū)（中國(guó)鐵道出版社）、高速電氣化鐵道接觸網(wǎng)（西南交大出版社）、電氣化鐵道施工手冊(cè)（中國(guó)鐵道出版社）、電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)（中國(guó)電力出版社）等書(shū)籍。1.3.3設(shè)計(jì)目的及意義通過(guò)對(duì)區(qū)間接觸網(wǎng)進(jìn)行平面設(shè)計(jì)，本人可以進(jìn)一步熟悉和掌握電氣化

16、鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中區(qū)間的平面設(shè)計(jì)內(nèi)容與技術(shù)規(guī)范，并將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，建立對(duì)區(qū)間接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的完整概念，加強(qiáng)對(duì)區(qū)間接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的理解，以至達(dá)到在將來(lái)的實(shí)際工作中能夠熟練應(yīng)用并且指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。從我國(guó)計(jì)算機(jī)輔助繪圖的現(xiàn)狀來(lái)看，目前成功開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)繪圖軟件大多數(shù)是從屬于鐵路供電系統(tǒng)或鐵路基建系統(tǒng)之中的子系統(tǒng)。而此類集成系統(tǒng)一般對(duì)硬件的要求很高，甚至很多就是基于工作站或中型機(jī)的。由于受我國(guó)目前國(guó)力的限制，各鐵路局下屬各個(gè)辦事處難以使用到此類軟件。即使是使用國(guó)外的專用鐵路繪圖軟件，也存在著諸如不同國(guó)家的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不同，設(shè)計(jì)人員制圖習(xí)慣的不同以及漢化工作量繁雜等一系列問(wèn)題。此類型設(shè)計(jì)是立足于我

17、國(guó)鐵路設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的，其適用廣大鐵路辦事處（原各鐵路分局），符合我國(guó)鐵道路電氣化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與建造規(guī)范，在微機(jī)上即可使用的電氣化鐵路接觸網(wǎng)平面布置繪圖CAD方法具有十分重要的意義。同時(shí)，在CAD作圖繪制區(qū)間接觸網(wǎng)的基礎(chǔ)上，本人也從創(chuàng)新思路的角度出發(fā)，對(duì)Auto LISP語(yǔ)言進(jìn)行了簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)、了解。2.接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)2.1原始資料的準(zhǔn)備接觸網(wǎng)工程是一項(xiàng)復(fù)雜的多專業(yè)配合的技術(shù)工程，與許多學(xué)科、工程都密切相關(guān)，甚至有些工程數(shù)據(jù)是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的依據(jù)和先決條件。進(jìn)行接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)該具備下列主要技術(shù)資料：氣象資料；線路資料；行車(chē)供電資料；橋梁隧道資料；地質(zhì)資料；信號(hào)資料；站場(chǎng)資料；概算資料；其它資料；向相關(guān)專業(yè)提供的

18、配合資料等。當(dāng)然，接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)只有上述資料還不夠。由于鐵道電氣化工程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的技術(shù)及系統(tǒng)性的工程，各工種之間的協(xié)作與配合也是十分重要的，因此，在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)向有關(guān)專業(yè)提出本專業(yè)的技術(shù)要求及相關(guān)資料。由于篇幅所限，在此就不一一列舉。2.2接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)的技術(shù)原則平面設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅影響到接觸網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)合理，還涉及到長(zhǎng)期的發(fā)展規(guī)劃。因而，在進(jìn)行區(qū)間接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下原則：1）選擇硬橫跨或軟橫跨在站場(chǎng)咽喉以內(nèi)，一般使用絕緣軟橫跨，盡量不使用雙線路腕臂支柱。因雙線路腕臂都是接地的，在維修方面不如絕緣軟橫跨安全、方便。硬橫跨在帶電作業(yè)方面也會(huì)受到限制，但由于硬橫跨在某些

19、方面具有其更優(yōu)越的性能，對(duì)于高速電氣化線路應(yīng)該首選硬橫跨。2）支柱布置先從咽喉區(qū)開(kāi)始設(shè)計(jì)正線上的道岔，道岔定位原則上應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)定位。其標(biāo)準(zhǔn)定位最佳位置是兩接觸線的交點(diǎn)位于兩內(nèi)軌距745mm的中間位置。道岔柱與道岔理論岔心的距離見(jiàn)下頁(yè)表2.1。由于受地形條件的限制，道岔柱無(wú)法按標(biāo)準(zhǔn)定位設(shè)置時(shí)，或者從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮而不能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)定位時(shí)，才采用非標(biāo)準(zhǔn)定位。此時(shí)，應(yīng)使兩接觸線的交點(diǎn)位于道岔導(dǎo)曲線兩線間距為500700mm（兩內(nèi)軌距935735mm）處的中間點(diǎn)的上方。表2.1道岔柱與道岔理論中心的相對(duì)位置定位柱至岔心 距離(mm)線間距 (mm)道岔型號(hào)7006506005505001/84960

20、43703780318025001/9564050704350367029701/10620054904690400032001/11675059805170431034201/12750060305720484038701/1811270100508790747060801/382074018060153001244094803）盡量使用最大計(jì)算跨距接觸網(wǎng)支柱布置，其跨距大小應(yīng)根據(jù)懸掛類型、曲線半徑、接觸線最大風(fēng)偏移值和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)綜合考慮確定。在最大計(jì)算風(fēng)速條件下，接觸線距受電弓中心軌跡的最大水平偏移值，一般不得大于450mm。設(shè)計(jì)中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)跨距。常采用標(biāo)準(zhǔn)跨距為5的整倍數(shù)，即40、45、

21、50、55、60m數(shù)種，最大允許跨距除在個(gè)別大站及特殊情況下，一般不超過(guò)67m。4）考慮支柱與信號(hào)機(jī)的相對(duì)位置支柱布置時(shí)應(yīng)考慮不要妨礙信號(hào)瞭望。在直線區(qū)段，支柱應(yīng)設(shè)置在進(jìn)站信號(hào)機(jī)和區(qū)間信號(hào)機(jī)的顯示前方，同側(cè)接觸網(wǎng)支柱要適當(dāng)加大其側(cè)面限界值；在曲線區(qū)段，支柱應(yīng)設(shè)置在信號(hào)機(jī)前方5m以外；單線鐵路直線區(qū)段在地形條件允許時(shí)，支柱應(yīng)設(shè)置于信號(hào)機(jī)的對(duì)側(cè)。5）站場(chǎng)上支柱布置應(yīng)考慮各個(gè)站場(chǎng)的特點(diǎn)支柱設(shè)置應(yīng)該盡可能地照顧站場(chǎng)的遠(yuǎn)期發(fā)展，如果將來(lái)股道增多，則近期設(shè)計(jì)的支柱應(yīng)考慮遠(yuǎn)期可資利用。對(duì)于遠(yuǎn)期鋪設(shè)或預(yù)留的股道，如果土石方工程已經(jīng)完成，則軟橫跨支柱的容量及側(cè)面限界一般應(yīng)考慮預(yù)留。對(duì)于股道延長(zhǎng)部分，當(dāng)設(shè)立近期支

22、柱時(shí)，應(yīng)以對(duì)今后整個(gè)支柱布置不產(chǎn)生影響為原則。6）支柱設(shè)置要考慮站場(chǎng)美觀站場(chǎng)是客貨集散地，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理的條件下，應(yīng)注意美觀；而對(duì)于客流較大或有政治影響的特等站或一等站，尤應(yīng)考慮美觀因素下，不能因經(jīng)濟(jì)上的某些損失而破壞了整體美觀的條件。7）盡量減少咽喉區(qū)的支柱數(shù)量咽喉區(qū)聚集著大量的道岔群，各個(gè)站場(chǎng)的情況變化不一，對(duì)于較大的站場(chǎng)有時(shí)相當(dāng)復(fù)雜，一般應(yīng)提出兩個(gè)或兩個(gè)以上的布置方案進(jìn)行比較，在保證技術(shù)條件合理的情況下，應(yīng)盡量減少支柱的數(shù)量，選擇最優(yōu)或較優(yōu)方案。8）部分特殊跨距值應(yīng)縮小錨段關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)換跨距、中心錨結(jié)所在的跨距以及其它特殊跨距，應(yīng)較一般跨距縮減510m，或縮減原跨距的10%。在站場(chǎng)上，由于

23、兩端咽喉區(qū)道岔密集，線路較多，存在有站臺(tái)、地道、天橋、跨線橋、雨棚等多種建筑，其支柱布置形式是各式各樣的，但支柱布置所遵循的基本原則是技術(shù)合理、節(jié)省支柱和便于信號(hào)瞭望。2.3基本設(shè)計(jì)下頁(yè)圖2.1是一種典型的接觸網(wǎng)實(shí)際方案，即各個(gè)支柱都沿鋼軌兩側(cè)架設(shè)。這是所有額定電壓下鐵路干線交通優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)也適用于城市公共交通系統(tǒng)。圖中標(biāo)出了接觸線、腕臂、支柱、供電線、回流線、鋼軌電連線等構(gòu)件。圖2.2所示為軟橫跨懸吊的接觸懸掛。這是分立于鋼軌兩側(cè)的支柱式設(shè)計(jì)方案的一種替代方案。其它類型的橫跨裝置采用跨越多線路腕臂及硬橫跨結(jié)構(gòu)。圖中的架空接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)裝置，是由各個(gè)跨度組成的?？缍仁歉鶕?jù)接觸網(wǎng)用途設(shè)計(jì)的。

24、接觸網(wǎng)被分成各個(gè)獨(dú)立的錨段，在這些錨段的終端部位都有終端硬錨設(shè)備或補(bǔ)償下錨裝置。補(bǔ)償裝置保持接觸線和承力索張力在溫度變化時(shí)恒定不變。在接近錨段中心處有一個(gè)中心錨結(jié)，起著固定接觸網(wǎng)裝置并保證沿軌道方向的穩(wěn)定性。錨段關(guān)節(jié)提供了兩個(gè)相鄰接觸網(wǎng)錨段之間的過(guò)渡，也被稱作重疊區(qū)段。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)必須滿足靜態(tài)、動(dòng)態(tài)，熱及電氣要求。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)階段來(lái)劃分，有初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)內(nèi)容上講，有設(shè)計(jì)計(jì)算、平面設(shè)計(jì)、設(shè)備選擇和技術(shù)校驗(yàn)等。1.設(shè)計(jì)計(jì)算接觸網(wǎng)是一種復(fù)雜的供電設(shè)備。為了保證安全運(yùn)營(yíng)，使之既具有經(jīng)濟(jì)性，又要有可圖2.1 采用混凝土支柱的架空接觸網(wǎng)1-支柱；2-腕臂；3-力索；4-接觸線

25、；5-緣子；6-電線；7-支柱至鋼軌接地線；8-鋼軌電連接線；9-上下行鋼軌電連接線；10-支柱標(biāo)識(shí)牌：11-回流線；12-彈性吊性；13-吊弦圖2.2 接觸網(wǎng)錨段和跨距的設(shè)計(jì)靠性，就要進(jìn)行一系列必要的計(jì)算。這包括有氣象條件及負(fù)載的計(jì)算、跨距許可長(zhǎng)度的計(jì)算、錨段長(zhǎng)度的計(jì)算以及安裝曲線的計(jì)算等。2.平面設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)平面圖是工程單位進(jìn)行施工的依據(jù)。平面設(shè)計(jì)包括許多復(fù)雜的內(nèi)容。地形、地理、地貌、地質(zhì)以及線路條件錯(cuò)綜復(fù)雜、變化多端，每條線路、每個(gè)站場(chǎng)各不相同，有時(shí)還會(huì)相差很大，所以需要一個(gè)站場(chǎng)一個(gè)站場(chǎng)地設(shè)計(jì)，一個(gè)區(qū)間一個(gè)區(qū)間地進(jìn)行。重復(fù)性的勞動(dòng)中包含了許多思維性的勞動(dòng)。這是一項(xiàng)工作量非常繁雜的工作，同時(shí)

26、也是一項(xiàng)非常重要的工作。3.設(shè)備選擇接觸網(wǎng)電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備很多。電氣設(shè)備包括隔離開(kāi)關(guān)、避雷器、吸流變壓器、電分相及分段絕緣器等。機(jī)械設(shè)備有支柱、腕臂以及定位裝置等。除此之外，還有許多線材的選型，如接觸線、承力索以及其它器材等的選取。4.技術(shù)校驗(yàn)技術(shù)校驗(yàn)包括兩個(gè)方面：其一是強(qiáng)度與穩(wěn)定性方面的校驗(yàn)，如腕臂強(qiáng)度校驗(yàn)、反定位的主定位管以及曲線內(nèi)側(cè)的壓管穩(wěn)定性校驗(yàn)等。另外，還有支柱的穩(wěn)定性、基礎(chǔ)的抗傾覆穩(wěn)定性校驗(yàn)等。其二是技術(shù)性能方面的校驗(yàn)，如緩和曲線區(qū)段接觸線最大偏移值、道岔附帶曲線接觸線偏移值的校驗(yàn)，以及錨段長(zhǎng)度張力增量和在溫度變化時(shí)吊弦最大偏角的校驗(yàn)等。2.4確定計(jì)算氣象條件接觸網(wǎng)是置于鐵路沿線

27、的供電裝置，它要經(jīng)受一切自然條件的影響，主要有：風(fēng)吹、日曬、雨淋和覆冰等。計(jì)算氣象條件正確與否，直接影響著接觸網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性與運(yùn)營(yíng)的安全可靠性。若選擇數(shù)值過(guò)大，以偶爾出現(xiàn)的極不利條件作為設(shè)計(jì)依據(jù)，必然將造成各種強(qiáng)度的增大、數(shù)量的增加，從而增加了投資；若選擇的數(shù)值偏小，對(duì)于一些頻繁出現(xiàn)的惡劣情況沒(méi)有考慮到，則會(huì)導(dǎo)致支柱等設(shè)備相應(yīng)的強(qiáng)度降低，數(shù)量減少，顯然其安全可靠性就大打折扣了。因此，在確定計(jì)算氣象條件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行廣泛深入的調(diào)查研究，詳細(xì)收集氣象資料，認(rèn)真分析、研究，正確合理地確定采用的計(jì)算氣象條件。我國(guó)疆域遼闊，地形條件多變。漫長(zhǎng)的鐵道線，有的貫穿草原，有的則橫穿山谷，氣象變化劇烈且復(fù)雜，在具體

28、確定接觸網(wǎng)計(jì)算氣象條件時(shí)，要力求準(zhǔn)確，但又不宜過(guò)于繁瑣，在相應(yīng)量的取值上，應(yīng)該盡量標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化，這樣才能夠方便設(shè)計(jì)和應(yīng)用。接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中氣象條件的取值原則為：各種溫度應(yīng)取5的整數(shù)倍；覆冰厚度取為零值或5mm的倍數(shù)；最大風(fēng)速取20、22、25、27、30m/s等數(shù)值。2.4.1氣象條件的內(nèi)容及用途盡管說(shuō)接觸網(wǎng)計(jì)算氣象條件多達(dá)十余項(xiàng)，但是起控制作用的只有最高溫度、最低溫度、最大風(fēng)速及覆冰厚度。因此，決定某一條線路的計(jì)算氣象條件，往往是在廣泛調(diào)查和收集資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)這四項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行分析、歸納并參考典型氣象區(qū)確定的。有些計(jì)算氣象條件是由上述四項(xiàng)基本條件所導(dǎo)出的，而有些則是在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)

29、上，根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果取用的經(jīng)驗(yàn)值。接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中用到的氣象資料包括有：最高溫度、最低溫度、最大風(fēng)速及其出現(xiàn)時(shí)的溫度、最大覆冰厚度及其出現(xiàn)時(shí)的溫度、接觸線無(wú)弛度時(shí)的溫度、吊弦及定位器處于正常位置時(shí)的溫度、最大覆冰時(shí)的風(fēng)速，此外還有雷電日和線路橫跨河灘及山谷時(shí)的最大風(fēng)速等，各項(xiàng)資料的用途如表2.21。表2.2接觸網(wǎng)氣象條件序號(hào)項(xiàng)目主要用途1最高溫度1.計(jì)算導(dǎo)線最大正弛度，確定支柱高度及限界尺寸；2.確定接觸線無(wú)弛度時(shí)的溫度及吊弦、定位器處于正常位置時(shí)的溫度。2最低溫度1.計(jì)算導(dǎo)線最大負(fù)弛度；2.確定計(jì)算起始條件；3.確定接觸線無(wú)弛度時(shí)的溫度及吊弦、定位器處于正常位置時(shí)的溫度；4.計(jì)算支柱容量。3最大

30、風(fēng)速1.計(jì)算跨距；2.計(jì)算支柱容量；3.檢查最大風(fēng)速時(shí)的空氣絕緣間隙。4最大風(fēng)速時(shí)溫度1.確定最大風(fēng)速時(shí)導(dǎo)線張力；2.計(jì)算支柱容量。5覆冰厚度1.計(jì)算最大附加負(fù)載；2.確定起始條件；3.計(jì)算支柱容量等。6覆冰時(shí)溫度1.確定計(jì)算起始條件；2.確定最大附加負(fù)載時(shí)導(dǎo)線張力；3.計(jì)算支柱容量7覆冰時(shí)相應(yīng)風(fēng)速1.計(jì)算最大附加負(fù)載；2.確定起始條件；3.計(jì)算支柱容量。8接觸線無(wú)弛度時(shí)溫度計(jì)算安裝曲線。9吊弦及定位器正常位置時(shí)溫度計(jì)算安裝曲線。10雷電日（或小時(shí)）防雷設(shè)計(jì)。2.4.2確定氣象條件氣象條件的確定是在廣泛收集資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在沿線氣象臺(tái)站的資料不足時(shí)，還應(yīng)吸取電力、電信部門(mén)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)數(shù)

31、據(jù)，同時(shí)參考國(guó)家電力部門(mén)制定的典型氣象區(qū)，進(jìn)行綜合研究后確定。下面簡(jiǎn)述一下相應(yīng)氣象條件的選擇與確定方法。（一） 最大風(fēng)速接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)用最大風(fēng)速值，采用距地面10m高處，五年一遇的自記10分鐘平均最大值。最大風(fēng)速的計(jì)算方法有：平均法、變通法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。平均法在資料占有的年代數(shù)較少時(shí)，其計(jì)算結(jié)果往往會(huì)有偏差。數(shù)理統(tǒng)計(jì)法的精度和可信度雖然較高，但計(jì)算過(guò)程比較繁瑣。因此，在資料占有年代數(shù)較少時(shí)，接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)一般常用變通法。變通法：設(shè)有n年的資料，按年份次序排列，每5年為一組，每組順序相隔1年。如，15年為第一組，26年為第二組，以此類推，取出每組中的最大值，然后再取各組最大值的平均值，即 （2.4.1

32、）式中第i組中最大風(fēng)速值（m/s）；占有資料的年份數(shù)；劃分的組數(shù)。在氣象資料中，最大風(fēng)速是指離地面10m高處、自記10分鐘平均值。由于我國(guó)風(fēng)速儀高度不全為10m，自動(dòng)記錄的也較少，以往大都是每天定時(shí)記錄4次2分鐘平均風(fēng)速。因此，在求最大風(fēng)速保證率以前，所收集和記錄的風(fēng)速資料必須經(jīng)過(guò)風(fēng)速儀高度、觀測(cè)次數(shù)、觀測(cè)時(shí)距離的修正和換算。具體的換算方法在相關(guān)技術(shù)手冊(cè)中可以方便地查到。（二） 最高溫度和最低溫度最高溫度和最低溫度應(yīng)根據(jù)線路通過(guò)地區(qū)的實(shí)際極限溫度并參考典型氣象區(qū)確定。為了便于計(jì)算，在數(shù)值上宜取與極限溫度接近的5的整倍數(shù)值。（三） 最大風(fēng)速出現(xiàn)時(shí)的溫度最大風(fēng)速出現(xiàn)時(shí)的溫度，根據(jù)各地區(qū)而異。即使是

33、同一地區(qū)，也會(huì)出現(xiàn)有時(shí)高，有時(shí)低的現(xiàn)象的，故不易選出合適數(shù)值，一般是選取風(fēng)速大而出現(xiàn)次數(shù)多的月份的溫度平均值。根據(jù)我國(guó)氣候特點(diǎn)，南北方有所不同。南方多出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)，宜取用夏、秋季節(jié)某個(gè)月的平均氣溫；北方則多出現(xiàn)寒流風(fēng)，宜取用冬、春季節(jié)某個(gè)月的平均氣溫。至于長(zhǎng)江中下游及中原地區(qū)，受上述兩種影響都較嚴(yán)重，則應(yīng)視其具體情況而定。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)總是要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料并參考典型氣象區(qū)的取值確定。（四） 接觸線無(wú)弛度時(shí)溫度接觸線無(wú)弛度時(shí)溫度，是選取接觸線處于水平狀態(tài)時(shí)的溫度，這個(gè)溫度可以根據(jù)接觸懸掛的實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài)確定。由于簡(jiǎn)單鏈形懸掛和彈性鏈形懸掛在溫度變化相同時(shí)，其接觸線弛度變化不同，故取值就不相同。分別為：

34、簡(jiǎn)單鏈形懸掛 （2.4.2）彈性鏈形懸掛 （2.4.3）接觸線無(wú)弛度時(shí)溫度的取值，一般比平均溫度偏低，這樣可以減小負(fù)弛度，增加正弛度，有利于改善接觸懸掛的運(yùn)營(yíng)情況。（五） 吊弦及定位器處于正常位置時(shí)的溫度吊弦及定位器處于正常位置時(shí)的溫度是取全年保持時(shí)間最長(zhǎng)的溫度，目前在設(shè)計(jì)中取該地區(qū)最高溫度和最低溫度的平均值，即 （2.4.4）（六） 覆冰厚度接觸線和承力索的覆冰厚度，是指圓筒形的冰殼厚度。然而，事實(shí)上覆冰斷面可能成為各種不規(guī)則的形狀。在覆冰季節(jié)，可用單位長(zhǎng)度導(dǎo)線覆冰后的重量，換算出覆冰的平均厚度，即 （2.4.5）式中，單位長(zhǎng)度導(dǎo)線覆冰后的總重力負(fù)載（kN/m）；無(wú)冰時(shí)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線重力負(fù)載（

35、kN/m）；導(dǎo)線半徑（mm）；覆冰的密度（900kg/m3）。接觸線的覆冰厚度取承力索覆冰厚度的50%，不考慮吊弦及線夾上的覆冰荷載。（七） 線索覆冰時(shí)的風(fēng)速在無(wú)觀測(cè)資料時(shí)，設(shè)計(jì)中覆冰時(shí)的風(fēng)速取，但在沿海及草原地區(qū)風(fēng)速要大一些，此時(shí)可以取。（八） 雷電日（或雷電小時(shí)）雷電日在一天24小時(shí)內(nèi)發(fā)生了雷電現(xiàn)象，不管雷擊次數(shù)為多少，都算作一個(gè)雷電日。雷電小時(shí)在一個(gè)小時(shí)內(nèi)發(fā)生了雷電現(xiàn)象，不管雷擊次數(shù)為多少，不管雷電活動(dòng)持續(xù)一個(gè)小時(shí)還是幾分鐘，都算作一個(gè)雷電小時(shí)。雷電日或雷電小時(shí)是表示一個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)強(qiáng)弱程度的參數(shù)，一般用雷電小時(shí)比較精確。設(shè)計(jì)中應(yīng)向有關(guān)氣象臺(tái)、站收集該地區(qū)的實(shí)際年平均雷電日或雷電小時(shí)，作

36、為接觸網(wǎng)在大氣過(guò)電壓時(shí)防護(hù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。（九） 隧道內(nèi)氣溫我國(guó)是一個(gè)地形復(fù)雜的國(guó)家，鐵路長(zhǎng)大隧道及隧道群地段較多，有關(guān)隧道內(nèi)大氣溫度的確定是一個(gè)特殊的問(wèn)題。根據(jù)多年的觀測(cè)與試驗(yàn)，在隧道中部的氣溫變化幅度明顯要比隧道外小得多。不管是日氣溫或年氣溫，其溫差都要小。通常設(shè)計(jì)中按以下數(shù)據(jù)處理：隧道內(nèi)最高溫度較隧道外低10，隧道內(nèi)最低溫度較隧道外高5，而且不考慮隧道內(nèi)覆冰及風(fēng)偏影響。綜合上述幾點(diǎn)，為了便于開(kāi)展設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的工作，我國(guó)在1972年進(jìn)行的全國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范改革中，結(jié)合各地的情況，將全國(guó)劃分為九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)（見(jiàn)表2.3）。表2.3標(biāo)準(zhǔn)典型氣象區(qū)氣象區(qū)計(jì)算條件IIIIIIIVVVIVIIVIIIIX大氣溫

37、度最高+40最低-5-10-10-20-10-20-40-20-20覆冰-5最大風(fēng)速+10+10-5-5+10-5-5-5-5安裝00-5-10-5-10-15-10-10大氣過(guò)電壓+15內(nèi)部過(guò)電壓年平均氣溫+20+15+15+10+15+10-5+10+10風(fēng)速m/s最大風(fēng)速353025253025303030覆冰1015安裝10大氣過(guò)電壓1510內(nèi)部過(guò)電壓0.5×最大風(fēng)速( 不低于15m/s)覆冰厚度(mm)5551010101520覆冰的密度(kg/m3)900表中所列的九個(gè)典型區(qū)域，大體所屬范圍劃分如下：區(qū)：為南方沿海易受臺(tái)風(fēng)侵襲的地區(qū)，如浙江、福建東部、廣東、廣西沿海地區(qū)等

38、。區(qū)：是指華東大部分地區(qū)，包括安徽、山東、江蘇大部分地區(qū)；區(qū)：包括西南南部的非重冰地區(qū)、以及福建、廣東等受臺(tái)風(fēng)影響較弱的地區(qū)；區(qū)：包括西北大部分地區(qū)，華北及京、津、唐等地區(qū)；區(qū)：適用于華東、中南和西南三個(gè)地區(qū)的廣大山區(qū)；區(qū)：泛指湖北、湖南、河南以及華北平原的大部分地區(qū)；區(qū)：適用于寒潮風(fēng)較強(qiáng)烈的地帶，如東北大部分地區(qū)，河北的承德、張家口地區(qū)一帶；區(qū)：適用于覆冰嚴(yán)重的地區(qū)，如山東、河南的大部分地區(qū)，湘中、粵北重冰地帶；區(qū)：是指云貴高原重冰地區(qū)。按照上述的九點(diǎn)要求，結(jié)合表2.3的情況，本文所設(shè)計(jì)的區(qū)間（隴海鐵路蘭州至蘭州西區(qū)間）屬于氣象區(qū)。該區(qū)域的氣象計(jì)算條件如下：最高大氣溫度：+40最低大氣溫度：

39、-20覆冰溫度：-5最大風(fēng)速時(shí)溫度：-5安裝溫度：-10大氣過(guò)電壓溫度：+15內(nèi)部過(guò)電壓年平均氣溫：+15最大風(fēng)速：25 m/s覆冰風(fēng)速：10 m/s安裝風(fēng)速：10 m/s大氣過(guò)電壓風(fēng)速：15 m/s內(nèi)部過(guò)電壓風(fēng)速：15 m/s覆冰厚度：5 mm覆冰的密度：900 kg/m32.5負(fù)載的計(jì)算在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算中用到的負(fù)荷有自重負(fù)荷、冰負(fù)荷、風(fēng)負(fù)荷及綜合負(fù)荷（也叫合成負(fù)荷）等。下面開(kāi)始研究接觸網(wǎng)負(fù)載的計(jì)算。2.5.1線索自重負(fù)荷接觸線、承力索或其它供電導(dǎo)線，如供電線、回流線、加強(qiáng)導(dǎo)線等，它們的自重負(fù)載是垂直的，固定起作用的負(fù)載，在實(shí)際中影響很大。該負(fù)載強(qiáng)度決定了導(dǎo)線的密度。其單位長(zhǎng)度（1m）導(dǎo)線的

40、自重負(fù)載計(jì)算公式為： (2.5.1)經(jīng)相應(yīng)變換可得： (kN/m) (2.5.2)式中，S導(dǎo)線計(jì)算截面積（mm2）；d導(dǎo)線計(jì)算直徑（mm）；導(dǎo)線線密度（kg/m）。多股導(dǎo)線的重力負(fù)載，因扭繞長(zhǎng)度變化，根據(jù)規(guī)定，將式2.5.2乘以系數(shù)1.025。對(duì)于一跟吊弦（含線夾）所產(chǎn)生的負(fù)載取5N，按吊弦為10m長(zhǎng)的間距，且按均勻分布的負(fù)載考慮，吊弦均布負(fù)載為kN/m。2.5.2覆冰負(fù)載覆冰有三種類型，即密度為600900kg/m3的堅(jiān)硬透明的覆冰；密度為20100hg/m3的薄層結(jié)晶的白霜；密度為200600kg/m3的冰霜混合物。接觸懸掛或接觸網(wǎng)支持構(gòu)件上的覆冰按第一種類型考慮。冰負(fù)載也是垂直方向的重力

41、負(fù)載，屬于暫時(shí)性的負(fù)載。一般線索上的覆冰強(qiáng)度按下式確定： (kN/m) (2.5.3)式中，b覆冰厚度（mm）；覆冰密度（kg/m3），這里取900（kg/m3）；d覆冰導(dǎo)線計(jì)算直徑（mm），對(duì)于接觸線取其平均直徑為： (mm) (2.5.4)取接觸線上的冰殼厚度等于承力索上的50%。2.5.3風(fēng)負(fù)載風(fēng)負(fù)載是水平方向的負(fù)載，同時(shí)也是屬于暫時(shí)性負(fù)載。風(fēng)壓是以速度v運(yùn)動(dòng)的1m3空氣平直地作用于物體平面上所產(chǎn)生的動(dòng)能。在大氣溫度為+15、大氣壓為760mm汞柱、空氣密度為1.23kg/m3時(shí)，其風(fēng)壓與風(fēng)速的關(guān)系用下式來(lái)確定： (2.5.5)在已知風(fēng)速的條件下，垂直作用于某物體上的風(fēng)負(fù)載計(jì)算公式，可以

42、表示為如下形式： (kN) (2.5.6)式中，計(jì)算最大風(fēng)速（m/s）；風(fēng)速不均勻系數(shù)；受風(fēng)面計(jì)算面積（m2）。在求支柱的受風(fēng)面積時(shí)，對(duì)于圓支柱K取0.7；對(duì)于矩形支柱K取1.4；對(duì)于桁架格子形支柱，其負(fù)載是按桁架構(gòu)件的面積計(jì)算的，為了考慮風(fēng)對(duì)桁架的作用，應(yīng)該再乘以系數(shù)1.5。對(duì)于每米長(zhǎng)度導(dǎo)線的風(fēng)負(fù)載，可由下列式子確定：無(wú)冰線索上的風(fēng)負(fù)載： (kN/m) (2.5.7)覆冰線索上的風(fēng)負(fù)載： (kN/m) (2.5.8)式中，K受風(fēng)懸掛的體形系數(shù)，鏈形懸掛取1.25；覆冰時(shí)的風(fēng)速（m/s）；覆冰厚度（mm）；d受風(fēng)導(dǎo)線直徑（mm）。2.5.4合成負(fù)載合成負(fù)載分為最大風(fēng)速及最大覆冰時(shí)兩種情況：最大

43、風(fēng)速時(shí)的合成負(fù)載由下式?jīng)Q定： (2.5.9)最大覆冰時(shí)的合成負(fù)載由下式?jīng)Q定： (2.5.10)在無(wú)冰無(wú)風(fēng)時(shí)合成負(fù)載即為懸掛自重： (kN/m) (2.5.11)式中，、分別為最大風(fēng)速、最大覆冰及無(wú)冰無(wú)風(fēng)時(shí)合成負(fù)載（kN/m）；純冰負(fù)載，鏈形懸掛時(shí)為接觸線冰負(fù)載與承力索冰負(fù)載之和（kN/m）；、分別為承力索、接觸線和吊弦的單位長(zhǎng)度重力負(fù)載（kN/m）。在求承力索自重負(fù)載時(shí)，不考慮接觸線的受風(fēng)負(fù)載，一般認(rèn)為接觸線的水平風(fēng)負(fù)載傳給定位器了。2.6安裝曲線計(jì)算懸掛線索包括供電線、回流線、正饋線、加強(qiáng)導(dǎo)線以及接觸線和承力索等。其張力和弛度是隨溫度的變化而變化的，而且這種變化遵循一定的客觀規(guī)律。工程安裝用

44、的懸掛線索，其張力和弛度隨溫度變化的曲線，稱為安裝曲線。也可以由安裝曲線的數(shù)據(jù)制成表格的形式，稱為安裝。這種安裝曲線計(jì)算范圍一般由最低計(jì)算溫度至最高計(jì)算溫度。計(jì)算中簡(jiǎn)單懸掛和鏈形懸掛的計(jì)算方法略有不同。由于本設(shè)計(jì)所涉及的區(qū)間（蘭州-蘭州西區(qū)間）屬于鏈形懸掛，故略去簡(jiǎn)單懸掛的計(jì)算方法。下面主要介紹鏈形懸掛安裝曲線的計(jì)算。在鏈形懸掛中，接觸線是通過(guò)吊弦懸掛到承力索上的，因此，接觸線弛度隨溫度變化的規(guī)律受到承力索張力與弛度隨溫度變化規(guī)律的影響。在研究接觸線的弛度安裝曲線時(shí)，必須首先研究鏈形懸掛承力索的變化規(guī)律。不同的懸掛形式，其計(jì)算方法也不同。一般全補(bǔ)償鏈形懸掛安裝曲線比較簡(jiǎn)單。在此僅對(duì)半補(bǔ)償鏈形懸

45、掛安裝曲線的計(jì)算方法進(jìn)行較詳細(xì)的研究。（一）半補(bǔ)償鏈形懸掛安裝曲線1.有載承力索張力曲線有載承力索是附掛了接觸線的承力索，其張力計(jì)算的方程為： (2.6.1)對(duì)于半補(bǔ)償鏈形懸掛，為方便計(jì)算，因，方程式（2.6.1）通?？梢宰儞Q為下列形式： (2.6.2)式中，當(dāng)量跨距長(zhǎng)度（m）；承力索彈性系數(shù)（MPa）；承力索線脹系數(shù)（1/）；承力索計(jì)算截面積（mm2）；計(jì)算大氣溫度（）。方程式（2.6.1）及（2.6.2）中的Wx、W1及Zx、Z1分別為承力索計(jì)算條件下及起始條件下的換算負(fù)載和換算張力。 (2.6.3)式中，承力索待求條件下合成負(fù)載（kN/m）；無(wú)冰無(wú)風(fēng)接觸懸掛總負(fù)載（kN/m）；在t0溫度

46、下承力索張力（kN）；接觸線張力（kN）。在式（2.6.1）及式（2.6.2）中，W、Z、Tc及t中的下標(biāo)“1”表示計(jì)算的起始情況；下標(biāo)“x”表示計(jì)算的待求情況；下標(biāo)“0”表示接觸線無(wú)弛度狀態(tài)；下標(biāo)“max”及“min”分別表示最大極限值及最小極限值。在方程式（2.6.3）中的值，表示接觸懸掛的結(jié)構(gòu)特征，稱為結(jié)構(gòu)系數(shù)，常用下式來(lái)確定： (2.6.4)式中，e為由懸掛點(diǎn)到最近的簡(jiǎn)單支柱吊弦間的距離。在式（2.6.4）及式（2.6.2）中的為錨段內(nèi)的等效跨距，又稱當(dāng)量跨距，其確定方法可以用下式計(jì)算： (2.6.5)式中，計(jì)算錨段內(nèi)的各個(gè)實(shí)際跨距（m）；計(jì)算錨段內(nèi)的跨距數(shù)。為了求解（2.6.1）式及

47、式（2.6.2），必須先知道承力索起始情況下的和接觸線無(wú)弛度承力索的張力。承力索最大張力可能出現(xiàn)在最大覆冰附加負(fù)載時(shí)，也可能出現(xiàn)在最低溫度時(shí)。為了確定哪一種情況應(yīng)該作為起始情況，還需要找出臨界負(fù)載，并將其與計(jì)算中所采用覆冰合成負(fù)載進(jìn)行比較。對(duì)于半補(bǔ)償鏈形懸掛，臨界負(fù)載由下式?jīng)Q定： (2.6.6)在利用式（2.6.6）求算臨界負(fù)載時(shí)，涉及到接觸線無(wú)尺度時(shí)的承力索張力，在計(jì)算階段還是未知數(shù)，用下式近似算出： (2.6.7)對(duì)銅承力索，系數(shù)取0.75；對(duì)鋼承力索，系數(shù)取0.80。對(duì)于計(jì)算所求得的，若大于覆冰合成負(fù)載時(shí)，則取最低溫度作為計(jì)算的起始情況，反之，則取覆冰時(shí)作為計(jì)算的起始情況。在起始情況確定

48、之后，值的精確計(jì)算則由下列方程決定： (2.6.8)式中，在半補(bǔ)償鏈形懸掛的計(jì)算中，常利用（2.6.8）式求值的期望值，代入方程求得相應(yīng)的值。當(dāng)近似等于時(shí)，則所設(shè)的的期望值即為所求。求出精確的值之后，再求換算負(fù)載的精確值，然后求，并作出相應(yīng)的曲線，如圖2.3所示。圖2.3 有載承力索張力及弛度曲線2.承力索弛度計(jì)算在計(jì)算溫度范圍內(nèi)，求得換算負(fù)載曲線之后，又可以求得該錨段內(nèi)各實(shí)際跨距承力索的弛度值，其值由下式?jīng)Q定（曲線形狀見(jiàn)上圖2.3）： (2.6.9)式中，計(jì)算錨段內(nèi)的各實(shí)際跨距（m）；承力索時(shí)對(duì)應(yīng)換算張力（kN）；承力索換算負(fù)載（kN/m）。3.接觸線的弛度及在懸掛點(diǎn)處的高度變化曲線圖2.4

49、 接觸線弛度曲線鏈形懸掛接觸線弛度變化受承力索弛度變化的影響較大，在求得了承力索的弛度曲線以后，接觸線弛度變化曲線由下式?jīng)Q定（其曲線如上圖2.4所示）： (2.6.10)式中，和分別為待求情況和接觸線無(wú)弛度情況下承力索弛度。接觸線在溫度變化時(shí)，除了在跨距中部高度（弛度）發(fā)生變化以外，在距懸掛點(diǎn)最進(jìn)的簡(jiǎn)單支柱吊弦處的高度也發(fā)生變化，并由下式?jīng)Q定： (2.6.11)4.無(wú)載承力索張力及尺度曲線從工程角度出發(fā)，架設(shè)接觸懸掛，通常先要掛承力索，再掛接觸導(dǎo)線。而在掛了接觸線以后，承力索的張力和弛度值都能滿足應(yīng)有技術(shù)要求，在沒(méi)有架設(shè)接觸線以前的承力索張力及弛度稱為無(wú)載承力索的張力及弛度。無(wú)載承力索的張力可

50、由下式求得： (2.6.12)式中，無(wú)接觸線時(shí)承力索張力（kN）；在溫度時(shí)，無(wú)接觸線時(shí)承力索張力（kN）；承力索單位長(zhǎng)度自重負(fù)載（kN/m）。在方程式（2.6.12）中，方括號(hào)內(nèi)為計(jì)算的起始條件數(shù)據(jù)，一般用接觸線無(wú)弛度作為已知的基本條件。由于值是已知的，則根據(jù)有載承力索的條件，可以決定無(wú)載承力索的起始條件下的張力，其值由下式?jīng)Q定： (2.6.13)利用式（2.6.13）求得以后，將、及作為已知情況，就可以利用式（2.6.12）確定任意溫度下無(wú)載承力索的張力，并可求得曲線。知道曲線，同時(shí)知道了所研究錨段內(nèi)各實(shí)際跨距以后，利用下式可以求得無(wú)載承力索各實(shí)際跨距內(nèi)的弛度曲線，即 (2.6.14)5.最

51、大風(fēng)速時(shí)承力索張力值驗(yàn)算在進(jìn)行了上述一系列計(jì)算之后，還應(yīng)驗(yàn)算一下最大風(fēng)速情況下承力索的張力值是否超過(guò)承力索最大張力許可值。驗(yàn)算的方法是將有載承力索張力計(jì)算時(shí)的起始條件作為驗(yàn)算的起始情況，將最大風(fēng)速時(shí)的條件作為待求情況（，），然后利用式（2.6.1）即可求得。如果小于，則為通過(guò)；否則就應(yīng)采用新的技術(shù)措施，以保證值小于或等于。（二）未補(bǔ)償鏈形懸掛的安裝曲線未補(bǔ)償鏈形懸掛的特點(diǎn)是承力索、接觸線的兩端均未加補(bǔ)償裝置，而直接錨固定到錨支柱上。這樣，在溫度變化時(shí)，由于線索熱脹冷縮的關(guān)系，承力索和接觸線的張力及弛度均發(fā)生變化。計(jì)算未補(bǔ)償?shù)某辛λ鞯膹埩η€，利用下式?jīng)Q定： (2.6.15)式中，計(jì)算錨段內(nèi)的當(dāng)

52、量跨距長(zhǎng)度（m）；承力索的彈性系數(shù)（MPa）；承力索的計(jì)算橫截面積（mm2）；承力索的線脹系數(shù)（1/）；大氣溫度（）。在利用方程式（2.6.15）進(jìn)行的相應(yīng)張力計(jì)算時(shí)，在溫度變化范圍內(nèi)，因接觸線未加補(bǔ)償器，所以在各種不同溫度下，接觸線的張力值是不同的，在計(jì)算之前應(yīng)先確定的關(guān)系曲線，其值由下式?jīng)Q定： (2.6.16)式中，接觸線的最大許用張力（kN）；接觸線的線脹系數(shù)（1/）；接觸線的彈性系數(shù)（MPa）；接觸線的計(jì)算橫截面積（mm2）。至于承力索的弛度求法，在計(jì)算出的對(duì)應(yīng)關(guān)系后，可以直接利用方程式（2.6.9）進(jìn)行計(jì)算。（三）全補(bǔ)償鏈形懸掛張力與弛度計(jì)算全補(bǔ)償鏈形懸掛，不僅接觸線在下錨處設(shè)有補(bǔ)償裝置，在承力索兩錨結(jié)端也設(shè)有補(bǔ)償裝置。因此，可以近似地認(rèn)為接觸線張力和承力索張力均為常數(shù)（不考慮因溫度變化形成的張力增量）。在溫度變化時(shí)，接觸線、承力索雖然也伸長(zhǎng)（或縮短），由于設(shè)有補(bǔ)償器，它們的張力不受溫度變化的影響，其弛度也可以認(rèn)為與溫度變化無(wú)關(guān)（實(shí)際受張力增量的影響，弛度也會(huì)有相應(yīng)的變化）。全補(bǔ)償鏈形懸掛，在無(wú)附加負(fù)載（覆冰）時(shí)，認(rèn)為接觸線呈無(wú)弛度狀態(tài)，此時(shí)承力索弛度可由下式?jīng)Q定： (2.6.17)式中，錨段內(nèi)的實(shí)際跨距值（m）；承力索換算張力（kN）；承力索最大許用張力（kN）；鏈形懸掛合成自重負(fù)載（kN/m）；鏈形懸掛換算負(fù)載，其值為： (2.6.18)由式（2.6.17