李西鋒，吳鐵成

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高速鐵路接觸網(wǎng)定位器水平力的精確計算

李西鋒，吳鐵成

對接觸網(wǎng)定位器水平力進(jìn)行分析，提出不同線路條件下定位器水平力的計算方法，并通過實例進(jìn)行多個連續(xù)點的水平力計算，得出水平力大小的規(guī)律，為接觸網(wǎng)腕臂計算提供依據(jù)。

接觸網(wǎng)；定位器；計算；水平力

0 引言

在高速鐵路接觸網(wǎng)施工中，為了提高腕臂計算的準(zhǔn)確性，減少接觸線定位點處出現(xiàn)硬點，改善受電弓受流條件，腕臂計算須在受力狀態(tài)下進(jìn)行。在腕臂計算過程中，定位器坡度的計算是關(guān)鍵和重點，而水平力的計算是定位器坡度計算中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但由于線路水平曲線的存在，使得曲線段定位器水平力的計算存在偏差。施工驗收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定位器應(yīng)處于受拉狀態(tài)，根據(jù)西門子公司的計算資料，定位器所受拉力不應(yīng)小于80 N，在其腕臂計算程序中詳細(xì)標(biāo)注了每個定位器的水平力。本文將對定位器水平力進(jìn)行分析，推導(dǎo)出其在各種線路條件下的計算方法，可用于指導(dǎo)腕臂的精確計算。

1 單個定位器水平力計算

以兩跨即3個支柱為例，若線索張力、3個拉出值及線路條件確定，便能計算出中間支柱接觸線定位點的水平力。根據(jù)不同的線路條件分別對水平力的計算方法進(jìn)行分析。

1.1 直線區(qū)段

圖1為直線區(qū)段單定位點示意圖。圖中1、2為跨距，、、為接觸線拉出值。

根據(jù)圖1及三角形計算可得2#支柱接觸線定位點水平受力的計算式為

式中，c為接觸線張力。

圖1 直線區(qū)段單定位點示意圖

1.2 圓曲線區(qū)段

圖2為圓曲線區(qū)段單定位點示意圖，圖中為曲線半徑。

圖2 圓曲線區(qū)段單定位點示意圖

由圖2及三角形計算可得2#支柱接觸線定位點水平受力的計算式為

=c×(cos+ cos) =c×

1.3 緩和線區(qū)段

緩和曲線區(qū)段單定位點受力如圖3所示。

圖3 緩和曲線區(qū)段單定位點示意圖

a，b，c為線路中心到圓心的距離，o為圓心到直緩點的距離，o為緩和曲線長度。2#支柱接觸線定位點水平力的計算式為

式（3）中只有a，b，c為未知數(shù)。圖3中，由o、、a組成的三角形可求得a，即

式（4）中，o，均為未知數(shù)，需單獨計算。

式中，為2#支柱到直緩點的里程差。

由o、（圓曲線切線長度）、（圓曲線半徑）組成三角形如圖4所示，可得

式中，為曲線外矢距，為線路轉(zhuǎn)向角。

角度的計算式為

=-=

將式（5）—（7）代入式（4）計算出a。同理可計算出b，c，然后將a，b，c代入式（3），可算出2#支柱接觸線定位點在緩和曲線段的水平力。

2 連續(xù)定位點水平力分析

為了更好地研究水平力在直線及曲線區(qū)段上的變換規(guī)律，需計算連續(xù)定位點的水平力。以某條高鐵為例，計算18個連續(xù)定位點的水平力。接觸網(wǎng)與線路參數(shù)如表1所示。

表1 算例參數(shù)表

2.1 支柱位于曲線外側(cè)

當(dāng)支柱位于曲線外側(cè)時，分析定位點的受力情況，其水平力計算結(jié)果如表2所示。

表2 支柱位于曲外水平力計算結(jié)果

注：表中拉出值、水平力數(shù)值為負(fù)時表示拉向支柱反側(cè)，為正時表示拉向支柱側(cè)。

2.2 支柱位于曲線內(nèi)側(cè)

當(dāng)支柱位于曲線內(nèi)側(cè)時，分析定位點的受力情況，其水平力計算結(jié)果如表3所示。

表3 支柱位于曲內(nèi)水平力計算結(jié)果

注：表中拉出值、水平力數(shù)值為負(fù)時表示拉向支柱反側(cè)，為正時表示拉向支柱側(cè)。

2.3 水平力大小規(guī)律

通過對連續(xù)定位點水平力計算結(jié)果進(jìn)行分析，當(dāng)支柱位于直線區(qū)段，接觸導(dǎo)線的張力、拉出值、跨距不變時，導(dǎo)線的水平力大小相等；支柱位于圓曲線外側(cè)時，正反定位的水平力分別保持恒定，且正定位的水平力大于反定位水平力；支柱位于圓曲線內(nèi)側(cè)時，正反定位的水平力分別保持恒定，且正定位的水平力小于反定位水平力；支柱位于緩和曲線外側(cè)時，正定位的水平力逐漸變大；支柱位于緩和曲線內(nèi)側(cè)時，正定位的水平力逐漸變小。

3 結(jié)語

根據(jù)不同線路條件，推導(dǎo)出單個定位器水平力的計算方法，并采用該方法計算連續(xù)定位點的水平力，由計算結(jié)果分析得出不同線路條件下定位點水平力的變化規(guī)律，為接觸網(wǎng)腕臂的精確計算提供參考和依據(jù)。

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On the basis of analyzing the horizontal force of OCS steady arms, the calculation methods of horizontal force of steady arms under different line conditions, the regularities of sizes of horizontal force are obtained through several cases of horizontal force calculation at several consecutive points, and they are able to provide references for calculation of OCS cantilevers.

OCS; steady arm; calculation; horizontal force

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.03.012

U225.4

B

1007-936X(2018)03-0039-03

2017-08-01

李西鋒.中鐵電氣化局集團(tuán)西安電氣化工程有限公司，助理工程師；吳鐵成.中鐵電氣化局集團(tuán)西安電氣化工程有限公司，高級工程師。