CN105691243B - 铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法。接触悬挂类型繁多、集中荷载分布不均、线路情况复杂直接影响吊弦预配精度，且不同悬挂类型的吊弦预配项目，预配方法不统一，操作繁琐，现场试验周期长。本发明将多种类型接触网吊弦的预配过程标准化，通过获取设计线路相关数据、设计线路竖曲线因素数据和吊弦预配测量数据；输入设计线路相关数据，输入设计线路竖曲线因素数据用于预配补偿计算，输入吊弦预配测量数据，根据接触网不同工况类型建立不同的计算模型，构建整体刚度矩阵和荷载矩阵，组合形成多维线性方程组，求解获得初始吊弦预配计算结果。本发明可操作性强、方法集成度高、计算速度快，适用于刚性和柔性整体吊弦的预配。

Description

铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法

技术领域

本发明属于铁路接触网技术领域，具体涉及一种铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法。

背景技术

接触网是为电气化铁路机车供电的重要固定设施，其工作情况关系到弓网受流状态，直接影响列车运行的安全性及稳定性。目前，电气化铁路普遍采用的架空柔性接触网悬挂方式，其类型有简单链型悬挂和弹性链型悬挂，而吊弦是接触网悬挂系统中重要的组成部分，其将接触线悬挂在承力索上，除了承担将接触线自重及附加负载传递到承力索的基本作用外，还承担着控制接触线与轨面间距离、接触线坡度、平顺度等参数满足设计要求等重要作用，上述参数将直接影响弓网受流状态。

随着电气化铁路运行安全和施工精度等要求不断提高，如今接触悬挂采用的吊弦主要是不可调节的整体吊弦，根据结构不同又分为刚性吊弦和柔性吊弦，其施工工艺和安装调整方法均不相同。不同悬挂类型的项目往往要采用不同类型的吊弦预配方法，将带来操作过程繁琐、现场试验周期长等情况；如果吊弦计算精度差，将带来大量的经济损失和施工调整，因此设计高精度、多工况、适用性强的吊弦预配方法，将是现场整体吊弦加工、调整和施工的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法，在保证高计算精度的前提下，统一考虑多种接触悬挂形式的吊弦预配过程，使吊弦预配方法标准化、规范化。

本发明所采用的技术方案是：

铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

第一步：获取设计线路相关数据，包括接触网悬挂类型，以及不同接触网悬挂类型对应的基本参数、设计参数和吊弦类型；

第二步：依据线路纵断面资料，获取设计线路竖曲线因素数据；

第三步：针对线路实际情况，对一个锚段内的线路数据和接触网数据进行实际测量，获取吊弦预配测量数据；

第四步：吊弦预配计算：

（1）输入设计线路相关数据；

（2）输入设计线路竖曲线因素数据，依据线路里程位置，确定竖曲线在锚段中的影响范围，并读取竖曲线因素用于进行吊弦预配补偿计算；

（3）输入吊弦预配测量数据，采用索网找形法建立适用于不同吊弦预配计算的通用模型，构建整体刚度矩阵，获取节点及单元的荷载分布，结合整体刚度矩阵和荷载矩阵形成多维线性方程组，通过高斯-赛德尔法进行求解，获得初始吊弦预配计算结果；

（4）对初始吊弦预配计算结果进行结构高度、线路曲线因素、竖曲线因素和拉出值的修正计算，获得最终吊弦预配计算结果。

第一步中，接触网悬挂类型包括简单链型悬挂和弹性链型悬挂；

（1）结构参数：承力索张力、接触线张力、承力索线密度、接触线线密度、普通吊弦线密度、普通吊弦线夹重量、普通吊弦线夹长度；

（2）几何参数：简单链型悬挂定位点与相邻吊弦间距；

（3）吊弦类型：包括刚性吊弦和柔性吊弦。

弹性链型悬挂录入参数包括：

（1）结构参数：承力索张力、接触线张力、弹性吊索张力、承力索线密度、接触线线密度、普通吊弦线密度、弹性吊弦线密度、普通吊弦线夹重量、弹性吊弦线夹重量、弹性吊索线夹重量、普通吊弦线夹长度、弹性吊弦线夹长度；

（2）几何参数：弹性吊索上部跨距、弹性吊索下部跨距、弹性链型悬挂定位点一侧第一和第二吊弦间距、定位点与相邻吊弦间距；

（3）吊弦类型：包括刚性吊弦和柔性吊弦。

第二步中，设计线路竖曲线因素数据包括竖曲线变坡点里程、竖曲线长度、竖曲线半径和竖曲线圆心位置；

线路竖曲线因素数据以设计线路竖曲线因素表的形式输入。

第三步中，吊弦预配测量数据包括线路数据和接触网数据

（1）线路数据包括：车站或区间名称、测量人、测量时间、曲线半径、外轨超高；

（2）接触网数据包括：锚段号、锚段类型、下锚类型、支柱编号、支柱里程、大里程侧跨距、腕臂类型、实测拉出值、实测承力索高度、理论导高、跨中吊弦类型和中心锚结情况；

吊弦预配测量数据以吊弦预配测量表的形式批量输入。

第四步中，初始吊弦预配计算结果为不考虑结构高度、线路曲线、线路竖曲线和拉出值条件下的吊弦计算长度；

最终吊弦预配计算结果包括：补偿计算后的吊弦长度、吊弦下料长度、吊弦距小里程支柱距离和吊弦间距。

本发明具有以下优点：

1、吊弦预配输入数据标准化，数据输入模板适用于多种类型线路情况；

2、适用于国内外普遍采用的多种接触网悬挂形式（简单链型悬挂和弹性链型悬挂）的吊弦预配，统一考虑多种接触悬挂形式的吊弦预配过程，使吊弦预配方法标准化、规范化；

3、可操作性强、方法集成度高，适用于刚性和柔性整体吊弦的预配，并兼顾多种类型的锚段关节、电分相和下锚形式的吊弦预配；

4、采用索网找形法，充分考虑跨距之间的耦合关系，使得一个锚段内的吊弦都相互关联，并考虑集中荷载（电连接、绝缘子、各类线夹和中心锚结等）对吊弦长度的影响，有效提高计算精度；

5、预配可进行批量数据输入计算，输出批量结果数据文件，计算速度快、精度高、施工调整量低，并直接输出吊弦下料长度，简化了吊弦制作和施工过程，极大地缩短了施工周期，并降低了人工成本。

附图说明

图1 为本发明的吊弦预配系统流程图；

图2 为本发明的吊弦预配测量表模板；

图3 为本发明的线路竖曲线因素表模板；

图4 为本发明的简单链型悬挂计算模型；

图5 为本发明的简单链型悬挂锚段关节处计算模型；

图6 为本发明的简单链型悬挂电分相处计算模型；

图7 为本发明的弹性链型悬挂计算模型；

图8 为本发明的弹性链型悬挂锚段关节处计算模型；

图9 为本发明的弹性链型悬挂电分相处计算模型；

图10 为本发明的吊弦计算长度结果表；

图11 为本发明的吊弦下料长度结果表；

图12 为本发明的吊弦距小里程支柱距离结果表；

图13 为本发明的每跨吊弦间距结果表。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法，适用于简单链型悬挂和弹性链型悬挂，兼顾刚性和柔性吊弦的多工况、高精度要求，具体由以下步骤实现：

第一步：获取设计线路相关数据，包括接触网悬挂类型，以及不同接触网悬挂类型对应的结构参数、几何参数和吊弦类型。

接触网悬挂类型包括简单链型悬挂和弹性链型悬挂；

简单链型悬挂录入参数包括：

（1）结构参数：承力索张力、接触线张力、承力索线密度、接触线线密度、普通吊弦线密度、普通吊弦线夹重量、普通吊弦线夹长度；

（2）几何参数：简单链型悬挂定位点与相邻吊弦间距；

（3）吊弦类型：包括刚性吊弦和柔性吊弦。

弹性链型悬挂录入参数包括：

（1）结构参数：承力索张力、接触线张力、弹性吊索张力、承力索线密度、接触线线密度、普通吊弦线密度、弹性吊弦线密度、普通吊弦线夹重量、弹性吊弦线夹重量、弹性吊索线夹重量、普通吊弦线夹长度、弹性吊弦线夹长度；

（2）几何参数：弹性吊索上部跨距、弹性吊索下部跨距、弹性链型悬挂定位点一侧第一和第二吊弦间距、定位点与相邻吊弦间距；

（3）吊弦类型：包括刚性吊弦和柔性吊弦。

第二步：依据线路纵断面资料，获取设计线路竖曲线因素数据。设计线路竖曲线因素数据包括变坡点里程（m）、竖曲线长度（m）、竖曲线半径（m）、竖曲线圆心位置（轨平面上“0”或下“1”）。

第三步：针对线路实际情况，对一个锚段内的线路数据和接触网数据进行实际测量，获取吊弦预配测量数据。

（1）线路数据包括：车站或区间名称、测量人、测量时间、曲线半径、外轨超高；

（2）接触网数据包括：锚段号、锚段类型、下锚类型、支柱编号、支柱里程、大里程侧跨距、腕臂类型、实测拉出值、实测承力索高度、理论导高、跨中吊弦类型和中心锚结情况；

第四步：吊弦预配计算：

（1）输入设计线路相关数据；

（2）输入设计线路竖曲线因素数据，依据线路里程确定竖曲线在锚段中的影响范围进行吊弦预配补偿计算。

线路竖曲线因素数据以设计线路竖曲线因素表的形式输入。

（3）输入吊弦预配测量数据，采用索网找形法建立适用于不同吊弦预配计算的通用模型，构建整体刚度矩阵，获取节点及单元的荷载分布，结合整体刚度矩阵和荷载矩阵形成多维线性方程组，通过高斯-赛德尔法进行求解，获得初始吊弦预配计算结果。

吊弦预配测量数据以吊弦预配测量表的形式批量输入。

简单链型悬挂吊弦预配时，一般区段建立如图4所示的计算模型，按设计要求在相应位置会考虑横向电连接、中心锚结等集中荷载的影响；锚段关节区段建立如图5所示的计算模型，按设计要求在相应位置考虑关节电连接、绝缘子等集中荷载的影响；电分相区段建立如图6所示的计算模型，按设计要求在相应位置考虑关节电连接、绝缘子等集中荷载的影响。

弹性链型悬挂吊弦预配时，一般区段建立如图7所示的计算模型，按设计要求在相应位置会考虑横向电连接、中心锚结等集中荷载的影响；锚段关节区段建立如图8所示的计算模型，按设计要求在相应位置考虑关节电连接、绝缘子等集中荷载的影响，电分相区段建立如图9所示的计算模型，按设计要求在相应位置考虑关节电连接、绝缘子等集中荷载的影响。

（4）对初始吊弦预配计算结果进行结构高度、线路曲线因素、竖曲线因素和拉出值的修正计算，获得最终吊弦预配计算结果。

最终吊弦预配计算结果包括吊弦计算长度、吊弦下料长度、吊弦距小里程支柱距离和吊弦间距，以电子表格文件批量输出：

（1）吊弦计算长度（m）如图10所示，其中含有电连接位置、中心锚结位置；

（2）吊弦下料长度（m）如图11所示，其中含有下料预留长度信息；

（3）吊弦距小里程支柱距离（m）如图12所示，其中包含每个跨距中吊弦距小里程支柱的距离；

（4）吊弦间距（m）如图13所示，其中包含每个跨距中吊弦间的距离，以及每个跨距中离支柱最近的吊弦距支柱的距离。

吊弦预配计算采用索网找形法，充分考虑跨距之间的耦合关系，使得一个锚段内的吊弦都相互关联，并充分考虑电连接、绝缘子和中心锚结等集中荷载的影响。

预配计算后：

（1）在吊弦预配车间内进行吊弦预配制作：考虑到整体吊弦的类型（刚性或柔性），采用不同吊弦预配平台进行现场预制，并标明预制吊弦在实际线路中的位置。

（2）现场安装调试，依据预制吊弦位置标号进行现场安装，加载线索张力并调整定位器至设计位置，以一个锚段为一个安装调整单元，逐个锚段进行预制吊弦安装调整，最终完成整条线路的吊弦安装。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

第一步：获取设计线路相关数据，包括接触网悬挂类型，以及不同接触网悬挂类型对应的基本参数、设计参数和吊弦类型；

第二步：依据线路纵断面资料，获取设计线路竖曲线因素数据；

第三步：针对线路实际情况，对一个锚段内的线路数据和接触网数据进行实际测量，获取吊弦预配测量数据；

第四步：吊弦预配计算：

（1）输入设计线路相关数据；

（2）输入设计线路竖曲线因素数据，依据线路里程位置，确定竖曲线在锚段中的影响范围，并读取竖曲线因素用于进行吊弦预配补偿计算；

线路竖曲线因素数据以设计线路竖曲线因素表的形式输入；

输入吊弦预配测量数据，采用索网找形法建立适用于不同吊弦预配计算的通用模型，构建整体刚度矩阵，获取节点及单元的荷载分布，结合整体刚度矩阵和荷载矩阵形成多维线性方程组，通过高斯-赛德尔法进行求解，获得初始吊弦预配计算结果；

吊弦预配测量数据以吊弦预配测量表的形式批量输入；

（4）对初始吊弦预配计算结果进行结构高度、线路曲线因素、竖曲线因素和拉出值的修正计算，获得最终吊弦预配计算结果。

2.根据权利要求1所述的铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法，其特征在于：

第一步中，接触网悬挂类型包括简单链型悬挂和弹性链型悬挂，简单链型悬挂录入参数包括：

（1）结构参数：承力索张力、接触线张力、承力索线密度、接触线线密度、普通吊弦线密度、普通吊弦线夹重量、普通吊弦线夹长度；

几何参数：简单链型悬挂定位点与相邻吊弦间距；

吊弦类型：包括刚性吊弦和柔性吊弦；

弹性链型悬挂录入参数包括：

（1）结构参数：承力索张力、接触线张力、弹性吊索张力、承力索线密度、接触线线密度、普通吊弦线密度、弹性吊弦线密度、普通吊弦线夹重量、弹性吊弦线夹重量、弹性吊索线夹重量、普通吊弦线夹长度、弹性吊弦线夹长度；

（2）几何参数：弹性吊索上部跨距、弹性吊索下部跨距、弹性链型悬挂定位点一侧第一和第二吊弦间距、定位点与相邻吊弦间距；

（3）吊弦类型：包括刚性吊弦和柔性吊弦。

3.根据权利要求1所述的铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法，其特征在于：

第二步中，设计线路竖曲线因素数据包括竖曲线变坡点里程、竖曲线长度、竖曲线半径和竖曲线圆心位置；

线路竖曲线因素数据以设计线路竖曲线因素表的形式输入。

4.根据权利要求1所述的铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法，其特征在于：

第三步中，吊弦预配测量数据包括线路数据和接触网数据

（1）线路数据包括：车站或区间名称、测量人、测量时间、曲线半径、外轨超高；

（2）接触网数据包括：锚段号、锚段类型、下锚类型、支柱编号、支柱里程、大里程侧跨距、腕臂类型、实测拉出值、实测承力索高度、理论导高、跨中吊弦类型和中心锚结情况；

吊弦预配测量数据以吊弦预配测量表的形式批量输入。

5.根据权利要求1所述的铁路多类型接触网吊弦的精确预配方法，其特征在于：

第四步中，初始吊弦预配计算结果为不考虑结构高度、线路曲线、线路竖曲线和拉出值条件下的吊弦计算长度；

最终吊弦预配计算结果包括：补偿计算后的吊弦长度、吊弦下料长度、吊弦距小里程支柱距离和吊弦间距。