周?chē)?guó)維

摘 ?要：文章主要論述廣清城軌接觸網(wǎng)中間柱腕臂及腕臂支撐的預(yù)配計(jì)算方法，針對(duì)目前存在的腕臂支撐過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算腕臂長(zhǎng)度，可計(jì)算出相應(yīng)的腕臂支撐長(zhǎng)度，保證腕臂安裝一次到位。腕臂計(jì)算中涉及的主要參數(shù)有側(cè)面限界、外軌超高、m值及懸掛結(jié)構(gòu)參數(shù)等等，這些參數(shù)分別通過(guò)初步設(shè)計(jì)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到。

關(guān)鍵詞：廣清城軌;接觸網(wǎng);腕臂計(jì)算;m值

中圖分類(lèi)號(hào)：U225 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(wǎng)腕臂組裝是電氣化接觸網(wǎng)施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵工序，而腕臂預(yù)配計(jì)算是腕臂組裝中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。能否準(zhǔn)確計(jì)算及預(yù)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(wǎng)施工過(guò)程中，存在由腕臂支撐過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)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(huán)距離過(guò)小等問(wèn)題，本文就此類(lèi)問(wèn)題對(duì)接觸網(wǎng)中間柱腕臂及腕臂支撐計(jì)算方法進(jìn)行探討，為接觸網(wǎng)問(wèn)題整改提供參考。

2 腕臂計(jì)算

2.1 安裝方式

廣清城軌接觸網(wǎng)采用帶回流線(xiàn)路的直接供電方式全補(bǔ)償簡(jiǎn)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(jì)算

在腕臂計(jì)算中，需先通過(guò)理論計(jì)算得出定位點(diǎn)到線(xiàn)路中心的距離m值。由腕臂計(jì)算模型圖2可得，支柱在曲線(xiàn)外側(cè)時(shí)平腕臂長(zhǎng)度LP=Hp*β+Cx-m-C+L露頭。

注：LP：平腕臂總長(zhǎng)度;Hp：平腕臂離軌面高度;β：支柱斜率（廣清城軌橋梁、路基區(qū)段采用H型鋼柱，近似計(jì)算β可直接取0）;Cx：側(cè)面限界;m：定位點(diǎn)到線(xiàn)路中心線(xiàn)的距離;C：腕臂上其他零部件長(zhǎng)度的代數(shù)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(gè)量可現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)出，而m值需通過(guò)其他計(jì)算得出。m值與拉出值a、外軌超高h(yuǎn)、接觸線(xiàn)高度H及軌距L有關(guān)。當(dāng)定位點(diǎn)在線(xiàn)路中心線(xiàn)和曲外之間時(shí)，可得m=a-c。注意a、m有符號(hào)規(guī)定：m為正值時(shí)，定位點(diǎn)在線(xiàn)路中心與外軌之間;m為負(fù)值時(shí)，定位點(diǎn)在線(xiàn)路中心與內(nèi)軌之間;a為正值時(shí)，定位點(diǎn)在受電弓中心線(xiàn)與外軌之間;a為負(fù)值時(shí)，定位點(diǎn)在受電弓中心線(xiàn)與內(nèi)軌之間。當(dāng)a>0，m>0，c>0且|a|>|c|時(shí)，根據(jù)三角關(guān)系，c=H*h/L，則m=a-c>0成立。

當(dāng)定位點(diǎn)在線(xiàn)路中心與受電弓中心線(xiàn)之間或者在受電弓中心與曲內(nèi)之間，m=a-c都是成立的，本文不再重復(fù)證明，直接用m=a-c，或m=a-H*h/L進(jìn)行下一步的腕臂計(jì)算。

由計(jì)算模型圖2可得，支柱在曲線(xiàn)外側(cè)且m>0時(shí)，平腕臂長(zhǎng)度LP=Hp*β+Cx-m-C+L露頭，支柱在m>0、m<0、曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)外側(cè)及直線(xiàn)區(qū)段的平腕臂計(jì)算不再重復(fù)證明，各種情況的計(jì)算總結(jié)為表1所示：

進(jìn)一步簡(jiǎn)化公式可得，曲線(xiàn)上平腕臂長(zhǎng)度LP=Hp*β+Cx+Am-C+L露頭，曲外取A=-1，曲內(nèi)取A=1。

（4）直線(xiàn)段拉出值向線(xiàn)路側(cè)拉為負(fù)，向田野側(cè)拉為正，由于橋梁路基區(qū)段支柱均在田野側(cè)，因此支柱、定位點(diǎn)在同一側(cè)時(shí)，a>0，m=a，所以L(fǎng)P=Hp*β+Cx-a-C+L露頭;不同側(cè)時(shí)，a<0，m=a，所以L(fǎng)P=Hp*β+Cx-a-C+L露頭。因此支柱在直線(xiàn)上時(shí)，統(tǒng)一使用 LP=Hp*β+Cx-a-C+L露頭 進(jìn)行計(jì)算;而隧道及站臺(tái)吊柱則相反，使用LP=Hp*β+Cx+a-C+L露頭進(jìn)行計(jì)算。

2.3 斜腕臂計(jì)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(huán)至平腕臂中心距離。

3 腕臂支撐計(jì)算

在計(jì)算出平腕臂及斜腕臂長(zhǎng)度后，再進(jìn)行腕臂支撐計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)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(huán)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(huán)的距離兩種情況計(jì)算：

3.1 保證夾角α

如圖2，可得腕臂支撐長(zhǎng)度LZC=LZC'/sinα。在不考慮腕臂支撐與定位環(huán)距離的情況下，當(dāng)腕臂支撐與平腕臂絕緣子的距離為100mm，且α=70°時(shí)，LZC有最大值為L(zhǎng)ZC'/sin70°。若腕臂支撐大于此長(zhǎng)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(yù)配腕臂支撐時(shí)，應(yīng)選用長(zhǎng)度小于最大值的型號(hào)。

根據(jù)相似三角形性質(zhì)，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(huán)距離

在不考慮夾角α的情況下，當(dāng)腕臂支撐與平腕臂絕緣子及定位環(huán)的距離均為100mm時(shí)，LZC有最大值為L(zhǎng)ZC"。

如圖2，根據(jù)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(huán)距腕臂底座距離LDD為未知值，接下來(lái)介紹如何計(jì)算定位環(huán)安裝位置：

根據(jù)相似三角形性質(zhì)，LDD=*B1/B+LDWH*cotθ;

B1：定位管至腕臂底座距離;

LDWH：定位環(huán)圓環(huán)中心至斜腕臂中心的距離。

綜上所述，預(yù)配腕臂支撐時(shí)，由于要同時(shí)滿(mǎn)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(huán)及平腕臂絕緣子均不小于100mm的條件，需保證腕臂支撐長(zhǎng)度分別小于LZC'/sin70°及LZC"，實(shí)際中選擇腕臂支撐長(zhǎng)度時(shí)可由計(jì)算最大值向下取整。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)接觸網(wǎng)中間柱腕臂及腕臂支撐計(jì)算方法進(jìn)行探討，通過(guò)計(jì)算得出腕臂支撐的理論最大長(zhǎng)度，為腕臂支撐的預(yù)配提供重要依據(jù)，減少由于計(jì)算不準(zhǔn)確造成的腕臂支撐過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，提高施工效率。

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