接触网腕臂测量数据探讨

接触网腕臂测量数据探讨

摘要:现场测量数据是接触网腕臂系统计算的控制环节。在整个计算流程中,要有专门的环节控制测量数据的正确性与准确性,以确保计算结果的合理性。本文针对铁路工程,对控制整个计算流程的现场测量中的几个关键数据进行了探讨。

关键词:腕臂系统测量数据关键数据

接触网腕臂作为弓网系统中的重要组成部分,其本身的优劣可以影响到整个弓网系统,重要性不言而喻。

目前国内铁路工程接触网腕臂是利用现场测量数据,并结合设计资料,通过专业软件计算得出。其中现场测量数据的正确性和准确性,决定了腕臂计算结果的合理性。

本文着重对铁路工程接触网腕臂计算流程中的现场测量数据进行简要的探讨。

1 接触网腕臂设计

目前在国外,日本新干线、我国台湾、法国高铁、韩国高铁接触网采用钢腕臂及定位系统,德国及西班牙高铁接触网采用铝合金腕臂及定位系统。

我国国内主要以传统钢腕臂结构为主,近几年随着客运专线的建

设,铝合金腕臂及定位系统也开始广泛使用。

对比两种材质的腕臂,铝合金腕臂系统重量轻、美观性能好,但铝合金零部件大多采用铸造工艺生产,少量采用锻造工艺,其产品加工难度大,成品率低,工程造价较高;钢腕臂系统采用无缝钢管,连接零件采用钢材锻造、冲压或焊接而成,零部件加工难度小、质量稳定,同时关键受力节点采用螺栓连接,区别于铝合金系统的摩擦副连接,系统结构强度更好,更加安全可靠,对大风等恶劣气候适应性更强。

从整体结构上对比中国传统钢腕臂结构、高速铝合金和日式钢腕臂结构,三者都是三角腕臂结构,主要差别有三点:一是平腕臂和斜腕臂连接方式不同;二是定位管形式;三是定位器形式。

本文以铝合金腕臂及定位系统为研究对象,腕臂支持装置一般采用绝缘旋转全腕臂结构形式,为水平腕臂与斜腕臂组成的平腕臂三角形结构,采用承力索座固定承力索,斜腕臂与水平腕臂间加设腕臂支撑。

就目前国内铁路接触网腕臂系统,主要的腕臂结构形式有正定位腕臂结构形式、反定位腕臂结构形式和非工作锚支定位腕臂结构形式。

2 接触网腕臂计算

2.1 计算流程

铁路工程接触网腕臂计算流程如图1所示。

从流程图中可以清晰的看出,在整个接触网腕臂的计算过程中,现场测量数据是整个计算过程的控制点,测量数据的正确性和准确性,决定了接触网腕臂计算结果的准确性。

2.2 测量内容

现场测量内容如下所示:

=5300+1600-110 =6790mm;

YA(下腕臂底座高度)

=5300+1600-110-1750=5040mm;

=Cant/2+5300Cosα+a Sinα+1600-110;

YA(下腕臂底座高度)

=Cant/2+5300Cosα+a Sinα+1600-110-1750;

——其中角α为外轨超高角。

曲线外侧,腕臂反定位上下腕臂底座高度如图2(c)所示。

①A点(低轨水平面中心)到轨道平面位置O的距离:Cant/2(半个

外轨超高)。

②轨道平面位置O到受电弓平面位置B的距离:5300mm;(垂直轨道面的导线高度)。

③受电弓平面位置B到C的距离:a(接触线拉出值)。

④C到承力索位置E的距离:1600mm(结构高度)。

⑤承力索位置E到平腕臂位置D的距离:110mm(承力索座结构高度)。

⑥上腕臂底座位置F到下腕臂底座位置G的距离为1750mm。

由①～⑥的空间位置关系可以计算出,曲线外侧(桥梁段+路基段)反定位上下腕臂底座到低轨轨道面的距离分别为:

YB(上腕臂底座高度)

=Cant/2+5300Cosα-a Sinα+1600-110;

YA(下腕臂底座高度)

=Cant/2+5300Cosα-a Sinα+1600-110-1750;

其中角α为外轨超高角。

由接触网腕臂的装配关系可以知道,曲线内侧的正定位和曲线外侧的反定位、曲线内侧的反定位和曲线外侧的正定位在空间几何位置

上是完全一样的,进而上下腕臂底座高度的计算公式也是完全一样的,这里不再进行说明。

以实际工程的具体设计参数为依据,利用上面的推导公式,可以计算出在不同超高条件下,YA(下腕臂底座高度)和YB(上腕臂底座高度)的理论高度。

某工程部分接触网设计参数如表1所示。

利用本文中的公式,结合表1中的接触网设计参数,可以计算出在不同超高下,YA(下腕臂底座高度)和YB(上腕臂底座高度)的理论设计高度,部分计算结果见表2所示。

施工现场,接触网支柱的基础是由站前专业预留,土建施工过程中或多或少的存在着施工误差,从而间接造成支柱上腕臂底座预留孔相对于低轨

轨道面(直线段,以钢轨轨道面为准)的距离不可能完全是上面计算的理想高度。

目前国内铁路工程接触网腕臂的设计理念是保证腕臂结构高度绝对的1600mm和保证腕臂系统平腕臂绝对的水平。基于理想的腕臂底座孔高度,绝对的1600mm和绝对的平腕臂水平是可以同时实现的,但是对于腕臂底座孔的理想高度,施工现场是不可能实现的,所以就这种设计理念,安装孔位产生的误差造成的影响如下所述。

(1)为了保证腕臂结构高度为绝对的1600mm,安装孔位如果低于理想高度,计算的结果是平腕臂高于水平位置(抬头);安装孔位如果高于理想高度,计算的结果是平腕臂低于水平位置(低头)。

(2)为了保证腕臂系统平腕臂绝对的水平,安装孔位如果低于理想高度,计算的结果是腕臂的结构高度要小于1600mm;安装孔位如果高于理想高度,计算的结果是腕臂的结构高度要大于1600mm。

3 结语

铁路工程接触网腕臂系统的计算是通过现场测量数据和设计资料共同完成的,需要说明的是,现场测量数据是整个接触网腕臂系统计算的控制环节。在整个计算流程中,要有专门的环节控制测量数据的正确性与准确性,确保计算结果的合理性。

本文只是基于国内铁路工程接触网的铝合金腕臂及定位系统,就整个接触网腕臂系统的计算流程进行了简单的分析,对控制整个计算流程的现场测量中的几个关键数据进行了简单的分析,后续的计算工作需要更进一步的优化和总结。

参考文献

[1] 于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都:西南交通大学出版社.

[2] 刘永红.铁路客运专线接触网系统工程技术的研究[M].成都: