廣清城軌接觸網中間柱腕臂及腕臂支撐計算

2020-06-29 23:57:09周國維

科技創新與應用 2020年20期

周國維

摘 ?要：文章主要論述廣清城軌接觸網中間柱腕臂及腕臂支撐的預配計算方法，針對目前存在的腕臂支撐過長問題，通過計算腕臂長度，可計算出相應的腕臂支撐長度，保證腕臂安裝一次到位。腕臂計算中涉及的主要參數有側面限界、外軌超高、m值及懸掛結構參數等等，這些參數分別通過初步設計或現場測量得到。

關鍵詞：廣清城軌;接觸網;腕臂計算;m值

中圖分類號：U225 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）20-0116-02

Abstract： This paper mainly discusses the pre-configuration calculation method of wrist arm and wrist arm support in the middle column of the catenary of Guangzhou-Qingyuan Intercity Railway. In view of the existing problem of excessive length of wrist arm support， the corresponding wrist arm support length can be calculated by calculating the length of wrist arm， so as to ensure that the wrist arm is installed at one time. The main parameters involved in the calculation of the wrist arm are side limit， outer rail superelevation， m value， suspension structure parameters and so on. These parameters are obtained by preliminary design or field measurement respectively.

Keywords： Guangzhou-Qingyuan Intercity Railway; catenary; wrist arm calculation; m value

1 概述

接觸網腕臂組裝是電氣化接觸網施工中的一項關鍵工序，而腕臂預配計算是腕臂組裝中的重點和難點。能否準確計算及預配腕臂，使腕臂組裝能一次到位，直接影響電氣化施工效率。在廣清城軌接觸網施工過程中，存在由腕臂支撐過長導致的腕臂支撐與腕臂夾角不符合要求，腕臂支撐與平腕臂絕緣子、定位環距離過小等問題，本文就此類問題對接觸網中間柱腕臂及腕臂支撐計算方法進行探討，為接觸網問題整改提供參考。

2 腕臂計算

2.1 安裝方式

廣清城軌接觸網采用帶回流線路的直接供電方式全補償簡單直鏈型懸掛，中間柱正、反定位安裝方式如圖1所示。

2.2 平腕臂計算

在腕臂計算中，需先通過理論計算得出定位點到線路中心的距離m值。由腕臂計算模型圖2可得，支柱在曲線外側時平腕臂長度LP=Hp*β+Cx-m-C+L露頭。

注：LP：平腕臂總長度;Hp：平腕臂離軌面高度;β：支柱斜率（廣清城軌橋梁、路基區段采用H型鋼柱，近似計算β可直接取0）;Cx：側面限界;m：定位點到線路中心線的距離;C：腕臂上其他零部件長度的代數和（圖中C=L腕臂底座+L絕緣子-L鐵模壓板=100+800-90=810mm）;L露頭：承力索座中心至平腕臂管帽距離。

上述公式中Hp、β、Cx、C四個量可現場直接測出，而m值需通過其他計算得出。m值與拉出值a、外軌超高h、接觸線高度H及軌距L有關。當定位點在線路中心線和曲外之間時，可得m=a-c。注意a、m有符號規定：m為正值時，定位點在線路中心與外軌之間;m為負值時，定位點在線路中心與內軌之間;a為正值時，定位點在受電弓中心線與外軌之間;a為負值時，定位點在受電弓中心線與內軌之間。當a>0，m>0，c>0且|a|>|c|時，根據三角關系，c=H*h/L，則m=a-c>0成立。

當定位點在線路中心與受電弓中心線之間或者在受電弓中心與曲內之間，m=a-c都是成立的，本文不再重復證明，直接用m=a-c，或m=a-H*h/L進行下一步的腕臂計算。

由計算模型圖2可得，支柱在曲線外側且m>0時，平腕臂長度LP=Hp*β+Cx-m-C+L露頭，支柱在m>0、m<0、曲線內側外側及直線區段的平腕臂計算不再重復證明，各種情況的計算總結為表1所示：

進一步簡化公式可得，曲線上平腕臂長度LP=Hp*β+Cx+Am-C+L露頭，曲外取A=-1，曲內取A=1。

（4）直線段拉出值向線路側拉為負，向田野側拉為正，由于橋梁路基區段支柱均在田野側，因此支柱、定位點在同一側時，a>0，m=a，所以LP=Hp*β+Cx-a-C+L露頭;不同側時，a<0，m=a，所以LP=Hp*β+Cx-a-C+L露頭。因此支柱在直線上時，統一使用 LP=Hp*β+Cx-a-C+L露頭進行計算;而隧道及站臺吊柱則相反，使用LP=Hp*β+Cx+a-C+L露頭進行計算。

2.3 斜腕臂計算

斜腕臂LX可由勾股定理算出，如圖2所示，LX=-L絕緣子+L鐵模壓板，其中A=LP-Hp*β+L絕緣子-L鐵模壓板-L露頭-LHC=Cx+Am-L腕臂底座;B=HSX-LTP。

LHC：套管雙耳中心至承力索座中心的距離;

HSX：上下底座高差;

LTP：套管雙耳圓環至平腕臂中心距離。

3 腕臂支撐計算

在計算出平腕臂及斜腕臂長度后，再進行腕臂支撐計算。根據設計要求，腕臂支撐與斜腕臂的夾角α在70°～90°之間，腕臂支撐與定位環及平腕臂絕緣子均不小于100mm，以下保證夾角α及腕臂支撐與定位環的距離兩種情況計算：

3.1 保證夾角α

如圖2，可得腕臂支撐長度LZC=LZC'/sinα。在不考慮腕臂支撐與定位環距離的情況下，當腕臂支撐與平腕臂絕緣子的距離為100mm，且α=70°時，LZC有最大值為LZC'/sin70°。若腕臂支撐大于此長度，則造成夾角α小于70°或與平腕臂絕緣子的距離小于100mm。因此在預配腕臂支撐時，應選用長度小于最大值的型號。

根據相似三角形性質，可得LZC'=LZT*sinθ，LZT=LP-L鐵模壓板-L露頭-LHC-100（mm）。

LZT：腕臂支撐上部卡子至套管雙耳的距離;

θ：斜腕臂與平腕臂夾角，cosθ=A/，sinθ=B/，cotθ=A/B。

3.2 保證腕臂支撐與定位環距離

在不考慮夾角α的情況下，當腕臂支撐與平腕臂絕緣子及定位環的距離均為100mm時，LZC有最大值為LZC"。

如圖2，根據余弦定理，LZC"=LXZT2+LZT2-2LXZT*LZT*cosθ;

LXZT：腕臂支撐下部卡子至套管雙耳的距離，LXZT=LX-LDD-100（mm），公式中僅定位環距腕臂底座距離LDD為未知值，接下來介紹如何計算定位環安裝位置：

根據相似三角形性質，LDD=*B1/B+LDWH*cotθ;

B1：定位管至腕臂底座距離;

LDWH：定位環圓環中心至斜腕臂中心的距離。

綜上所述，預配腕臂支撐時，由于要同時滿足腕臂支撐與斜腕臂的夾角α在70°～90°之間，腕臂支撐與定位環及平腕臂絕緣子均不小于100mm的條件，需保證腕臂支撐長度分別小于LZC'/sin70°及LZC"，實際中選擇腕臂支撐長度時可由計算最大值向下取整。

4 結束語