7.1.1 簡介

接觸網承受著各種荷載。導線、零部件、絕緣子和支持裝置的自重作用持久并且可根據技術數據和尺寸對其進行精確計算。還有導線張力的作用，不過在未安裝自動張力補償裝置情況下張力大小取決于導線的溫度。那些沒有安裝在隧道或其他防護區內的接觸網將暴露在露天環境中，要時時承受因施加于導線和結構部件的風力而增加的沉重荷載以及導線覆冰荷載。這些荷載可通過長期天氣觀測所記錄的統計估量值來確定。風和冰是隨機的分布函數，它們發生的頻率可用概率統計定律來解釋，見參考文獻 [7.1]。在施工和維修期間，接觸網還要承受額外的荷載，即必須承受那些由保障人身安全的結構所致的荷載。設計荷載的技術規范包括施工和維修荷載的附加因素。

7.1.2 固定荷載

結構、零部件和導線的自重是沿垂直方向作用，而在水平連接點處，由導線張力造成的荷載則沿水平方向作用。自重與導線的溫度無關，而是與設備的尺寸有關。在設備的使用期限內，它們僅隨接觸線的磨損而變化。接觸線和承力索采用自動張力補償時，其張力近似恒定。而在導線和絞線無補償下錨時，其張力的大小取決于導線的溫度，張力的變化是環境溫度、電流負荷和冰荷載 (若有的話) 的函數。結構設計必須考慮導線上所產生的最大張力。

這種垂直荷載等于 (參見第5.1.3.2節的內容)

式中 li，li+1——與該支持裝置相鄰跨的跨距;

NNi——該支持裝置的高度;

H——水平方向的導線張力。

水平方向的導線拉力可通過導線的拉力及其橫截面來計算。根據幾何尺寸還可確定該支持裝置處的水平荷載。這些分力的確定參見第5.1.3.2節的內容。對線路曲線半徑為R且相鄰跨距為li和li+1的支持裝置來說：

式中 bi——支持裝置處的拉出值。

7.1.3 變化荷載

7.1.3.1 概述

由氣候條件造成的變化荷載要加到固定荷載上。整個接觸網暴露在露天環境中。在許多地區，包括中歐和北歐、俄國、中國北方、日本和北美洲，導線除受到風的作用之外，還會覆裹冰層。極端的氣候條件造成了接觸網的最大荷載。

7.1.3.2 風荷載

風荷載是由風的速度決定的，風速隨時間和地點而變化，尤其會隨著地面高度增加而增大，其公式為

式中 h——距地面的高度;

α——粗糙度參數;

v10——距地面10m高度處的參考風速。

圖7.1 根據標準ENV1991-2-4繪制的德國風區圖

參考風速值

地區1 24m/s

地區2 28m/s

地區3 32m/s

地區4 33m/s

按照輸電線路采用的標準 [7.1] 和四類地形的分類，氣象風速可判斷如下：

——A類： 風吹過的區域為廣闊的水面，平坦的海灘和沙漠。

——B類： 障礙物不多的開闊地勢，例如，樹和建筑物不多的田野。

——C類： 有許多小障礙物，如樹籬、樹和建筑物的地區。

——D類： 建筑物或多或少林立和/或樹木茂盛的城郊地區。

就這些地形類型而言，指數α可分別取0.12、0.16、0.22和0.28，見[7.1]。式(7.3)采用的風速值是在10min或1h周期內求出的平均值。請查閱[7.2]，以便按地區確定風速的設計值。

實際上，接觸網設備的設計要參考輸電線路和土木工程的標準。圖7.1為 [7.3] 繪制的德國風區和風速參考值。德國可分為四個風區，風速值涉及10min的平均周期以及50年的重現期。

根據這些基本假設可推導出設計風速vR。在設計時，要區別對列車運行無任何影響的風荷載與在極端條件下對支持裝置不會產生危害的可能產生的風荷載。這尤其適用于那些強風發生地區，例如颶風地區，作為一個例子，DB AG(德國鐵路股份公司)為其傳統網絡設計的各種接觸網在風速高達26m/s時均可以正常運行。在沿海地區，預期為高風速，設計風速采用29m/s。就高速線路而言，部分路徑處在高架橋上，采用的風速值為37m/s。

根據設計風速vR，空氣動力學的風壓為

式中 γ——空氣密度，通常為1.25kg·m-3。

通過風壓可確定諸如導線、腕臂和支柱之類構件上的風荷載。接觸網跨距為l時，相鄰支持裝置各方承受的風荷載為