基于移動(dòng)終端的接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線張力-弛度曲線動(dòng)態(tài)繪制

唐 蓮

蘭州鐵路局蘭州供電段，甘肅 蘭州 733009

0 引言

2011年7月10日，京滬高鐵滕州東站內(nèi)，下行上海側(cè)接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線(供電線)故障，中斷供電1小時(shí)37分。經(jīng)調(diào)查，故障原因是:7月10日滕州地區(qū)出現(xiàn)9級(jí)大風(fēng)雷雨天氣，大風(fēng)造成附加導(dǎo)線強(qiáng)烈擺動(dòng)，特別是跨中擺幅大，擺動(dòng)過(guò)程中造成靠近雨棚柱側(cè)導(dǎo)線與雨棚柱間絕緣距離不足，附加導(dǎo)線對(duì)跨中雨棚柱放電，燒斷了靠近雨棚柱側(cè)的附加導(dǎo)線。

由以上事故案例我們不難看出，雖然接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線并不直接與受電弓接觸，但在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中遇到低溫、大風(fēng)等惡劣天氣時(shí)，依然會(huì)引發(fā)供電事故。那么，怎么有效防范此類事故的發(fā)生，提高設(shè)備檢修的針對(duì)性和準(zhǔn)確性，就成為擺在我們面前必須要解決的一個(gè)課題。

1 張力-弛度曲線的計(jì)算

1.1 氣象條件及計(jì)算負(fù)載的確定

用戶通過(guò)在程序起始界面中選擇的線路類別和附加導(dǎo)線類別，查詢SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，將與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)調(diào)取后根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式確定附加導(dǎo)線所處線路的氣象參數(shù)及附加導(dǎo)線負(fù)載:自重負(fù)載、冰負(fù)載、風(fēng)負(fù)載、合成負(fù)載等。

1.2 決定起始條件

狀態(tài)方程中的t1,q1,T1 ，稱為已知條件，這種已知條件也必須通過(guò)計(jì)算確定，在通常的計(jì)算中，附加導(dǎo)線一般用弛度作為控制條件。它們分別用臨界跨距和臨界溫度來(lái)決定。

在進(jìn)行附加導(dǎo)線的安裝計(jì)算時(shí)，用臨界跨距作為T(mén)max的起始依據(jù)；

在進(jìn)行某些供電線或捷接線計(jì)算時(shí)，如果懸掛導(dǎo)線受支柱高度和弛度值的條件限制，其弛度就成為控制條件，這時(shí)用臨界溫度作為起始條件確定的依據(jù)。（以上計(jì)算均由程序自動(dòng)完成，但因?yàn)閷儆谖墨I(xiàn)[1]中比較基礎(chǔ)的計(jì)算，在此不做具體的分析。）

1.3 決定當(dāng)量跨距

設(shè)定一個(gè)綜合代表跨距，這個(gè)跨距中的導(dǎo)線張力隨溫度變化的規(guī)律與該錨段內(nèi)的實(shí)際變化規(guī)律完全相同，這個(gè)假設(shè)的跨距就稱為該錨段的當(dāng)量跨距。

本文為簡(jiǎn)化計(jì)算，當(dāng)量跨距的取值為5的整數(shù)倍:

在程序中用循環(huán)取值的辦法，依次取當(dāng)量跨距的值進(jìn)行計(jì)算。

1.4 求取張力及弛度值

1.4.1 附加導(dǎo)線的狀態(tài)方程

1.4.2 待求量tx值的確定

將溫度tx按不同線路的設(shè)計(jì)取用氣象參數(shù)取值，例如蘭武線最高溫度為:tmax=40℃，最低溫度為:tmin=-30℃，本文因繪制張力-弛度曲線的需要，tx的取值為5的整數(shù)倍，分別為:

1.4.3 求取張力值

在確定了起始條件和當(dāng)量跨距之后，根據(jù)q1、T1、t1可由狀態(tài)方程求得Tx=f(tx)的張力值。

由狀態(tài)方程移項(xiàng)后得:

兩邊同乘Tx2后，上式化簡(jiǎn)為:

將溫度tx、當(dāng)量跨距Ld分別代入上式，求解一元三次方程即可得出在不同當(dāng)量跨距時(shí)不同溫度下的張力值。表1列出了蘭武線回流線（LBGLJ-185）在不同當(dāng)量跨距下的張力值計(jì)算結(jié)果。

表1 蘭武線回流線的張力值計(jì)算結(jié)果（單位:N）

1.4.4 求取弛度值

根據(jù)下式可以求得該錨段各實(shí)際跨距的弛度曲線。

將不同跨距值（這里跨距取5的整數(shù)倍）代入上式計(jì)算，可得出在同一張力下，不同跨距時(shí)的附加導(dǎo)線弛度，因此弛度曲線是一族曲線。

1.4.5 計(jì)算結(jié)果比較

將表1中的張力值與設(shè)計(jì)安裝曲線中的值相比較，數(shù)據(jù)基本吻合，部分?jǐn)?shù)據(jù)存在2%左右的誤差。（在設(shè)計(jì)安裝曲線中的張力弛度取值只能根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)的位置讀取，存在讀數(shù)誤差）

圖2 手機(jī)動(dòng)態(tài)繪制的曲線蘭武線回流線（LBGLJ-185）

圖3 AutoCAD繪制的設(shè)計(jì)安裝曲線蘭武線回流線（LBGLJ-185）

2 動(dòng)態(tài)繪制張力-弛度曲線

經(jīng)過(guò)計(jì)算得出張力及弛度值的計(jì)算結(jié)果后，就可以進(jìn)行張力-弛度曲線的繪制了。本文在確定了張力-弛度量值的計(jì)算方法后，引入了AChartEngine圖形庫(kù)實(shí)現(xiàn)曲線的動(dòng)態(tài)繪制。

2.1 建立坐標(biāo)系

依據(jù)繪制張力-弛度曲線圖的需要，建立了以溫度為橫軸t，導(dǎo)線張力為左縱軸T，導(dǎo)線弛度為右縱軸F的坐標(biāo)系。在程序中因受手機(jī)屏幕大小的限制（顯示坐標(biāo)軸線上的數(shù)字后會(huì)影響部分曲線的顯示效果），將左邊縱軸的量值縮小100倍，右邊縱軸的量值縮小10倍顯示。

2.2 映射坐標(biāo)點(diǎn)

將計(jì)算得出的張力弛度值計(jì)算結(jié)果依次映射到坐標(biāo)系中，溫度和張力值（tx，Tx）以橫軸t和左側(cè)縱軸T對(duì)應(yīng)繪制附加導(dǎo)線的張力曲線；溫度和弛度值（tx,Fx）以橫軸t和右側(cè)縱軸F對(duì)應(yīng)繪制附加導(dǎo)線的弛度曲線。繪制完成的附加導(dǎo)線張力-弛度曲線如下圖2所示。

2.3 繪制的曲線對(duì)比

圖2是用手機(jī)動(dòng)態(tài)繪制出的附加導(dǎo)線張力弛度曲線，圖3是用AutoCAD繪制的設(shè)計(jì)安裝曲線。二者相比，前者內(nèi)容更豐富，色彩更亮麗，攜帶更方便，查閱更容易。

3 實(shí)現(xiàn)的效果圖

程序運(yùn)行后，所實(shí)現(xiàn)的效果圖如下:

圖4 參數(shù)顯示查詢界面

圖5 負(fù)載計(jì)算界面

圖6 數(shù)據(jù)匯總界面

圖7 曲線動(dòng)態(tài)繪制界面

4 結(jié)論

在移動(dòng)智能終端上實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線張力-弛度曲線的動(dòng)態(tài)繪制，為我們提供了一種全新的獲取接觸網(wǎng)設(shè)備技術(shù)參數(shù)的方法。這種方法比傳統(tǒng)的方法更快捷、更方便、更具實(shí)用性。同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)其它類型接觸網(wǎng)設(shè)備信息及參數(shù)的獲取提供了拋磚引玉的途徑和做法。

[1]于萬(wàn)聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社，2003.

[2]中華人民共和國(guó)鐵道部.接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修規(guī)程[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

[3]鐵道部電氣化工程局電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)處.電氣化鐵道設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].接觸網(wǎng).北京:中國(guó)鐵道出版社，1983.

[4]余志龍.Google Android SDK 開(kāi)發(fā)范例大全[M].北京:人民郵電出版社，2009.