武廣鐵路客運專線接觸網中間柱預配計算的分析與應用

楊 強

(中鐵一局集團電務工程公司,西安 710054)

武廣鐵路客運專線接觸網腕臂預配計算,依賴于國外公司提供的軟件(CANDROP),軟件必須逐年升級,硬件加密狗與某臺計算機匹配運行計算后,該加密狗無法再與其他的計算機運行計算,且加密狗數量有限。為打破國外公司對接觸網預配計算軟件的壟斷,徹底解決接觸網腕臂預配計算制約工程進度的問題，結合武廣鐵路客運專線接觸網相關設計文件和現行規范及與國外公司的溝通交流,根據三角函數、接觸網受力平衡原理和現場施工實施的實際情況,經過反復研究對比,找出了接觸網中間柱預配計算的關系。

為推動腕臂預配進度,節約工期,提高現場施工精度,減少接觸網導高、高差超限處所造成受電弓沖擊過大和產生火花,影響弓網運行壽命。結合這一特點,編制了一個Excel軟件,指導現場施工,提高接觸網安裝精度,減少材料浪費,推動現場施工進度等。將Excel軟件輸出結果與國外公司軟件結果對比,基本一致,現將中間柱正定位接觸網腕臂預配計算整理如下。

1 中間柱正定位接觸網腕臂組成(圖1)

圖1 中間柱正定位接觸網腕臂組成(單位：mm)

2 計算輸入相關參數

武廣鐵路客運專線正線接觸網采用彈性鏈型懸掛承力索銅合金絞線(JTMH—120,單位質量1.065 kg/m),額定張力采用21 kN；接觸導線銅鎂合金(CuMg-150,單位質量1.35 kg/m),額定張力采用30 kN；彈性吊索額定張力采用3.5 kN,標準跨距50 m,定位器長度1 150 mm(質量1.121 kg)；限位定位器的限位間隙滿足受電弓最大抬升量225 mm；不考慮H型鋼支柱向田野側預偏,計算相關零部件尺寸如圖2、圖3所示。

3 計算輸入資料代號(表1)

表1 計算輸入資料代號

圖2 計算相關零部件尺寸(單位：mm)

圖3 計算相關零部件尺寸(單位：mm)

3.1 平腕臂計算(圖4)

圖4 平腕臂計算(單位：mm)

根據圖4整理，(2 5942-1052)×CL2-200×1052×CL-2 5942×1052+1052×1002=0

解得：CL=105.33 mm

通過三角函數解得：C1=8.31 mm

CLC=16-C1=7.69 mm

CLZ=150×CLC/CL=7.66 mm

根據圖4得

PLZ=PWZ+CLZ=2 601.66 mm

PCX=PLZ×CL/105=2 609.84 mm

根據已知條件解得平腕臂全長(含：絕緣子、水平腕臂端部余長)PCX+45+200=2 854.84 mm

平腕臂下料實際長度：2 854.84-760+100=2 194.84 mm

3.2 斜腕臂計算(圖5)

圖5 斜腕臂計算(單位：mm)

平腕臂雙套管連接器距承力索底座的距離300 mm,平腕臂雙套管連接器距腕臂底座的距離：PLZ×(PCX-300)/PCX=2 302.60 mm

平腕臂、斜腕臂雙套管連接器距腕臂底座的距離：2 302.6×76/(PCX-300)=75.76 mm,根據三角函數解得雙套管連接器固定點坐標為(2 402.56,6 741.5)

852×(1 541.5+2 296.572)=0

解得：XF=100.35 mm,XWZ=1 441.15 mm,XW=53.34 mm,XW1=2 711.30 mm

斜腕臂全長(含絕緣子)：XWC=2 859.64 mm

斜腕臂下料長度：XWC-760+100=2 199.64 mm。

3.3 定位管計算

根據接觸導線受力平衡可得定位器定位點的受力情況,如圖6所示。

圖6 定位器受力平衡示意(單位：m)

固定點重G=(5×1.35+1.121×0.5)×9.8=71.64 N

結合定位器受力平衡原理,解得限位定位器座與定位器固定點距軌頂高程5 413.8 mm，定位器直角長邊DWZ=1 144.3 mm。

按照定位器最大抬升量為225 mm考慮,定位器與限位定位器座的間距d=h×A/L=17.6 mm。

限位定位器座在定位管固定點距接觸線的距離為1 218.15 mm。

限位定位器座在定位管固定點距軌面的距離為5 623.8 mm。

垂直定位環在斜腕臂上固定的距離：797.3+7.06=804.36 mm。

定位管長度：2 631.19-132+83=2 582.19 mm。

腕臂支撐長度：1 096.89-100=996.89 mm。

定位吊線長度：1 001.17 mm。

放風拉線長度：≥745.48 mm。

吊線定位環距水平定位環的距離為：1 000×90.6/90=1 006.66 mm。

3.4 定位管偏斜率計算結果對比(表2)

4 結 語

通過Excel軟件腕臂預配計算,結合武廣鐵路客運專線弓網關系檢驗,證明接觸網受力平衡原理滿足弓網受流關系,實現了接觸網自由抬升功能,滿足接觸網預配計算要求。為今后接觸網腕臂預配計算提供了便捷程序,減少了材料浪費,提供了接觸網安裝精度,節約了建設工期。

表2 定位管偏斜率計算結果對比

[1] TB10009—2005,鐵路電力牽引供電設計規范[S]．

[2] 鐵建設[2007]47號,新建時速300～350 km客運專線鐵路設計暫行規定(上、下)[S]．

[3] 鐵建設[2006]167號,客運專線鐵路電力牽引供電工程施工質量驗收暫行標準[S]．

[4] [德]Kieβling,Pusschmann,Schmieder.電氣化鐵道接觸網[M].中鐵電氣化局集團有限公司譯.北京：中國電力出版社,2003．