5.1.1 基本原則

電力牽引接觸網(wǎng)的設(shè)施會(huì)受到機(jī)械、電氣、氣象等方面的荷載和應(yīng)力的影響。為確保電能可靠傳送到牽引車輛，接觸網(wǎng)設(shè)施必須承受規(guī)定極限內(nèi)的所有的荷載和應(yīng)力，并符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求如IEC60913和-3 ，EN50119和EN50122和其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

在計(jì)算接觸軌設(shè)施的尺寸時(shí)，由于接觸軌或第三軌系統(tǒng)的截面較大，因而要考慮溫度變化引起的伸長(zhǎng)和收縮，這點(diǎn)很重要。相對(duì)來(lái)說(shuō)其他氣候方面的因素在這類系統(tǒng)中起的作用不是很大。因此，架空接觸網(wǎng)的尺寸計(jì)算就顯得更加復(fù)雜，架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)包括通電的縱向接觸網(wǎng)設(shè)備和懸掛接觸網(wǎng)設(shè)備的橫向和垂直支撐結(jié)構(gòu)�！”菊掠懻摰氖谴_定接觸網(wǎng)設(shè)備機(jī)械尺寸的計(jì)算。

接觸線和接觸網(wǎng)設(shè)備承受著垂直和水平作用力，這些力會(huì)改變這些元件的位置。在本節(jié)中，我們把這些力稱為 “荷載”。按照EN50119標(biāo)準(zhǔn)中的定義，架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的以下荷載是必須考慮的：

—所有導(dǎo)線、線索和其他元件的自重荷載;

—導(dǎo)線、線索和其他輔助繩索的最大允許張力;

—導(dǎo)線、線索、支柱和腕臂承受的風(fēng)荷載;

—以安裝荷載和冰荷載形式出現(xiàn)的附加荷載或添加荷載;

—由于斷線或作用在線和繩索上力的減少而引起的瞬時(shí)荷載。

5.1.2 自重荷載

架空接觸網(wǎng)自重荷載是由線索、導(dǎo)線、絕緣子、線夾、吊弦和零件的自重或凈重產(chǎn)生的。它們被作為一個(gè)整體表述，即單位長(zhǎng)度質(zhì)量為m′，采用平均懸掛間距進(jìn)行計(jì)算。在通用術(shù)語(yǔ)解釋中，把單位導(dǎo)線自身質(zhì)量的重力定義為單位長(zhǎng)度荷載G′，它與長(zhǎng)度成比例，其表達(dá)式為

式中 g——重力加速度。

表5.1給出了常用接觸線、導(dǎo)線和接觸懸掛設(shè)備單位長(zhǎng)度的質(zhì)量和荷載;

表5.1 新、未磨損的接觸線、導(dǎo)線及承力索的單位長(zhǎng)度質(zhì)量和單位長(zhǎng)度荷載

注 1)7股;

2)德國(guó)鐵路 (DB) 標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)系統(tǒng)。

截面為A_cw、質(zhì)量為γ_cw的接觸線單位長(zhǎng)度荷載可用下面公式計(jì)算

G′_cw＝A_cwγ_cw/102

(5.2)

絞線的各股線的長(zhǎng)度要比導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度長(zhǎng)3%。由于從一個(gè)跨距到下一個(gè)跨距，吊弦、零件和其他零件的自重荷載可能不同，在實(shí)際設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，這些部件的自身重量是按典型跨距確定的，然后用這一值來(lái)計(jì)算相對(duì)應(yīng)的單位長(zhǎng)度荷載，表5.1中給出各種接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的近似值。

5.1.3 張力及其分力

5.1.3.1 作用于導(dǎo)線和線索的張力

作用于導(dǎo)線和線索上的張力及導(dǎo)線和線索自身的張力是由架空接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的，接觸線和承力索的張力范圍通常為10～15kN。在Re330型標(biāo)準(zhǔn)化高速架空接觸網(wǎng)中，承力索的張力是21kN，接觸線張力是27kN(第5.1，5.2節(jié))。1990年，在法國(guó)國(guó)鐵的創(chuàng)速度記錄行駛中，曾使用的接觸線張力高達(dá)33kN [5.3]。

材料的允許應(yīng)力是進(jìn)行所有計(jì)算的基礎(chǔ)，它決定了最大允許張力�！”�5.2是架空接觸網(wǎng)常用導(dǎo)線和線索的主要機(jī)械性能。如果導(dǎo)線最大允許拉伸應(yīng)力為σ_per，導(dǎo)線截面為A，

表5.2 導(dǎo)線依照DIN48201標(biāo)準(zhǔn)、接觸線依照EN50149標(biāo)準(zhǔn)的材質(zhì)性能

表5.5 依照EN50119標(biāo)準(zhǔn)的承力索溫度系數(shù)k_temp則最大允許張力F_per的計(jì)算可采用公式

EN50119標(biāo)準(zhǔn)指出，運(yùn)行狀態(tài)下最大允許拉伸應(yīng)力的計(jì)算如下

在式 (5.4) 中，σ_min為最小抗拉強(qiáng)度; k_temp為最大運(yùn)行溫度和允許拉伸應(yīng)力之間關(guān)系的系數(shù)，表5.3給出了這些值的例子;k_wear為最大允許磨損系數(shù)，例如： 最大允許截面減少到標(biāo)稱值的80%時(shí)，kwear是0.8; k_load為表示風(fēng)荷載和冰荷載作用的系數(shù)，表5.4給出了推薦值;k_eff為表示張力補(bǔ)償裝置特性的系數(shù)。在常規(guī)設(shè)計(jì)中，k_eff可設(shè)定為0.95，在精確度較高，效率高于0.95的設(shè)計(jì)中，可允許k