CN114013343A - 一种铁路牵引网系统的设计方法、装置及处理设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种铁路牵引网系统的设计方法、装置及处理设备，根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值；对应标准受电弓尺寸的最大受风偏移值计算获得第一拉出值和第二拉出值，根据第一拉出值和第二拉出值对铁路牵引网系统进行合理设计，从而解决了不同地域受电弓尺寸不统一的问题，使该铁路牵引网系统能够兼容不同受电弓尺寸，列车运行时受电弓能够在同一接触网上可靠取流，优化了该铁路牵引网系统的通用性。

Description

一种铁路牵引网系统的设计方法、装置及处理设备

技术领域

本公开涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种铁路牵引网系统的设计方法、装置及处理设备。

背景技术

铁路交通是互联互通的基本承载，国际上的受电弓尺寸多种多样，世界各国列车受电弓尺寸也不尽不同，各国的弓网系统技术各成体系，在一定程度上阻碍了不同国家间的铁路电气化联通。

另外，受电弓在运行时是上下和左右摆动的，即存在受电弓动态包络线，不同地域对受电弓动态包络线的要求也不一致，且接触网也会在受风作用下偏离起始位置，因而如何对铁路牵引网系统进行合理设计，以使铁路牵引网系统能够兼容不同受电弓尺寸，列车运行时受电弓能够在同一接触网上可靠取流成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种铁路牵引网系统的设计方法、装置及处理设备，解决了不同地域受电弓尺寸不统一的问题，使该铁路牵引网系统能够兼容不同受电弓尺寸，列车运行时受电弓能够在同一接触网上可靠取流，优化了该铁路牵引网系统的通用性。

第一方面，本公开提供了一种铁路牵引网系统的设计方法，包括：

根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值；

根据所述最大受风偏移值、链形悬挂当量系数、接触线单位长度风荷载、接触线支柱跨距、接触线额定张力和接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取单线段接触线的一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第一拉出值，以及获取所述单线段接触线的另一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第二拉出值；其中，拉出值约束条件包括所述第一拉出值等于所述第二拉出值；

根据所述第一拉出值和所述第二拉出值对所述铁路牵引网系统进行设计。

可选地，在根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值之前，还包括：

确定铁路标准轨、铁路宽轨和铁路窄轨的同侧轨为基准轨；

根据铁路宽轨轨距和铁路窄轨轨距的平均值确定铁路虚拟轨所在位置；

确定所述基准轨和所述铁路虚拟轨的中心线为所述受电弓中心参考线。

可选地，还包括：

根据所述最大受风偏移值和所述受电弓中心参考线至所述铁路宽轨中心线的距离获取第一拉出值最值，以及获取第二拉出值最值；其中，所述拉出值约束条件还包括所述第一拉出值小于等于所述第一拉出值最值，以及所述第二拉出值小于等于所述第二拉出值最值。

可选地，确定所述最大受风偏移值与所述距离的差值为所述第一拉出值最值和所述第二拉出值最值。

可选地，所述单线段接触线的两端悬挂点分别位于所述受电弓中心参考线的两侧；

所述铁路牵引网系统的设计方法还包括：

获取第一接触线支柱跨距；

根据所述最大受风偏移值、所述链形悬挂当量系数、所述接触线单位长度风荷载、所述第一接触线支柱跨距、所述接触线额定张力和所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取所述第一拉出值，以及获取所述第二拉出值。

可选地，所述第一拉出值和所述第二拉出值满足如下计算公式：

其中，a₁表示所述第一拉出值，a₂表示所述第二拉出值，b_jmax表示所述最大受风偏移值，m表示所述链形悬挂当量系数，P_j表示所述接触线单位长度风荷载，l₁表示所述第一接触线支柱跨距，T_j表示所述接触线额定张力，γ_j表示所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度。

可选地，所述单线段接触线的两端悬挂点位于所述受电弓中心参考线的同侧；

所述铁路牵引网系统的设计方法还包括：

获取第二接触线支柱跨距和所述接触线的曲线半径；

根据所述最大受风偏移值、所述链形悬挂当量系数、所述接触线单位长度风荷载、所述第二接触线支柱跨距、所述接触线额定张力、所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度和所述接触线的曲线半径获取所述第一拉出值，以及获取所述第二拉出值。

可选地，所述第一拉出值和所述第二拉出值满足如下计算公式：

其中，a₁表示所述第一拉出值，a₂表示所述第二拉出值，b_jmax表示所述最大受风偏移值，m表示所述链形悬挂当量系数，P_j表示所述接触线单位长度风荷载，l₂表示所述第二接触线支柱跨距，T_j表示所述接触线额定张力，γ_j表示所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度，R表示所述接触线的曲线半径。

第二方面，本公开实施例一种铁路牵引网系统的设计装置，包括：

受风偏移获取模块，用于根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值；

拉出值获取模块，用于根据所述最大受风偏移值、链形悬挂当量系数、接触线单位长度风荷载、接触线支柱跨距、接触线额定张力和接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取单线段接触线的一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第一拉出值，以及获取所述单线段接触线的另一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第二拉出值；其中，拉出值约束条件包括所述第一拉出值等于所述第二拉出值；

设计模块，用于根据所述第一拉出值和所述第二拉出值对所述铁路牵引网系统进行设计。

第三方面，本公开实施例还提供了一种处理设备，包括处理器和存储器，所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，执行如第一方面所述的铁路牵引网系统的设计方法的步骤。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例公开的铁路牵引网系统的设计方法根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值；根据最大受风偏移值、链形悬挂当量系数、接触线单位长度风荷载、接触线支柱跨距、接触线额定张力和接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取单线段接触线的一端悬挂点相对于受电弓中心参考线的第一拉出值，以及获取单线段接触线的另一端悬挂点相对于受电弓中心参考线的第二拉出值，其中约定拉出值约束条件为第一拉出值等于第二拉出值。由此，本公开实施例利用对应标准受电弓尺寸的最大受风偏移值计算获得第一拉出值和第二拉出值，根据第一拉出值和第二拉出值对铁路牵引网系统进行合理设计，从而解决了不同地域受电弓尺寸不统一的问题，使该铁路牵引网系统能够兼容不同受电弓尺寸，列车运行时受电弓能够在同一接触网上可靠取流，优化了该铁路牵引网系统的通用性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种铁路牵引网系统的设计方法流程图；

图2是本公开实施例提供的一种符合欧洲标准尺寸的受电弓示意图；

图3是本公开实施例提供的一种铁路牵引网系统的设计示意图；

图4是本公开实施例提供的另一种铁路牵引网系统的设计示意图；

图5为本公开实施例提供的一种铁路轨道布置示意图；

图6为本公开实施例提供的一种铁路牵引网系统的设计装置的结构示意图；

图7为本公开实施例提供的一种处理设备的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种铁路牵引网系统的设计方法流程图。铁路牵引网系统的设计方法可以应用在需要对铁路牵引网系统进行设计的应用场景，可以由本公开实施例提供的铁路牵引网系统的设计装置执行。如图1所示，铁路牵引网系统的设计方法包括：

S101、根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值。

不同地域受电弓尺寸不统一，国际铁路联盟(UIC)发布的《国际联运用电力机车和牵引单元受电弓应遵循的条件》(UIC 608)、《欧洲铁路弓网兼容的受流技术参数标准》(EN50367)、中国《轨道交通受流系统受电弓与接触网相互作用准则》(TB/T 3271)等都规定了受电弓的尺寸，铁路牵引网系统要兼容各国受电弓尺寸，需要先确定合适的受电弓尺寸。

通过分析国内外受电弓参数标准，由于《欧洲铁路弓网兼容的受流技术参数标准》(EN 50367)中的受电弓参数对弓网关系的要求最为苛刻，且兼容其它受电弓的几何尺寸，因此采用欧标EN 50367标准受电弓尺寸的相关规定进行计算。图2是本公开实施例提供的一种符合欧洲标准尺寸的受电弓示意图。如图2所示，欧标EN 50367中受电弓的弓头宽度d₂为1600mm，受电弓的弓头带电体宽度d₁为1200mm，即受电弓半宽为600mm，小于TB/T 3271中1450mm宽度要求。

图3是本公开实施例提供的一种铁路牵引网系统的设计示意图，如图3所示，受电弓中心参考线OO’为直线时，接触线1受到来自F方向的风的作用后，示例性地，接触线1产生顺风方向偏移，接触线1在垂直荷载和水平风负载作用下，垂直荷载指接触线1自身的重力，接触线1由初始A点位置偏移至B点位置。当接触线1距受电弓中心参考线OO’距离最大时，该距离即为接触线1最大受风偏移值b_jmax，接触线1第一悬挂点C与参考中心线OO’的距离为第一拉出值a₁，接触网第二悬挂点D与参考中心线OO’的距离为第二拉出值a₂，最大受风偏移值b_jmax与接触网悬挂点C和D处的拉出值a₁和a₂密切相关。两根悬挂接触线1支柱的间距为第一接触线支柱跨距l₁，与拉出值a₁和a₂密切相关，一般可以在设计接触线1的标准中选取，即不同铁路线路曲线半径对应一个最大支柱跨距l₁。

图4是本公开实施例提供的另一种铁路牵引网系统的设计示意图。如图4所示，受电弓中心参考线OO’为曲线，来自F方向的风作用在接触线上时，示例性地，接触线1产生顺风方向偏移，接触线1在垂直荷载和水平风负载F作用下，垂直荷载指接触线1自身的重力，接触线1由初始A点位置偏移至B点位置，当接触线1距受电弓中心参考线OO’距离最大时，该距离即为接触线1最大受风偏移值b_jmax，接触线1第一悬挂点C与参考中心线OO’的距离为第一拉出值a₁，接触网第二悬挂点D与参考中心线OO’的距离为第二拉出值a₂，最大受风偏移值b_jmax与接触线1悬挂点C和D处的拉出值a₁和a₂密切相关。两根悬挂接触线1支柱的间距为第二接触线1支柱跨距l₂，与拉出值a₁和a₂密切相关，一般可以在设计接触线1的标准中选取，即不同铁路线路曲线半径对应一个最大支柱跨距l₂。

需要说明的是，图3和图4中仅示例性地示意出了自然风和接触线1偏移的一种方向，实际铁路设计中由于风的方向不同导致接触线1偏移方向不同，本公开实施例对此不作限定。

受电弓在摆动到动态包络线最大值时，且在最大受风作用下，接触线1偏移值不能超过受电弓半宽，以保证列车运行时正常受电。标准尺寸受电弓对应的动态包络线的横向最大偏移值取250mm，在受电弓半宽600mm的条件下，得到本公开铁路牵引网系统的接触线1最大受风偏移值b_jmax为350mm，即标准尺寸受电弓的弓头带电体半宽与动态包络线的横向最大偏移值的差值等于接触线1相对于受电弓中心参考线OO’的最大受风偏移值b_jmax。

图5为本公开实施例提供的一种铁路牵引网系统布置示意图。可选地，在根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线1相对于受电弓中心参考线OO’的最大受风偏移值b_jmax之前，还可以确定铁路标准轨4、铁路宽轨5和铁路窄轨3的同侧轨为基准轨2；根据铁路宽轨5轨距和铁路窄轨3轨距的平均值确定铁路虚拟轨所在位置；确定所述基准轨2和所述铁路虚拟轨的中心线为所述受电弓中心参考线OO’。

国际上目前有铁路标准轨4、铁路宽轨5和铁路窄轨3三种不同轨距的铁路，其中铁路标准轨轨距1435mm，比铁路标准轨宽的轨距为铁路宽轨5，比铁路标准轨窄的轨距为铁路窄轨3，铁路宽轨5轨距和铁路窄轨3轨距分别为1600mm和1067mm。

为了解决国际联运中不同轨距的兼容性问题，行之有效的方案是采用套轨线路。套轨是将不同轨距的两条线路共线，不同轨距线路共用枕木和路基相互嵌套，不同轨距的列车可以经过套轨线路往返于两国口岸站，避免再建一条平行铁路，能节省大量土地资源和建设费用。由于各国电气化铁路供电制式不同，目前国内开通运营的套轨铁路均为非电气化铁路。

目前已经研制成功交直流双制式机车，可以在直流制式和交流制式接触网上实现自由切换，这为不同国家间的铁路电气化联通提供了可能。

具体地，如图5所示，接触网1采用全补偿简单链形悬挂，本公开将同一线路三种不同轨距共用一侧的钢轨定义为基准轨2。考虑受电弓需要同时兼顾最大轨距和最小轨距，以宽轨5和窄轨3平均值的中心线，即距离基准轨(1600+1067)÷2÷2＝666.75mm的直线，定义为受电弓参考中心线OO’，受电弓参考中心线OO’作为接触网布置的参照线。由于在计算第一拉出值a₁和第二拉出值a₂时采用受电弓参考中心线OO’作为接触网布置的参照线，因此该铁路牵引网系统可以兼容窄轨3、标准轨4和宽轨5的轨距，避免了各国铁路轨距不统一的问题，保证铁路牵引网系统的通用性。

设置1067mm、1600mm及1435mm三种轨距，集窄轨3、宽轨5和标准轨4一体的共用电气化铁路，由于套轨区段的各轨线路中心线组成平行的三条直线，因此不同轨距运行时机车受电弓中心线不会重叠。但接触线1为避免刮弓、断电和拉弧等故障，只能提供一路接触线1与各受电弓进行接触，且需要保证该接触线1能兼顾各受电弓的受电范围。本公开实施例将标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度d₁、标准尺寸受电弓对应的动态包络线的横向最大偏移值和接触线1的最大受风偏移值b_jmax作为输入条件进行设定，示例性地，通过分析和计算受电弓中心线间距、气象条件和线路条件，最终输出接触线1拉出值a₁和a₂布置方式，保证任何轨距的机车运行时能够在同一接触网上可靠取流。

S102、根据最大受风偏移值、链形悬挂当量系数、接触线单位长度风荷载、接触线支柱跨距、接触线额定张力和接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取单线段接触线的一端悬挂点相对于受电弓中心参考线的第一拉出值，以及获取单线段接触线的另一端悬挂点相对于受电弓中心参考线的第二拉出值；其中，拉出值约束条件包括第一拉出值等于第二拉出值。

具体地，结合图3和图4，根据最大受风偏移值b_jmax以及接触线1的相关参数获取单线段接触线1的一端悬挂点C相对于受电弓中心参考线OO’的第一拉出值a₁，以及获取所述单线段接触线1的另一端悬挂点D相对于受电弓中心参考线OO’的第二拉出值a₂，接触线1的相关参数包括链形悬挂当量系数、接触线1单位长度风荷载、接触线1支柱跨距l₁和l₂、接触线1额定张力和接触线1支柱在接触线1水平面处的挠度。其中，作为本公开铁路牵引网系统的设计约束条件，第一拉出值a₁需等于第二拉出值a₂。

可选地，铁路牵引网系统的设计方法还包括：根据所述最大受风偏移值b_jmax和所述受电弓中心参考线OO’至所述铁路宽轨5中心线的距离获取第一拉出值最值，以及获取第二拉出值最值；其中，所述拉出值约束条件还包括所述第一拉出值a₁小于等于所述第一拉出值最值，以及所述第二拉出值a₂小于等于所述第二拉出值最值。

具体地，如图5所示，铁路宽轨5中心线与基准轨距离为800mm，铁路窄轨3中心线与基准轨距离为533.5mm，受电弓参考中心线OO’与基准轨距离为666.75mm，因此，受电弓参考中心线OO’至铁路宽轨5和铁路窄轨3的中心线距离均为133.25mm。根据最大受风偏移值b_jmax和受电弓中心参考线OO’至铁路宽轨5中心线的距离，获取第一拉出值最值和第二拉出值最值。其中，第一拉出值a₁小于等于第一拉出值最值，第二拉出值a₂小于等于所述第二拉出值最值。

可选地，确定所述最大受风偏移值b_jmax与所述距离的差值为所述第一拉出值最值和所述第二拉出值最值。

具体地，根据最大受风偏移值350mm与受电弓中心参考线OO’至铁路宽轨中心线的距离133.25mm的差值，得到第一拉出值最值和第二拉出值最值为216.75mm。由此，第一拉出值a1和第二拉出值a₂取最大值216.75mm时，最大拉出值与受电弓中心参考线OO’至铁路窄轨中心线的距离133.25mm之和仍小于等于最大受风偏移值350mm，保证任何轨距的列车运行时弓网均能良好受流。

需要说明的是，图5中示例性地设置受电弓中心参考线OO’为直线，当受电弓中心参考线OO’为曲线时，如图4所示，受电弓中心线OO’与线路中心线在曲线处不在一个位置，差了一个曲线超高导致的值。但是对于同一位置的三种轨距，由于曲线超高是固定的，受电弓中心参考线OO’与线路中心线的差值都是一致的。第一拉出值a₁、第二拉出值a2和最大受风偏移值b_jmax都是以受电弓中心参考线OO’为参考的值，计算也是以受电弓中心参考线OO’为参考点进行计算，受电弓中心参考线OO’至铁路宽轨5、铁路标准轨4和铁路窄轨3的中心线距离仍为133.25mm，仍能满足接触线1最大受风偏移值不能大于350mm的要求。因此当受电弓中心参考线OO’为曲线时，受电弓中心参考线OO’位置的确定、第一拉出值a₁、第二拉出值a₂和最大受风偏移值b_jmax的取值与受电弓中心参考线OO’为直线时相同，这里不再赘述。由此，本公开铁路牵引网系统利用第一拉出值最值和第二拉出值最值对拉出值进行限定，保证在窄轨3上运行的列车仍能保证最大受风偏移值b_jmax小于等于350mm。

可选地，如图3所示，所述单线段接触线1的两端悬挂点C和D分别位于所述受电弓中心参考线OO’的两侧；

所述铁路牵引网系统的设计方法还包括：

获取第一接触线1支柱跨距l₁；

根据所述最大受风偏移值b_jmax、链形悬挂当量系数、接触线1单位长度风荷载、接触线1支柱跨距l₁、接触线1额定张力和接触线1支柱在接触线1水平面处的挠度获取单线段接触线1的一端悬挂点C相对于所述受电弓中心参考线OO’的第一拉出值a₁，以及获取所述单线段接触线1的另一端悬挂点D相对于所述受电弓中心参考线OO’的第二拉出值a₂，包括：

根据所述最大受风偏移值b_jmax、所述链形悬挂当量系数、所述接触线1单位长度风荷载、所述第一接触线支柱跨距l₁、所述接触线1额定张力和所述接触线支柱在接触线1水平面处的挠度获取所述第一拉出值a₁，以及获取所述第二拉出值a₂。

具体地，如图3所示，单线段接触线1的两端悬挂点C和D分别位于所述受电弓中心参考线OO’的两侧时，受电弓中心参考线OO’为直线，根据最大受风偏移值b_jmax、接触线1的参数包括链形悬挂当量系数、接触线1单位长度风荷载、第一接触线1支柱跨距l₁、接触线1额定张力和接触线1支柱在接触线1水平面处的挠度获取第一拉出值a₁和第二拉出值a₂。

可选地，如图5所示，本公开的铁路牵引网系统可以设置铁路采用全补偿简单链形悬挂，该悬挂类型在不等之字布置条件下，可设置多个悬挂点C，利用相似形关系，可以得到接触线1最大受风偏移值b_jmax与第一拉出值a₁和第二拉出值a₂的关系表达式：如图3所示，受电弓中心参考线OO’为直线时，所述第一拉出值a₁和所述第二拉出值a₂满足如下计算公式：

其中，a₁表示所述第一拉出值，a₂表示所述第二拉出值，b_jmax表示所述最大受风偏移值，m表示所述链形悬挂当量系数，P_j表示所述接触线1单位长度风荷载，l₁表示所述第一接触线1支柱跨距，T_j表示所述接触线1额定张力，γ_j表示所述接触线1支柱在接触线1水平面处的挠度。

示例性地，当风速达到最大值35m/s时，因载流要求选用CTAH150型号接触线，接触线1单位长度风荷载P_j为1.38kN/m，额定张力为15kN，接触线1支柱在接触线1水平面处的挠度γ_j为50mm。最大受风偏移值b_jmax为350mm，当第一接触线1支柱跨距l₁为50m时，利用约束条件设定第一拉出值a₁等于第二拉出值a₂等于a，将相关参数代入公式中得到

求解方程得到第一拉出值a₁和第二拉出值a₂的最小值为0mm，最大值为116.05mm，其中最大值满足小于第一拉出值最值和第二拉出值最值216.75mm的要求，可以设置拉出值取为50的倍数，因此可取第一拉出值a₁等于第二拉出值a₂为100mm。需要说明的是，接触线1的相关参数与接触线1的型号相关，接触线1的型号、第一接触线1支柱跨距l₁和拉出值a₁和a₂的具体数值可根据实际铁路牵引网系统的设计来调整，本公开实施例不作限定。

可选地，如图4所示，所述单线段接触线1的两端悬挂点C和D位于所述受电弓中心参考线OO’的同侧；

所述铁路牵引网系统的设计方法还包括：

获取第二接触线1支柱跨距l₂和所述接触线1的曲线半径；

根据所述最大受风偏移值b_jmax、链形悬挂当量系数、接触线1单位长度风荷载、接触线1支柱跨距l₂、接触线1额定张力和接触线1支柱在接触线1水平面处的挠度获取单线段接触线1的一端悬挂点C相对于所述受电弓中心参考线OO’的第一拉出值a₁，以及获取所述单线段接触线1的另一端悬挂点D相对于所述受电弓中心参考线OO’的第二拉出值a₂，包括：

根据所述最大受风偏移值b_jmax、所述链形悬挂当量系数、所述接触线1单位长度风荷载、所述第二接触线1支柱跨距l₂、所述接触线1额定张力、所述接触线1支柱在接触线1水平面处的挠度和所述接触线1的曲线半径获取所述第一拉出值a₁，以及获取所述第二拉出值a₂。

具体地，如图4所示，单线段接触线1的两端悬挂点C和D位于受电弓中心参考线OO’的同侧时，受电弓中心参考线OO’为曲线，根据最大受风偏移值b_jmax、链形悬挂当量系数、接触线1单位长度风荷载、第二接触线1支柱跨距l₂、接触线1额定张力、接触线1支柱在接触线1水平面处的挠度和接触线1的曲线半径获取所述第一拉出值a₁，以及获取所述第二拉出值a₂。

可选地，如图5所示，本公开的铁路牵引网系统可以设置铁路采用全补偿简单链形悬挂，该悬挂类型在不等之字布置条件下，可设置多个悬挂点C，利用相似形关系，可以得到图4中接触线1最大受风偏移值b_jmax与第一拉出值a₁和第二拉出值a₂的关系表达式：所述第一拉出值a₁和a₂所述第二拉出值满足如下计算公式：

其中，a₁表示所述第一拉出值，a₂表示所述第二拉出值，b_jmax表示所述最大受风偏移值，m表示所述链形悬挂当量系数，P_j表示所述接触线单位长度风荷载，l₂表示所述第二接触线支柱跨距，T_j表示所述接触线额定张力，γ_j表示所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度，R表示所述接触线的曲线半径。

示例性地，当风速达到最大值35m/s时，因载流要求选用CTAH150型号接触线，接触线单位长度风荷载P_j为1.38kN/m，接触线额定张力为15kN，接触线支柱在接触线水平面处的挠度γ_j为50mm。设置第二接触线支柱跨距l₂小于等于41m，接触线1的曲线半径为600m时，最大受风偏移值b_jmax为350mm，利用约束条件设定第一拉出值a₁等于第二拉出值a₂等于a，将相关参数代入公式中得到

求解得出，第一拉出值a₁和第二拉出值a₂的最小值为-283.22mm，最大值为416.78mm，第一拉出值a₁和第二拉出值a₂的最大值不满足小于第一拉出值a₁最值和第二拉出值a₂最值216.75mm的要求，因此第一拉出值a₁和第二拉出值a₂可选取最值216.75mm，示例性地，可以根据铁路系统设计习惯选取整数a₁和a₂等于200mm。需要说明的是，接触线1的相关参数与接触线1的型号相关，接触线1的型号、拉出值的具体数值和第二接触线支柱跨距l₂以及接触线1的曲线半径可根据实际铁路牵引网系统的设计来调整，本公开实施例不作限定。

S103、根据第一拉出值和第二拉出值对铁路牵引网系统进行设计。

具体地，如图3所示，受电弓中心参考线OO’为直线时，第一悬挂点C和第二悬挂点D在受电弓参考中心线OO’的两侧时，计算得出第一拉出值a₁和第二拉出值a₂从而确定第一悬挂点C和第二悬挂点D的位置。如图4所示，当受电弓中心参考线OO’为曲线时，第一悬挂点C和第二悬挂点D在受电弓参考中心线的同侧，计算得出第一拉出值a₁和第二拉出值a₂从而确定第一悬挂点C和第二悬挂点D的位置。由此对铁路牵引网系统进行设计，保证列车运行时受电弓和铁路牵引网正常受流。

本公开实施例通过根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值；根据最大受风偏移值、链形悬挂当量系数、接触线单位长度风荷载、接触线支柱跨距、接触线额定张力和接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取单线段接触线的一端悬挂点相对于受电弓中心参考线的第一拉出值，以及获取单线段接触线的另一端悬挂点相对于受电弓中心参考线的第二拉出值；其中，拉出值约束条件包括第一拉出值等于第二拉出值；根据第一拉出值和第二拉出值对铁路牵引网系统进行合理设计。由此，本公开实施例利用对应标准受电弓尺寸的最大受风偏移值计算获得第一拉出值和第二拉出值，根据第一拉出值和第二拉出值对铁路牵引网系统进行合理设计，从而解决了不同地域受电弓尺寸不统一的问题，使该铁路牵引网系统能够兼容不同受电弓尺寸，列车运行时受电弓能够在同一接触网上可靠取流，优化了该铁路牵引网系统的通用性

仿真凭借重复性好、代价低的特点，已成为对于弓网系统的研究的重要方法。针对上述实施例所述的铁路牵引网系统的设计方法的设计结果，利用符合《弓网动态相互作用模拟验证标准》(EN50318)的CATMOS仿真软件进行仿真，评估弓网关系和受流质量，以保证弓网良好受流性能。示例性地，本次仿真的机车运行速度为100km/h，机车升双弓，采用型号DSA200弓宽1600mm的受电弓进行仿真，表1为弓网仿真结果统计，其中评价标准为欧标EN50367中的相关规定。

表1弓网仿真结果统计

评价项目	单位	评价标准	前弓	后弓
					平均接触力Fm	N	≤120	65.8	66.7
接触力最大标准偏差σ	N	≤24	6.4	7.3
					最大接触压力	N	≤200	85.6	85.9
最小接触压力	N	＞0	49.4	35.6
					悬挂点处受电弓抬升量	mm	≤120	70.3	72.3
燃弧率	％	0	0	0

表1中后两列数据为采用本公开实施例所述的铁路牵引网系统的设计方法针对弓网的仿真结果数据，由表1数据可知，后两列数据均满足第二列的评价标准数据，本公开的铁路牵引网系统的六项弓网动态性能均优于欧标EN 50367中的评价指标，满足弓网良好受流性能的要求。

本公开实施例提供的铁路牵引网系统，结合国际联运时可能出现的不同机车受电弓，为了保障套轨铁路上不同轨距的电力机车受电弓在同一接触网上可靠取流，通过分析国际上多种受电弓参数和动态包络线等要求，构建了一种套轨铁路兼容不同受电弓尺寸的牵引网系统成套设计方法。

本公开实施例还提供了一种铁路牵引网系统的设计装置，图6为本公开实施例提供的一种铁路牵引网系统的设计装置的结构示意图。如图6所示，铁路牵引网系统的设计装置包括受风偏移获取模块201、拉出值获取模块202和设计模块203。受风偏移获取模块201，用于根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值。拉出值获取模块202，用于根据最大受风偏移值、链形悬挂当量系数、接触线单位长度风荷载、接触线支柱跨距、接触线额定张力和接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取单线段接触线的一端悬挂点相对于受电弓中心参考线的第一拉出值，以及获取单线段接触线的另一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第二拉出值；其中，拉出值约束条件包括第一拉出值等于第二拉出值。设计模块203，用于根据第一拉出值和第二拉出值对铁路牵引网系统进行设计。

本公开实施例还提供了一种处理设备，图7为本公开实施例提供的一种处理设备的结构示意图。如图7所示，处理设备包括处理器和存储器，处理器通过调用存储器存储的程序或指令，执行如上述实施例所述的铁路牵引网系统的设计方法的步骤，因此具备上述实施例所述的有益效果，这里不再赘述。

如图7所示，可以设置处理设备包括至少一个处理器301、至少一个存储器302和至少一个通信接口303。处理设备中的各个组件通过总线系统304耦合在一起。通信接口303用于与外部设备之间的信息传输。可理解，总线系统304用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统304除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但为了清楚说明起见，在图7中将各种总线都标为总线系统304。

可以理解，本实施例中的存储器302可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。在一些实施方式中，存储器302存储了如下的元素：可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集操作系统和应用程序。在本公开实施例中，处理器301通过调用存储器302存储的程序或指令，执行本公开实施例提供的铁路牵引网系统的设计方法各实施例的步骤。

本公开实施例提供的铁路牵引网系统的设计方法可以应用于处理器301中，或者由处理器301实现。处理器301可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器301中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器301可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本公开实施例提供的铁路牵引网系统的设计方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件单元组合执行完成。软件单元可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器302，处理器301读取存储器302中的信息，结合其硬件完成方法的步骤。

该处理设备还可以包括一个实体部件，或者多个实体部件，以根据处理器301在执行本申请实施例提供的铁路牵引网系统的设计方法时生成的指令，实现对铁路牵引网系统的设计。不同的实体部件可以设置到处理设备内，或者处理设备外，例如云端服务器等。各个实体部件与处理器301和存储器302共同配合实现本实施例中处理设备的功能。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铁路牵引网系统的设计方法，其特征在于，包括：

根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值；

根据所述最大受风偏移值、链形悬挂当量系数、接触线单位长度风荷载、接触线支柱跨距、接触线额定张力和接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取单线段接触线的一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第一拉出值，以及获取所述单线段接触线的另一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第二拉出值；其中，拉出值约束条件包括所述第一拉出值等于所述第二拉出值；

根据所述第一拉出值和所述第二拉出值对所述铁路牵引网系统进行设计。

2.根据权利要求1所述的铁路牵引网系统的设计方法，其特征在于，在根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值之前，还包括：

确定铁路标准轨、铁路宽轨和铁路窄轨的同侧轨为基准轨；

根据铁路宽轨轨距和铁路窄轨轨距的平均值确定铁路虚拟轨所在位置；

确定所述基准轨和所述铁路虚拟轨的中心线为所述受电弓中心参考线。

3.根据权利要求2所述的铁路牵引网系统的设计方法，其特征在于，还包括：

根据所述最大受风偏移值和所述受电弓中心参考线至所述铁路宽轨中心线的距离获取第一拉出值最值，以及获取第二拉出值最值；其中，所述拉出值约束条件还包括所述第一拉出值小于等于所述第一拉出值最值，以及所述第二拉出值小于等于所述第二拉出值最值。

4.根据权利要求3所述的铁路牵引网系统的设计方法，其特征在于，确定所述最大受风偏移值与所述距离的差值为所述第一拉出值最值和所述第二拉出值最值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的铁路牵引网系统的设计方法，其特征在于，所述单线段接触线的两端悬挂点分别位于所述受电弓中心参考线的两侧；

所述铁路牵引网系统的设计方法还包括：

获取第一接触线支柱跨距；

根据所述最大受风偏移值、所述链形悬挂当量系数、所述接触线单位长度风荷载、所述第一接触线支柱跨距、所述接触线额定张力和所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取所述第一拉出值，以及获取所述第二拉出值。

6.根据权利要求5所述的铁路牵引网系统的设计方法，其特征在于，所述第一拉出值和所述第二拉出值满足如下计算公式：

其中，a₁表示所述第一拉出值，a₂表示所述第二拉出值，b_jmax表示所述最大受风偏移值，m表示所述链形悬挂当量系数，P_j表示所述接触线单位长度风荷载，l₁表示所述第一接触线支柱跨距，T_j表示所述接触线额定张力，γ_j表示所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度。

7.根据权利要求1-4任一项所述的铁路牵引网系统的设计方法，其特征在于，所述单线段接触线的两端悬挂点位于所述受电弓中心参考线的同侧；

所述铁路牵引网系统的设计方法还包括：

获取第二接触线支柱跨距和所述接触线的曲线半径；

根据所述最大受风偏移值、所述链形悬挂当量系数、所述接触线单位长度风荷载、所述第二接触线支柱跨距、所述接触线额定张力、所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度和所述接触线的曲线半径获取所述第一拉出值，以及获取所述第二拉出值。

8.根据权利要求7所述的铁路牵引网系统的设计方法，其特征在于，所述第一拉出值和所述第二拉出值满足如下计算公式：

其中，a₁表示所述第一拉出值，a₂表示所述第二拉出值，b_jmax表示所述最大受风偏移值，m表示所述链形悬挂当量系数，P_j表示所述接触线单位长度风荷载，l₂表示所述第二接触线支柱跨距，T_j表示所述接触线额定张力，γ_j表示所述接触线支柱在接触线水平面处的挠度，R表示所述接触线的曲线半径。

9.一种铁路牵引网系统的设计装置，其特征在于，包括：

受风偏移获取模块，用于根据标准尺寸受电弓的弓头带电体宽度和动态包络线的横向最大偏移值获取接触线相对于受电弓中心参考线的最大受风偏移值；

拉出值获取模块，用于根据所述最大受风偏移值、链形悬挂当量系数、接触线单位长度风荷载、接触线支柱跨距、接触线额定张力和接触线支柱在接触线水平面处的挠度获取单线段接触线的一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第一拉出值，以及获取所述单线段接触线的另一端悬挂点相对于所述受电弓中心参考线的第二拉出值；其中，拉出值约束条件包括所述第一拉出值等于所述第二拉出值；

设计模块，用于根据所述第一拉出值和所述第二拉出值对所述铁路牵引网系统进行设计。

10.一种处理设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，执行如权利要求1-8任一项所述的铁路牵引网系统的设计方法的步骤。

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