一種接觸網(wǎng)彈性鏈型懸掛整體吊弦預(yù)配計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造屬于鐵路接觸網(wǎng)吊弦預(yù)配技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種接觸網(wǎng)彈性鏈型 懸掛整體吊弦預(yù)配計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國電氣化鐵路目前大多采用的是張力不大的簡單鏈形懸掛方式，這種懸掛由 于定位點(diǎn)處彈性不均勻的原因，電力機(jī)車的速度一直得不到提高，只能在120-160km/h的 范圍內(nèi)運(yùn)行。而隨著高速鐵路和客運(yùn)專線的發(fā)展，機(jī)車速度的大幅度提高，接觸壓力變大， 使受流惡化，并隨行車速度的提高而加劇，原來的簡單鏈型懸掛已經(jīng)不能滿足高速鐵路發(fā) 展的要求，因此，優(yōu)化接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)和改善懸掛彈性來滿足電力機(jī)車受電弓高速運(yùn)行時(shí)的取 流和穩(wěn)定性的要求顯得意義非凡。而彈性鏈型懸掛在這方面有著無比的優(yōu)越性，正能滿足 目前高速鐵路的發(fā)展要求。
[0003] 彈性鏈型懸掛具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：改善定位點(diǎn)處接觸線的彈性，從而使接觸網(wǎng)彈 性小且彈性比較均勻，成功的解決了因高速而導(dǎo)致接觸網(wǎng)壓力增大而引起的弓網(wǎng)受流惡化 問題；定位點(diǎn)的彈性受承力索、接觸線、彈性吊索、相鄰吊弦以及定位裝置的質(zhì)量等等因素 的影響，因此彈鏈的數(shù)學(xué)模擬計(jì)算需要考慮的因素很多，模擬難度增大；因受電弓滑行的速 度越高，對接觸網(wǎng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性要求越高，所以施工精度要求也就越嚴(yán)格。
[0004] 在數(shù)學(xué)模擬計(jì)算中，彈性鏈型整體吊弦的預(yù)配計(jì)算方法通常有拋物線法、索網(wǎng)找 形法、有限元法等，但均因精度差、效率低、應(yīng)用范圍小等原因而沒有得到廣泛推廣。
[0005] 中國專利《高速鐵路接觸網(wǎng)全補(bǔ)償彈性鏈型懸掛中吊弦的施工方法》（公開號(hào) CN102358212A)介紹了一種基于索網(wǎng)找形法的吊弦計(jì)算施工方法。該方法利用索單元曲線 方程計(jì)算兩個(gè)懸掛點(diǎn)之間的承力索高度，但其存在以下缺陷：（1)未考慮接觸線高度變化 和接觸線張力對承力索形狀的影響；（2)未考慮吊弦拉力變化對承力索形狀的影響；(3)該 方法不適用于彈性吊索吊弦長度的計(jì)算。綜上所述，目前市面上急需一種適用于高速鐵路 (特別是350公里/小時(shí)速度的高速鐵路）接觸網(wǎng)彈性鏈型整體吊弦預(yù)配的計(jì)算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明創(chuàng)造要解決的問題是，提供一種接觸網(wǎng)彈性鏈型懸掛整體吊弦預(yù)配計(jì)算方 法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的吊弦預(yù)配計(jì)算不準(zhǔn)確以及不適用于高速度鐵路接觸網(wǎng)吊弦預(yù)配 計(jì)算的問題。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是：
[0008] 提供一種接觸網(wǎng)彈性鏈型懸掛整體吊弦預(yù)配計(jì)算方法，第一步，計(jì)算接觸線高度 HCW:H "= !1()+?+?+?;
[0009] 其中Η。為接觸線工作高度，一般為5. 3米;H 工作支與非工作支接觸線高度差； H2為線路曲線及坡度引起的接觸線高度差；H3為跨中弛度引起的接觸線高度差；
[0010] 第二步，計(jì)算吊弦受力：
[0011] 首先計(jì)算每根吊弦處接觸線的高度，方程1為
[0013] 其中，S#接觸線張力，y ]n第η吊弦處的接觸線高度，F(xiàn) i為第i吊弦處吊弦拉力， X1為第i吊弦的水平坐標(biāo)，L為接觸線的計(jì)算長度，K ,為一個(gè)描述接觸線形變的常數(shù)；
[0014] 接著計(jì)算每根吊弦處承力索的高度，方程2為
[0016] 其中，S。為承力索張力，ym為第η吊弦處承力索高度，F(xiàn)1為第i吊弦處吊弦拉力， \第i吊弦的水平坐標(biāo)，L'為跨距，K。為一個(gè)描述接觸線形變的常數(shù)；
[0017] 最后計(jì)算吊弦處彈性吊索的高度，使用如下方程3至方程4 :
[0018] 方程3為：
[0019] Fnltl+Fnlt2/2-Fnl t= 0, m = 1, 2, η = 2, 1
[0020] 方程4為：
[0021] yjn+ytnltl/lt+ytn(l t2/2)/lt+Fnlty(2St) = 0，m = I, 2，η = 2, 1
[0022] 其中，St為彈性吊索張力，It是彈性吊索的長度，F(xiàn)n0F nS彈性吊索吊弦拉力；y tni、 ytn為彈性吊索吊弦處高度；y ^為彈性吊索吊弦處接觸線高度；
[0023] 通過將數(shù)值帶入方程3至方程4形成方程組，與前面方程1和方程2形成的方程 組聯(lián)立可以求解每根吊弦拉力F1;
[0024] 第三步，計(jì)算承力索高度
[0025] 將吊弦拉力匕帶入方程1至方程2形成的方程組中可以求解承力索高度y n;
[0026] 第四步，計(jì)算彈性吊索高度
[0027] 將吊弦拉力匕帶入方程3至方程4形成的方程組可以求解彈性吊索高度y tni和 Ytn ；
[0028] 第五步，計(jì)算吊弦下料長度
[0029] 吊弦下料長度Ldi計(jì)算公式如下：
[0030] Ldi = y「HCWl+k0
[0031] 其中k。為吊弦扣料長度，y i為承力索高度y m或者彈性吊索高度y tn。
[0032] 進(jìn)一步的，所述的吊弦扣料長度k。= k
[0033] 其中包括：
[0034] 1)承力索中心至承力索吊弦線夾心形護(hù)環(huán)內(nèi)沿的距離k1;
[0035] 2)接觸線中心至接觸線吊弦線夾心形護(hù)環(huán)內(nèi)沿的距離k2;
[0036] 3)吊弦載流環(huán)長度k3。
[0037] 本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：使用基于懸索模型的接觸網(wǎng)彈性鏈型懸掛 精確計(jì)算模型計(jì)算整體吊弦長度，計(jì)算過程理論使用合理、計(jì)算過程清晰、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確， 保證了整體吊弦工廠化制造的準(zhǔn)確性。同時(shí)使用數(shù)值方法在完整錨段內(nèi)求解方程組計(jì)算吊 弦長度，保證吊弦長度計(jì)算過程自動(dòng)化程度高，盡量避免了整體吊弦工廠化制造過程中的 人為誤差。
【附圖說明】
[0038] 圖1是彈性鏈型懸掛吊弦結(jié)構(gòu)示意圖
[0039] 圖2是承力索吊弦受力示意圖
[0040] 圖3是彈性吊索受力示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造的具體實(shí)施例做詳細(xì)說明。
[0042] 圖1是彈性鏈型懸掛吊弦示意圖，其中F是受電弓抬升力，It是彈性吊索的長度。
[0043] 圖2是承力索吊弦受力示意圖，其中Fla和Flb為第i跨左右兩側(cè)支柱對承力索的 抬升力。
[0044] 圖3是彈性吊索受力示意圖。
[0045] 吊弦長度計(jì)算過程如下：
[0046] 第一步，計(jì)算接觸線高度H":H w= H 0+?+?+?;
[0047] 其中Η。為接觸線工作高度，一般為5. 3米;H 工作支與非工作支接觸線高度差； H2為線路曲線及坡度引起的接觸線高度差；H3為跨中弛度引起的接觸線高度差；
[0048] 第二步，計(jì)算吊弦受力：
[0049] 首先計(jì)算每根吊弦處接觸線的高度，方程1為
[0051] 其中，S#接觸線張力，y ]n第η吊弦處的接觸線高度，F(xiàn) i為第i吊弦處吊弦拉力， X1為第i吊弦的水平坐標(biāo)，L為接觸線的計(jì)算長度，K ,為一個(gè)描述接觸線形變的常數(shù)；
[0052] 接著計(jì)算每根吊弦處承力索的高度，方程2為
[0054] 其中，S。為承力索張力，ym為第η吊弦處承力索高度，F(xiàn)1為第i吊弦處吊弦拉力， \第i吊弦的水平坐標(biāo)，L'為跨距，K。為一個(gè)描述接觸線形變的常數(shù)；
[0055] 最后計(jì)算吊弦處彈性吊索的高度，使用如下方程3至方程4 :
[0056] 方程3為：
[0057] Fnltl+Fnlt2/2-Fnl t= 0, m = 1，2, η = 2, 1
[0058] 方程4為：
[0059] yjn+ytnltl/lt+ytn (lt2/2) /lt+Fnlty(2St) = 0, m = 1，2, η = 2, 1
[0060] 其中，StS彈性吊索張力，It是彈性吊索的長度，F(xiàn) n、FnS彈性吊索吊弦拉力；y tn、 ytn為彈性吊索吊弦處高度；y ^為彈性吊索吊弦處接觸線高度；
[0061] 通過將數(shù)值帶入方程3至方程4形成方程組，與前面方程1和方程2形成的方程 組聯(lián)立可以求解每根吊弦拉力F1;
[0062] 第三步，計(jì)算承力索高度
[0063] 將吊弦拉力匕帶入方程1至方程2形成的方程組中可以求解承力索高度y
[0064] 第四步，計(jì)算彈性吊索高度
[0065] 將吊弦拉力匕帶入方程3至方程4形成的方程組可以求解彈性吊索高度y tni和 Ytn ；
[0066] 第五步，計(jì)算吊弦下料長度
[0067] 吊弦下料長度Ldi計(jì)算公式如下：
[0068] Ldi = y !-Hcw^k0
[0069] 其中k。為吊弦扣料長度，y i為承力索高度y m或者彈性吊索高度y tn。
[0070] 吊弦扣料長度k。= k JVk3;其中：
[0071] 1)承力索中心至承力索吊弦線夾心形護(hù)環(huán)內(nèi)沿的距離kl ;
[0072] 2)接觸線中心至接觸線吊弦線夾心形護(hù)環(huán)內(nèi)沿的距離k2 ;
[0073] 3)吊弦載流環(huán)長度k3。
[0074] 以上對本發(fā)明創(chuàng)造的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的 較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請范圍所作 的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明創(chuàng)造的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種接觸網(wǎng)彈性鏈型懸掛整體吊弦預(yù)配計(jì)算方法，其特征在于： 第一步，計(jì)算接觸線高度：Hew:Hew= 1+?+?+? 其中H。為接觸線工作高度；H工作支與非工作支接觸線高度差；H2為線路曲線及坡 度引起的接觸線高度差；H3為跨中弛度引起的接觸線高度差； 第二步，計(jì)算吊弦拉力： 首先計(jì)算每根吊弦處接觸線的高度，方程1為其中，接觸線張力，y]n第n吊弦處的接觸線高度，F(xiàn)i為第i吊弦處吊弦拉力，X第i吊弦的水平坐標(biāo)，L為接觸線的計(jì)算長度，K,為一個(gè)描述接觸線形變的常數(shù)； 接著計(jì)算每根吊弦處承力索的高度，方程2為其中，S。為承力索張力，ym為第n吊弦處承力索高度，F(xiàn)1為第i吊弦處吊弦拉力，11第i吊弦的水平坐標(biāo)，L'為跨距，K。為一個(gè)描述承力索形變的常數(shù)； 最后計(jì)算吊弦處彈性吊索的高度，使用如下方程3至方程4 : 方程3為： Fnltl+Fnlt2/2-Fnlt= 0,m= 1，2,n= 2, 1 方程4為： yjm+ytJti/lt+ytr/lVSVlt+FJtyOSt) = 0，m= 1，2，n= 2, 1 其中，StS彈性吊索張力，It是彈性吊索的長度；Fn、FnS彈性吊索吊弦拉力；ytn、ytn 為彈性吊索吊弦處高度；y]ni為彈性吊索吊弦處接觸線高度； 通過將數(shù)值帶入方程3至方程4形成方程組，與前面方程1和方程2形成的方程組聯(lián) 立可以求解每根吊弦拉力F1; 第三步，計(jì)算承力索高度： 將吊弦拉力匕帶入方程1至方程2形成的方程組中可以求解承力索高度y第四步，計(jì)算彈性吊索高度： 將吊弦拉力匕帶入方程3至方程4形成的方程組可以求解彈性吊索高度y,"和ytn; 第五步，計(jì)算吊弦下料長度： 吊弦下料長度Ldi計(jì)算公式如下： LDi-yi_HCWi+k〇 其中k。為吊弦扣料長度，yi為承力索高度ym或者彈性吊索高度ytn。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸網(wǎng)彈性鏈型懸掛整體吊弦預(yù)配計(jì)算方法，其特征在 于：所述的吊弦扣料長度k。=k 其中包括： 承力索中心至承力索吊弦線夾心形護(hù)環(huán)內(nèi)沿的距離k1; 接觸線中心至接觸線吊弦線夾心形護(hù)環(huán)內(nèi)沿的距離k2; 吊弦載流環(huán)長度k3。
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造提供一種接觸網(wǎng)彈性鏈型懸掛整體吊弦預(yù)配計(jì)算方法，第一步為計(jì)算接觸線高度；第二步為計(jì)算吊弦拉力；第三步為計(jì)算承力索高度；第四步為計(jì)算彈性吊索高度；第五步為計(jì)算吊弦下料長度。本發(fā)明創(chuàng)造使用基于懸索模型的計(jì)算方法計(jì)算整體吊弦長度，計(jì)算過程合理、計(jì)算過程清晰、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，保證了整體吊弦工廠化制造的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】B60M1/28
【公開號(hào)】CN105216655
【申請?zhí)枴緾N201510683366
【發(fā)明人】白裔峰, 蔣先國, 崔校玉, 羅健, 鄧洪, 魏博
【申請人】鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月20日