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)，下行上海側接觸網(wǎng)附加導線(供電線)故障，中斷供電1小時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級大風雷雨天氣，大風造成附加導線強烈擺動，特別是跨中擺幅大，擺動過程中造成靠近雨棚柱側導線與雨棚柱間絕緣距離不足，附加導線對跨中雨棚柱放電，燒斷了靠近雨棚柱側的附加導線。

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

1 張力-弛度曲線的計算

1.1 氣象條件及計算負載的確定

用戶通過在程序起始界面中選擇的線路類別和附加導線類別，查詢SQLite數(shù)據(jù)庫，將與之相對應的數(shù)據(jù)項調(diào)取后根據(jù)相應的計算公式確定附加導線所處線路的氣象參數(shù)及附加導線負載:自重負載、冰負載、風負載、合成負載等。

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計算確定，在通常的計算中，附加導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決定。

在進行附加導線的安裝計算時，用臨界跨距作為Tmax的起始依據(jù)；

在進行某些供電線或捷接線計算時，如果懸掛導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，這時用臨界溫度作為起始條件確定的依據(jù)。（以上計算均由程序自動完成，但因為屬于文獻[1]中比較基礎的計算，在此不做具體的分析。）

1.3 決定當量跨距

設定一個綜合代表跨距，這個跨距中的導線張力隨溫度變化的規(guī)律與該錨段內(nèi)的實際變化規(guī)律完全相同，這個假設的跨距就稱為該錨段的當量跨距。

本文為簡化計算，當量跨距的取值為5的整數(shù)倍:

在程序中用循環(huán)取值的辦法，依次取當量跨距的值進行計算。

1.4 求取張力及弛度值

1.4.1 附加導線的狀態(tài)方程

1.4.2 待求量tx值的確定

將溫度tx按不同線路的設計取用氣象參數(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)方程移項后得:

兩邊同乘Tx2后，上式化簡為:

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

表1 蘭武線回流線的張力值計算結果（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）代入上式計算，可得出在同一張力下，不同跨距時的附加導線弛度，因此弛度曲線是一族曲線。

1.4.5 計算結果比較

將表1中的張力值與設計安裝曲線中的值相比較，數(shù)據(jù)基本吻合，部分數(shù)據(jù)存在2%左右的誤差。（在設計安裝曲線中的張力弛度取值只能根據(jù)坐標點的位置讀取，存在讀數(shù)誤差）

圖2 手機動態(tài)繪制的曲線蘭武線回流線（LBGLJ-185）

圖3 AutoCAD繪制的設計安裝曲線蘭武線回流線（LBGLJ-185）

2 動態(tài)繪制張力-弛度曲線

經(jīng)過計算得出張力及弛度值的計算結果后，就可以進行張力-弛度曲線的繪制了。本文在確定了張力-弛度量值的計算方法后，引入了AChartEngine圖形庫實現(xiàn)曲線的動態(tài)繪制。

2.1 建立坐標系

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，導線張力為左縱軸T，導線弛度為右縱軸F的坐標系。在程序中因受手機屏幕大小的限制（顯示坐標軸線上的數(shù)字后會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 映射坐標點

將計算得出的張力弛度值計算結果依次映射到坐標系中，溫度和張力值（tx，Tx）以橫軸t和左側縱軸T對應繪制附加導線的張力曲線；溫度和弛度值（tx,Fx）以橫軸t和右側縱軸F對應繪制附加導線的弛度曲線。繪制完成的附加導線張力-弛度曲線如下圖2所示。

2.3 繪制的曲線對比

圖2是用手機動態(tài)繪制出的附加導線張力弛度曲線，圖3是用AutoCAD繪制的設計安裝曲線。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 實現(xiàn)的效果圖

程序運行后，所實現(xiàn)的效果圖如下:

圖4 參數(shù)顯示查詢界面

圖5 負載計算界面

圖6 數(shù)據(jù)匯總界面

圖7 曲線動態(tài)繪制界面

4 結論

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

[1]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都:西南交通大學出版社，2003.

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

[3]鐵道部電氣化工程局電氣化勘測設計處.電氣化鐵道設計手冊[S].接觸網(wǎng).北京:中國鐵道出版社，1983.

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