接触网支柱

7.3.1 支柱的类型

用作接触网支持装置的支柱必须具有各种功能。图7.4所示的是区间接触网的一个锚段。接触悬挂设备在锚柱(2型或8型支柱) 处开始。这类支柱必须承受来自腕臂的荷载以及承力索和接触线下锚的力。在某些情况下，设置下锚拉线是为了抵消顺线路方向作用的张力 (8型支柱) 从而减少支柱及其基础上的荷载。

锚段关节内的中心转换柱(3型或4型支柱) 要在底座上装2套腕臂。它们要承受弯矩和由于各支接触悬挂的不同径向力 (曲线力) 产生的扭矩。这些支柱要求具有承受此扭矩的刚度。

图7.4 架空接触网锚段

中间柱(1型支柱) 只安装一套腕臂而且要承受接触线和承力索 “之” 字形设置产生的荷载、径向力以及风荷载。大约在锚段的中间设有中锚中心柱(5型支柱)，它要承受接触悬挂和中心锚结所致的荷载。与中锚中心柱相邻的还有中锚锚柱，它们用于中心锚结下锚 (6型和7型支柱)，承受顺线路方向的力，通常是下锚的力。下一个锚段关节的支柱和上述的情况相似。

软横跨支柱要承受来自横承力索、定位索以及可能由张力装置沿线路方向作用的荷载。这些支柱的高度必须考虑到横承力索的弛度。

因横梁采用铰接方式固定于支柱上，避免了接头弯矩，所以承载横梁的支柱只承受竖向和横向荷载。定位索、腕臂以及接触悬挂下锚产生的荷载必须加到由横梁所致的荷载上。接触网设备的支柱除了用于腕臂之外，还用于径向的接触悬挂定位以及无腕臂的下锚。对这些支柱要根据施加的荷载来确定容量。

牵引供电线路常常　被架设在架空接触网支柱上，因而形成了不同的导线合架和附加荷载。通常用悬式绝缘子或抗拉绝缘子来支持牵引供电线路。图6.53所示的是德国铁路的高速线路所采用的一些支柱的布置。电力线路可能是具有和接触网相同电压的加强线。因此，它们与接触悬挂之间的最小电气绝缘间隙的要求降低了。供电馈线和旁路馈线可与接触悬挂分开进行开关切换。按照德国标准，它们至接触悬挂的净空距离至少2m。支柱的类型可分为装有悬式绝缘子组合的中间柱、中心锚结柱和装有抗拉绝缘子组合的锚柱。

支柱高度的确定必须符合牵引供电线路的布置。这要保证最小净空距离符合相关标准，例如标准EN50341-1。在德国，15kV要求的净空是0.20m，而25kV要求的净空是0.35m。还必须考虑牵引供电线路在跨中的弛度。

7.3.2 荷载的确定

各种形式的外部荷载同时作用在架空接触网的支持装置上。根据使用的支柱，这些荷载要综合考虑运行期间所有可能的荷载组合，并且使故障风险减至最少。相关标准如EN50119和IEC 60913规定了这些荷载的确定。就这些情况而言，采用了不同的可靠性，它们考虑到了不同的允许应力或不同的局部系数，某些标准把正常荷载和异常荷载区别开。支柱所承受的由接触悬挂所致的荷载被看作是正常荷载，表7.2中列出了常用的荷载组合。如果支柱上合架了牵引供电线路，那么还可能出现异常荷载。它们包括了发生可能性小的荷载情况，例如在各个跨距上的不平衡覆冰或零部件故障所致的荷载。在确定支柱容量时，必须选择产生最大应力的荷载组合。

由接触悬挂张拉所产生的荷载非常大而且是永久作用的。为了适应这种特性的需要，它们要乘以增大了的局部系数。要根据使用的支柱来确定由牵引供电线路产生的荷载，例如根据EN50341-1标准中的假设。　表7.1中列出了风速，而且对每种设备必须分别进行规定。

表7.2 接触网支柱的荷载情况

注 1) 见图7.4。

就横跨支柱、横梁的设置，中心锚结支柱和锚柱而言，这些荷载必须按上述原则予以组合。若想把实际所有的相应组合都包括进来则超出了本书的范围。　必须根据给定的荷载情况和特定应用情况出现的荷载导致的力来确定支柱的容量。设计方法和变化的设计因素将影响结果。

7.3.3 结构设计和材料

供接触网支持装置选择的支柱类型很多，如图7.5所示，桁架钢支柱有4条柱腿，这些柱腿为角形截面并采用交叉支撑。其强度完全适合于所要求的荷载情况。德国铁路股份公司使用的支柱系列的尺寸从底部为800mm×600mm和角形截面为∠80×8开始直到底部为1600mm×2000mm和角形截面为∠150×14止。它们被用作线路区间的锚柱和横跨支柱。

双槽钢支柱(图7.6) 是由两根U型槽钢组成，它们每隔500mm就用扁钢带连接，沿竖直方向逐渐变细。使用最多的槽钢是[100、[120、[140和[160型。双槽钢支柱的特点是两个轴的弯矩容量是不同的。因此，它们主要用于区间无张力补偿装置的支撑场所。

许多架空线路设备使用H形钢柱，它们即使无库存也很容易买到。缺点是和其强度相比，重量相对大些。另外，这种类型的支柱挠度比双槽钢支柱大，而挠度常支配着支柱的容量，并且从它本身承受的荷载角度看，它要求比需要的横梁更重些，此外它们的抗扭强度小，这就限制其作为双腕臂支柱使用。

图7.5 架空接触网的桁架钢支柱