铁路区间接触网平面设计.doc
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1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计某铁路DK281+000-DK287+165区间接触网平面设计The Design of Catenary with DK281+000 to DK287+165 of a line 2013 届 电气工程 系专业 电气工程及其自动化 学号 学生姓名 指导老师 完成日期 2013年5月27日 摘 要随着时代的发展,电气化铁路已成为大众出行的主要交通工具之一。接触网是电气化铁路的重要组成部分之一,其状态的优劣与铁路的安全生产息息相关,所以对接触网的设计要慎之又慎。合理的接触网设计,能够提高接触网系统的可靠性,保证铁路生产的正常运行。 本文首先进行资料的查找,确定所选
2、线路的原始资料和气象资料,接下来进行接触线索的负载计算,然后确定最大跨距和锚段长度并据此进行了锚段的划分,之后进行区间平面布置为支柱编号确定下锚支柱位置,紧接着完成悬挂设备的选择和支柱容量的校验,对所选设备进行修改,使设计更加完善合理。最后运用CAD制图软件绘制铁路区间接触网平面图。本文完成了某铁路DK281+000-DK287+165区间接触网的平面设计,从而实现了该铁路区间接触网平面设计的要求。关键词:接触网平面设计CAD图AbstractWith the development of electric railway travel has become one of the major
3、means of transport for popular. Catenary is an important part of electrified railway that what is closely related with the safety of the railway, so be cautious catenary design. Reasonable catenary designed is to improve the reliability of the catenary system, ensure the normal operation of the rail
4、way.Firstly, the search for information, to determine the selected line of the original data and meteorological data, then make contact clues load calculations, and then determine the maximum length of the span and the anchor and anchor segments accordingly division, after the interval plane arrange
5、d to determine the next anchor pillar pillar number position, followed by complete suspension equipment selection and pillars of capacity check, modify the selected device, make the design more perfect and reasonable. Finally, using CAD drawing software to draw the railway catneary graphic.This desi
6、gn completed the catenary of DK281 +000 to DK287 +165 of a line, this design achieved the requirements of the catenary for this railway.Key words:CatenaryGraphic designCAD drawin目录第1章 绪论11.1课题研究的目的意义11.2国内外研究现状11.3论文研究内容2第2章 气象条件及负载计算32.1资料32.1.1线路资料32.1.2气象资料32.2线索选择及负载计算42.2.1线索选择42.2.1.1接触线的选择42.
7、2.1.2承力索的选择52.2.2负载计算52.2.2.1负载分类52.2.2.2计算5第3章 区间平面设计83.1 拉出值83.2 最大允许跨距的确定83.2.1 直线区段上最大跨距确定83.2.2 曲线区段上最大跨距确定93.3 锚段长度的确定103.4 锚段关节和中心锚结123.4.1锚段关节123.4.2中心锚结123.5支柱布置和锚段布置133.5.1支柱布置133.5.1锚段布置13第4章 设备的选择154.1接触悬挂形式的选择154.2供电方式164.3接触悬挂设备选择及参数164.3.1腕臂型号164.3.2 拉杆型号164.3.3 定位方式和定位装置174.3.4 设备选择1
8、84.3.5 补偿装置184.3.6 绝缘子194.3.7支柱204.3.8支柱校验204.3.8.1 特殊区段风偏移校验204.3.8.2 支柱容量的校验21第5章 平面图表格栏265.1 侧面限界265.2 地质情况265.3 横卧板类型275.4附加悬挂285.5安装图号285.6 工程数量统计表285.6.1统计285.6.2统计表295.7 图纸说明29第6章结论与展望316.1 结论316.2 展望31参考文献32致谢33附录34附录A 外文资料34附录B 某铁路DK281+000-DK287+165区间平面设计图5437石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章 绪论1.1课题研究的目
9、的意义接触网系统是电气化铁路牵引供电系统的重要组成部分的,是沿着行车轨道架设的为电力机车提供牵电能的特殊形式的供电线路。高速接触网技术是高速电气化铁路的核心技术之一。接触网是电气化铁路的主要供电方式装置之一,是一种户外供电装置,经常会遭受雨雪风等恶劣天气的影响,一旦损坏将中断行车,给铁路运行带来损失,所以接触网设计要满足如下要求:(1)接触悬挂应弹性均匀,高度一致,在高速行车和恶劣气象条件下能保证正常取流;(2)结构应力求简单,保证在施工和运营检修方面具有充分的可靠性和灵活性;(3)寿命长,具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力。接触网设置的好坏与否关系到铁路运行的安全经济等因素,所以此次研究该课题就是
10、为了使接触网的设计更加合理、高效、安全、经济。同时也使更多的人认识到接触网的重要性。 1.2国内外研究现状据不完全统计,目前世界上129个国家拥有铁路总里程约118万公里,电气化总计约25万公里,分布在66个国家和地区平均电化率为23其中最大的一些路网有:美国23万多公里,加拿大7.3万多公里,俄罗斯8.6万多公里,中国近8万公里,印度6.28万公里。现在形成了三种类型的铁路发展模式:(1)以日本味代表的客运型;(2)以美国、加拿大、南非为代表的货运型;(3)以俄罗斯、中国、印度为代表的客货并重型。纵观世界各国铁路发展史,电气化铁路的蓬勃发展已是必然趋势,高速电气化铁路的建设方兴未艾,就连美国
11、和加拿大这两个世界上铁路最多的国家,近年来,随着世界石油资源的日益短缺,也出现了发展电气化铁路的新动向,并开始修建高速电气化铁路。预计到2015年,世界上修建高速电气化铁路的国家和地区将达到23个,高速电气化铁路里程将突破30000km。九十年代中期至今是我国电气化铁路发展最快的阶段,在接触网设计上还是以简单链形为主,大量采用用新技术新设备,为我国高速铁路建设打下坚实的基础。特别值得一提的是:城市地铁快轨和轻轨的出现打破了25kv工作频率单相交流制一统天下的格局,出现了1500kv直流制和3000kv直流之电气化铁路。上海市预计到2050年,上海市建设4条市域快速线(R线),8条市区地铁线(M
12、线),5条市区轻轨线(L线)共17条轨道交通线,总长约810公里,而北京预计2015年轨道交通线路网达到350公里,到2050年建成16条M线和6条L线,市区轨道交通规划线网长度达到685.5公里。我国铁路已进行了六次大提速,每次提速不仅给人们出行提供了便利还为国家增加了收入。目前我高速铁路瞄准世界先进水平,博采众家之长,坚持原速始创新、集成创新和引进消化吸收在创新,短短几年时间是我国高速铁路技术走向世界前沿。2010年12月3日我国制造的“和谐号”CRH380高速动车组在京沪高铁实验运行阶段最高时速达486.1km,刷新世界铁路营运试验最高速。目前高速铁路作为当代铁路科学技术的一项重大成就,
13、在世界铁路发展史上产生了重大的影响,可以说高速铁路导致了铁路旅客运输也的一场技术革命,代表着铁路客运的发展方向。高速铁路是高科技发展的产物,它高度概括了铁路在牵引动力、线路结构、行车控制、运输组织和经营管理等方面的先进技术,涉及力学、机械、电子、能源、信息、材料、建筑环境保护等多个科学领域。高速铁路一把采用轮轨技术和磁悬浮技术。对于采用电气化铁路和轮轨运输方式,其中两大关系式最重要的,即轮轨和弓网。接触网系统是弓网关系两大元素中的一元,如何适应我国高速铁路建设要求,确保高速铁路列车运行的稳定和安全,研究和解决高速铁路接触网的各项技术问题是我们面临的一项重要课题。1.3论文研究内容查找资料对所选
14、线路的气象环境及地质条件有一定了解,进行负载计算,校验所选设备是否能满足行车速度要求。确定跨距和锚段长度,根据实际情况给支柱编号,划分锚段长度,确定锚段关节和中心锚节类型,布置支柱和锚段。选择接触网所需设备,对接触网设计区间的特殊跨距,支柱容量进行技术校验,根据校验结果,修改完善。最后运用CAD绘图软件,绘制该区间的接触网平面图。第2章 气象条件及负载计算2.1资料2.1.1线路资料该线路位于华东地区从DK281+000到DK287+165全长6165m,DK284+616到DK286+061为曲线区段长1445m,其他为直线,该段路线没有桥梁和隧道。该段路线所在地的土壤承载力为-100kPa
15、,安息角为-20。2.1.2气象资料我国幅员辽阔地形复杂,在不同的地区气象条件差异很大,而气象条件对负载计算影响很大,从而对后面的设计产生一些列影响。所以要详细的查找气象资料。该段铁路位于华东地区,而华东地区位于第V气象区,各气象区的资料如表2-1所示。表2-1标准气象区数据气象区计算条件IIIIIIIVVVIVIIVIIIIX最高温度404040404040404040最低温度51010201020402020覆冰时的温度-55555最大风速时的温度101055105555安装时的温度00510510151010大气过电压时的温度151515151515151515内部过电压年平均气温201
16、51510151051010最大风速353025253025303030覆冰时的风速101010101015151515安装时的风速101010101010101010大气过电压风速151515151510101010内部过电压风速0.5最大风速(不低于15m/s)覆冰厚度(mm)5551010101520覆冰的密度(kg/m3)900对照上表查找的处第V气象区气象条件如下:最高大气温度:40 最大风速:30m/s最低大气温度:10 覆冰风速:10m/s覆冰温度:5 安装风速:10m/s最大风速时温度:10 大气过电压风速:15m/s安装温度:5 内部过电压风速:15m/s大气过电压温度:15
17、 覆冰厚度:10mm内部过电压年平均气温:15 覆冰的密度:900kg/m3此外部分数据还需要根据以上数据计算获得(1)接触线无驰度时的温度接触线无弛度时的温度,是选取接触线处于水平状态时的温度,这个温度可以根据接触悬挂的实际运营状态确定。简单链形悬挂公式如下: t0= -10 (2-1)tmax和tmin分别为最高大气温度和最低大气温度将查表数据代入公式得接触线无驰度时温度为+5(2)吊弦及定位器处于正常时的温度吊弦及定位器处于正常位置时的温度,是取全年保持时间最长的温度,取该地区最高温度和最低温度的平均值。 t= (2-2)由此可知吊弦及定位器处于正常时的温度为+152.2线索选择及负载计
18、算在查找出铁路所处地的气象条件后那么就可以确定该线路的负载类型了,本设计所选线路位于第V气象区那么,位于该气象区的铁路上的线索会有风负载、冰负载。如果要进行负载计算那么首先要知道该线路的线索型号。2.2.1线索选择2.2.1.1接触线的选择接触线是接触网中直接和受电弓滑板摩擦接触取流部分,电力机车机车从接触线上取得电能。接触线的材质、工艺及性能对接触网有重要作用,要求他具有较小的电阻率、较大的导电能力;要有良好的抗磨损性能,具有较长的使用寿命;要有高强度的机械性能和抗张能力。随着电器化铁路的大幅度提速和高速电气化铁路的建设,铜接触线已经不能满足接触网的发展要求了。高速铁路上的接触线要求具备如下
19、几个主要性能:抗拉强度高、电阻系数低、耐热性好、耐磨性好、制造长度长。银铜合金接触线、铜镁合金接触线和锡铜合金接触线都有比较优秀的性能指标。此次设计要求列车时速400km/h属于高速铁路,那么显然要选择铜合金接触线,此次选择银铜接触线。型号及参数如表2-2所示。表2-2线索参数表线索截面积(mm2)计算直径(mm)张力(kN)单位重量(kg/km)线胀系数(1/)银铜接触线12012.9151082171062.2.1.2承力索的选择承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。那么就要求承力索能够承受较大的张力和具有抗腐蚀能力,并且在温度变化时驰度变化较小。承力索目前使用的类型有很多,在我国的运营
20、时间表明:铜或铜合金材质的承力索技术性能可靠、安全性好。此次设计就选用铜绞线。型号及参数如表2-3所示。表2-3线索参数表线索截面积(mm2)计算直径(mm)张力(kN)单位重量(kg/km)线胀系数(1/)铜承力索9512.515849171062.2.2负载计算2.2.2.1负载分类接触悬挂单位长度负载是指每米悬挂本身及外部条件(冰、风)对其所形成的负载。分为水平负载和垂直负载。(1)水平负载包括风负载和由吊弦横偏造成的水平负载。(2)垂直负载包括悬挂的自重和覆冰载荷。2.2.2.2计算(1)自重负载自重负载可以通过查表获得,在链形悬挂负载中还考虑吊弦及线夹的自重,通常按平均0.5N/m计
21、算,查表2-2和2-3的CTA120单位重量为1082kg/km,计算直径12.9mm。TJ-95单位重量为849kg/km,计算直径为12.5mm。重力加速度取9.81m/s2接触线自重负载: gj=10.6110-3kN/m承力索自重负载: gc=8.3310-3kN/m吊弦及线夹重力负载: gd=0.510-3kN/m(2)线索冰负载当天气发生变化,如气温突然下降、下雾或者下了冷雨之后,就会在接触网和架空线路的导线与构件上形成覆冰。计算冰负载时,冰壳计算厚度b应不小于实际观测到的5年至少出现一次的最大覆冰厚度,但是,因接触线与受电弓相互有摩擦,放在计算时将其厚度折算为承力索冰厚度的一半。
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