第9講最大許可跨距的確定

第9講最大許可跨距的確定主講人董昭德西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2011.11.

9.1接觸網(wǎng)中有關(guān)跨距的概念

1跨跨

2當(dāng)量跨距

3臨界跨距

4技術(shù)跨距

5經(jīng)濟(jì)跨距

6最大許可跨距最大允許跨距

考慮預(yù)期車輛運(yùn)行和給定基本運(yùn)行風(fēng)速后接觸線產(chǎn)生最大風(fēng)偏后仍能確保接觸線不離開受電弓滑板有效工作范圍的兩支柱(定位點(diǎn))間距離。第9講最大許可跨距的確定

9.2確定跨距需要考慮的因素

接觸懸掛彈性;接觸線磨耗;跨中接觸線風(fēng)偏;

第9講最大許可跨距的確定跨距大:跨中彈性大；跨中風(fēng)偏大；彈性差異大；跨中接觸線磨耗大；跨中抬升量大，接觸線易疲勞和斷裂；跨距?。簭椥圆町愋?；不經(jīng)濟(jì)定位點(diǎn)多，產(chǎn)生硬點(diǎn)的概率大，定位點(diǎn)磨耗增大在大跨距和小跨距之間有一個(gè)最佳跨距問題，研究問題

1跨距、受電弓自振頻率、接觸網(wǎng)自振頻率、列車運(yùn)行速度之間有何內(nèi)在關(guān)系？

2跨距與磨耗之間的關(guān)系？

3風(fēng)偏的計(jì)算模型？定性？定量？－車輛的擺動(dòng)和蛇行、軌距、輪對(duì)、轉(zhuǎn)向架的幾何形狀和特性；－受電弓型號(hào)和滑板的有效工作寬度；－風(fēng)速的大小及由風(fēng)引起的接觸線橫向偏移；－支柱撓度引起的接觸線橫向偏移；－縱向位移引起的橫向偏移；－線路半徑、外軌超高、橫向軌道移動(dòng)以及橫向軌頂高差和公差不足。一接觸線高度和受電弓工作高度；一接觸線與滑板接觸面上的摩擦系數(shù)；9.2確定跨距需考慮的因素第9講最大許可跨距的確定1受流質(zhì)量（含運(yùn)行速度因素）

受電弓振動(dòng)頻率與跨距形成的周期函數(shù)間的關(guān)系。2安全因素（弓網(wǎng)幾何關(guān)系、懸掛風(fēng)偏移）3懸掛形式(簡(jiǎn)單、鏈形、復(fù)鏈形、直鏈、半斜鏈、補(bǔ)償)4線材材料及形狀5接觸線和承力索受力及拉出值大小6風(fēng)速的大小7受電弓的弓頭尺寸和橫向位移（車輛橫向擺動(dòng)、導(dǎo)高）8線路狀況（橫斷面、縱斷面）9機(jī)車的橫向擺動(dòng)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(hào)與材質(zhì)9.2確定跨距需考慮的因素第9講最大許可跨距的確定（1）外軌超高引起的受電弓偏移9.3受電弓的偏移

m－定位點(diǎn)接觸線在軌平面內(nèi)的投影與線路中心線的距離（mm）。當(dāng)定位點(diǎn)的投影位于曲線外軌與線路中心線間時(shí)，m為正值；當(dāng)定位點(diǎn)的投影位于線路中心與曲線內(nèi)軌間時(shí),m為負(fù)值；第9講最大許可跨距的確定9.3受電弓的偏移第9講最大許可跨距的確定（2）受電弓在曲線區(qū)段的動(dòng)態(tài)偏移9.3受電弓的偏移第9講最大許可跨距的確定受電弓在直線區(qū)段的動(dòng)態(tài)偏移（3）受電弓安裝位置誤差引起的固有偏移

接觸線的橫向偏移曲線區(qū)段接觸懸掛的偏移9.3受電弓的偏移第9講最大許可跨距的確定《客運(yùn)專線設(shè)計(jì)暫規(guī)》對(duì)跨距的規(guī)定1正線接觸線對(duì)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(jiǎn)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；9.4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(chǎng)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?？缇嗫s小5~10m。第9講最大許可跨距的確定精確分析、建立分析模型很困難1風(fēng)負(fù)載是時(shí)間和距離的函數(shù)，但如何表述這一函數(shù)？2風(fēng)對(duì)導(dǎo)線的作用過程、機(jī)理、狀態(tài)難于定量描述。3受電弓橫向位置會(huì)受風(fēng)、線路、列車狀態(tài)、安裝誤差的影響基于以上因素，目前處理方法：通過考慮最大風(fēng)偏和受電弓最大偏移來確定跨距和拉出值的大小，因此，電大允許跨跨為一概率跨距。9.5

確定跨距的理論基礎(chǔ)第9講最大許可跨距的確定1技術(shù)要求：接觸線在基本運(yùn)行風(fēng)速下能滿足受電弓取流。2計(jì)算方法：靜力學(xué)分析法，按給定的最大計(jì)算風(fēng)速，計(jì)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(duì)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(dòng)態(tài)過程；（2）只考慮水平吹動(dòng)的極限風(fēng)速，不考慮風(fēng)速的變化；（3）不考慮補(bǔ)償對(duì)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(zhǎng)。9.5

確定跨距的計(jì)算方法最小概率靜力學(xué)計(jì)算法第9講最大許可跨距的確定由相似三角形原理9.6兩端固定的懸掛線索的基本風(fēng)偏移基本風(fēng)偏移計(jì)算用圖第9講最大許可跨距的確定課間休息！第9講最大許可跨距的確定（1）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(duì)于受電弓中心線的偏移值：等之字值布置

9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算第9講最大許可跨距的確定不等之字值的接觸線風(fēng)偏移的計(jì)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9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算（2）直線區(qū)段接觸線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定在計(jì)算接觸線風(fēng)偏移值時(shí)，計(jì)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？

9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算（2）直線區(qū)段接觸線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定（3）公式中幾個(gè)技術(shù)參數(shù)的選?。╝）支柱偏移一般情況下，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。H型鋼柱按5%0控制（b）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(shí)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(dòng)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(jì)算確定。9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算第9講最大許可跨距的確定98版設(shè)計(jì)規(guī)程（參考取值，R為曲線半徑)：直線區(qū)段取為300mm；高速取為200mm;

R大于1800m時(shí),取為150mm；

1200m≤R≤1800m時(shí),取為250mm；

180m≤R≤1200時(shí),取為400mm。05版和高客暫規(guī)均沒有做具體規(guī)定。9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算（c）拉出值的參考取值3公式中幾個(gè)技術(shù)參數(shù)的選取第9講最大許可跨距的確定

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(dòng)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。200km/h接觸網(wǎng)的接觸線額定張力不小于20kN。300km/h接觸網(wǎng)的接觸線額定張力不小于25kN。當(dāng)接觸線磨耗達(dá)到25%時(shí)，其安全系數(shù)不小于2.0。（d）張力的取值9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算3公式中幾個(gè)技術(shù)參數(shù)的選取第9講最大許可跨距的確定由最大風(fēng)偏移值計(jì)算公式，推出最大跨距的計(jì)算式如下（e）直線區(qū)段跨距的計(jì)算取值在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中，一般是先選定最大風(fēng)偏移值和拉出值，計(jì)算出最大跨距值，然后利用該值驗(yàn)算接觸網(wǎng)線索的弛度是否滿足要求,以此檢驗(yàn)跨距值的選取是否合理。兩個(gè)主要因素：水平方向：風(fēng)偏；垂直方向：弛度9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算3公式中幾個(gè)技術(shù)參數(shù)的選取第9講最大許可跨距的確定(4)圓曲線區(qū)段接觸線的受風(fēng)偏移9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算第9講最大許可跨距的確定9.7

簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算(4)圓曲線區(qū)段接觸線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定1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。9.8緩和曲線的受風(fēng)偏移什么是緩和曲線？第9講最大許可跨距的確定線路平面圖與接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)和平面布置密切相關(guān)，接觸網(wǎng)平面圖是在線路平面圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)的。線路平面圖9.8緩和曲線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定

坡道的長(zhǎng)短和坡度的大小影響著一個(gè)區(qū)段甚至整條線路的運(yùn)輸能力、運(yùn)營質(zhì)量和線路造價(jià)。坡道的長(zhǎng)短和坡度的大小對(duì)電力機(jī)車、牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有重大影響，對(duì)接觸網(wǎng)的電分相設(shè)置、導(dǎo)線高度、懸掛彈性、吊弦長(zhǎng)度有直接影響。線路縱斷面圖第9講最大許可跨距的確定接觸線在緩和曲線區(qū)段相對(duì)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(shí)接觸線的風(fēng)偏移；（2）接觸線對(duì)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(duì)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(shí)支柱撓度造成的偏移。9.8緩和曲線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定工程上常用放射螺旋線方程表示緩和曲線

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可取9.8緩和曲線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定在緩和曲線區(qū)段，接觸線的風(fēng)偏移及跨距的計(jì)算沒有固定的計(jì)算公式，而是由設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定跨距，然后按最不利情況對(duì)每個(gè)跨距逐一進(jìn)行風(fēng)偏移驗(yàn)算。

9.8緩和曲線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定9.8緩和曲線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定5緩和曲線的受風(fēng)偏移9.8緩和曲線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定9.8緩和曲線的受風(fēng)偏移第9講最大許可跨距的確定鏈形懸掛受風(fēng)狀態(tài)及跨中懸掛縱斷面受力示意圖9.9鏈形懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算

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(jiǎn)單懸掛復(fù)雜，1中國鏈形懸掛風(fēng)偏移的計(jì)算方法平均法和當(dāng)量系數(shù)修正法(1)平均法分別計(jì)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9講最大許可跨距的確定1中國算法平均法和當(dāng)量系數(shù)修正法(2)當(dāng)量系數(shù)法

在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)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(gè)整體，拋開承力索和接觸線間的繁瑣約束，在簡(jiǎn)單懸掛風(fēng)偏移計(jì)算公式中加入當(dāng)量系數(shù)得出鏈形懸掛風(fēng)偏移計(jì)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(yàn)驗(yàn)算。目前常用接觸線，銅線取0.9，鋼鋁線取0.85。(1)平均法9.9鏈形懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算第9講最大許可跨距的確定2俄羅斯算法假設(shè)條件：接觸線和承力索通過吊弦只在跨距中部從四分之一至四分之三區(qū)域起作用；

(2)在此半個(gè)跨距內(nèi)，接觸線與承力索間的相互負(fù)載作用是均勻的。(3)在作用區(qū)內(nèi)，吊弦長(zhǎng)度取為該部分吊弦的平均長(zhǎng)度且為常數(shù)。所有吊弦的受風(fēng)傾斜角相同。(5)接觸線與承力索的受風(fēng)偏移值之差恒定不變。9.9鏈形懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算第9講最大許可跨距的確定112俄羅斯算法9.9鏈形懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算第9講最大許可跨距的確定(1)簡(jiǎn)單懸掛的風(fēng)偏3德國算法等之字值布置不等之字值布置曲線區(qū)段的風(fēng)偏當(dāng)風(fēng)從曲線外側(cè)吹時(shí)，當(dāng)風(fēng)從曲線內(nèi)側(cè)吹時(shí)，直線區(qū)段的風(fēng)偏9.9鏈形懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算第9講最大許可跨距的確定3德國算法(2)鏈形懸掛的風(fēng)偏沿整個(gè)跨距接觸線和承力索通過吊弦相互作用；由于風(fēng)力作用，接觸線和承力索之間作用的力呈線性力分布狀態(tài)。整個(gè)跨距內(nèi)的吊弦長(zhǎng)度一為平均值?？缇鄡?nèi)吊弦與垂直于鐵路線的平面偏移角相同。適用于結(jié)構(gòu)高度大于1.4m的情況。在跨中心處接觸線產(chǎn)生的橫向偏移利用以上公式進(jìn)行有限元分析三種方法：近似計(jì)算法、公式法、有限元分析法9.9鏈形懸掛的風(fēng)偏移計(jì)算第9講最大許可跨距的確定3