7.3.1 支柱的類型

用作接觸網(wǎng)支持裝置的支柱必須具有各種功能。圖7.4所示的是區(qū)間接觸網(wǎng)的一個(gè)錨段。接觸懸掛設(shè)備在錨柱(2型或8型支柱) 處開始。這類支柱必須承受來自腕臂的荷載以及承力索和接觸線下錨的力。在某些情況下，設(shè)置下錨拉線是為了抵消順線路方向作用的張力 (8型支柱) 從而減少支柱及其基礎(chǔ)上的荷載。

錨段關(guān)節(jié)內(nèi)的中心轉(zhuǎn)換柱(3型或4型支柱) 要在底座上裝2套腕臂。它們要承受彎矩和由于各支接觸懸掛的不同徑向力 (曲線力) 產(chǎn)生的扭矩。這些支柱要求具有承受此扭矩的剛度。

圖7.4 架空接觸網(wǎng)錨段

中間柱(1型支柱) 只安裝一套腕臂而且要承受接觸線和承力索 “之” 字形設(shè)置產(chǎn)生的荷載、徑向力以及風(fēng)荷載。大約在錨段的中間設(shè)有中錨中心柱(5型支柱)，它要承受接觸懸掛和中心錨結(jié)所致的荷載。與中錨中心柱相鄰的還有中錨錨柱，它們用于中心錨結(jié)下錨 (6型和7型支柱)，承受順線路方向的力，通常是下錨的力。下一個(gè)錨段關(guān)節(jié)的支柱和上述的情況相似。

軟橫跨支柱要承受來自橫承力索、定位索以及可能由張力裝置沿線路方向作用的荷載。這些支柱的高度必須考慮到橫承力索的弛度。

因橫梁采用鉸接方式固定于支柱上，避免了接頭彎矩，所以承載橫梁的支柱只承受豎向和橫向荷載。定位索、腕臂以及接觸懸掛下錨產(chǎn)生的荷載必須加到由橫梁所致的荷載上。接觸網(wǎng)設(shè)備的支柱除了用于腕臂之外，還用于徑向的接觸懸掛定位以及無腕臂的下錨。對(duì)這些支柱要根據(jù)施加的荷載來確定容量。

牽引供電線路常常　被架設(shè)在架空接觸網(wǎng)支柱上，因而形成了不同的導(dǎo)線合架和附加荷載。通常用懸式絕緣子或抗拉絕緣子來支持牽引供電線路。圖6.53所示的是德國鐵路的高速線路所采用的一些支柱的布置。電力線路可能是具有和接觸網(wǎng)相同電壓的加強(qiáng)線。因此，它們與接觸懸掛之間的最小電氣絕緣間隙的要求降低了。供電饋線和旁路饋線可與接觸懸掛分開進(jìn)行開關(guān)切換。按照德國標(biāo)準(zhǔn)，它們至接觸懸掛的凈空距離至少2m。支柱的類型可分為裝有懸式絕緣子組合的中間柱、中心錨結(jié)柱和裝有抗拉絕緣子組合的錨柱。

支柱高度的確定必須符合牽引供電線路的布置。這要保證最小凈空距離符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，例如標(biāo)準(zhǔn)EN50341-1。在德國，15kV要求的凈空是0.20m，而25kV要求的凈空是0.35m。還必須考慮牽引供電線路在跨中的弛度。

7.3.2 荷載的確定

各種形式的外部荷載同時(shí)作用在架空接觸網(wǎng)的支持裝置上。根據(jù)使用的支柱，這些荷載要綜合考慮運(yùn)行期間所有可能的荷載組合，并且使故障風(fēng)險(xiǎn)減至最少。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如EN50119和IEC 60913規(guī)定了這些荷載的確定。就這些情況而言，采用了不同的可靠性，它們考慮到了不同的允許應(yīng)力或不同的局部系數(shù)，某些標(biāo)準(zhǔn)把正常荷載和異常荷載區(qū)別開。支柱所承受的由接觸懸掛所致的荷載被看作是正常荷載，表7.2中列出了常用的荷載組合。如果支柱上合架了牽引供電線路，那么還可能出現(xiàn)異常荷載。它們包括了發(fā)生可能性小的荷載情況，例如在各個(gè)跨距上的不平衡覆冰或零部件故障所致的荷載。在確定支柱容量時(shí)，必須選擇產(chǎn)生最大應(yīng)力的荷載組合。

由接觸懸掛張拉所產(chǎn)生的荷載非常大而且是永久作用的。為了適應(yīng)這種特性的需要，它們要乘以增大了的局部系數(shù)。要根據(jù)使用的支柱來確定由牽引供電線路產(chǎn)生的荷載，例如根據(jù)EN50341-1標(biāo)準(zhǔn)中的假設(shè)。　表7.1中列出了風(fēng)速，而且對(duì)每種設(shè)備必須分別進(jìn)行規(guī)定。

表7.2 接觸網(wǎng)支柱的荷載情況

注 1) 見圖7.4。

就橫跨支柱、橫梁的設(shè)置，中心錨結(jié)支柱和錨柱而言，這些荷載必須按上述原則予以組合。若想把實(shí)際所有的相應(yīng)組合都包括進(jìn)來則超出了本書的范圍�！”仨毟鶕�(jù)給定的荷載情況和特定應(yīng)用情況出現(xiàn)的荷載導(dǎo)致的力來確定支柱的容量。設(shè)計(jì)方法和變化的設(shè)計(jì)因素將影響結(jié)果。

7.3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料

供接觸網(wǎng)支持裝置選擇的支柱類型很多，如圖7.5所示，桁架鋼支柱有4條柱腿，這些柱腿為角形截面并采用交叉支撐。其強(qiáng)度完全適合于所要求的荷載情況。德國鐵路股份公司使用的支柱系列的尺寸從底部為800mm×600mm和角形截面為∠80×8開始直到底部為1600mm×2000mm和角形截面為∠150×14止。它們被用作線路區(qū)間的錨柱和橫跨支柱。

雙槽鋼支柱(圖7.6) 是由兩根U型槽鋼組成，它們每隔500mm就用扁鋼帶連接，沿豎直方向逐漸變細(xì)。使用最多的槽鋼是[100、[120、[140和[160型。雙槽鋼支柱的特點(diǎn)是兩個(gè)軸的彎矩容量是不同的。因此，它們主要用于區(qū)間無張力補(bǔ)償裝置的支撐場(chǎng)所。

許多架空線路設(shè)備使用H形鋼柱，它們即使無庫存也很容易買到。缺點(diǎn)是和其強(qiáng)度相比，重量相對(duì)大些。另外，這種類型的支柱撓度比雙槽鋼支柱大，而撓度常支配著支柱的容量，并且從它本身承受的荷載角度看，它要求比需要的橫梁更重些，此外它們的抗扭強(qiáng)度小，這就限制其作為雙腕臂支柱使用。

圖7.5 架空接觸網(wǎng)的桁架鋼支柱