武广铁路客运专线接触网中间柱预配计算的分析与应用

杨 强

(中铁一局集团电务工程公司,西安 710054)

武广铁路客运专线接触网腕臂预配计算,依赖于国外公司提供的软件(CANDROP),软件必须逐年升级,硬件加密狗与某台计算机匹配运行计算后,该加密狗无法再与其他的计算机运行计算,且加密狗数量有限。为打破国外公司对接触网预配计算软件的垄断,彻底解决接触网腕臂预配计算制约工程进度的问题，结合武广铁路客运专线接触网相关设计文件和现行规范及与国外公司的沟通交流,根据三角函数、接触网受力平衡原理和现场施工实施的实际情况,经过反复研究对比,找出了接触网中间柱预配计算的关系。

为推动腕臂预配进度,节约工期,提高现场施工精度,减少接触网导高、高差超限处所造成受电弓冲击过大和产生火花,影响弓网运行寿命。结合这一特点,编制了一个Excel软件,指导现场施工,提高接触网安装精度,减少材料浪费,推动现场施工进度等。将Excel软件输出结果与国外公司软件结果对比,基本一致,现将中间柱正定位接触网腕臂预配计算整理如下。

1 中间柱正定位接触网腕臂组成(图1)

图1 中间柱正定位接触网腕臂组成(单位：mm)

2 计算输入相关参数

武广铁路客运专线正线接触网采用弹性链型悬挂承力索铜合金绞线(JTMH—120,单位质量1.065 kg/m),额定张力采用21 kN；接触导线铜镁合金(CuMg-150,单位质量1.35 kg/m),额定张力采用30 kN；弹性吊索额定张力采用3.5 kN,标准跨距50 m,定位器长度1 150 mm(质量1.121 kg)；限位定位器的限位间隙满足受电弓最大抬升量225 mm；不考虑H型钢支柱向田野侧预偏,计算相关零部件尺寸如图2、图3所示。

3 计算输入资料代号(表1)

表1 计算输入资料代号

图2 计算相关零部件尺寸(单位：mm)

图3 计算相关零部件尺寸(单位：mm)

3.1 平腕臂计算(图4)

图4 平腕臂计算(单位：mm)

根据图4整理，(2 5942-1052)×CL2-200×1052×CL-2 5942×1052+1052×1002=0

解得：CL=105.33 mm

通过三角函数解得：C1=8.31 mm

CLC=16-C1=7.69 mm

CLZ=150×CLC/CL=7.66 mm

根据图4得

PLZ=PWZ+CLZ=2 601.66 mm

PCX=PLZ×CL/105=2 609.84 mm

根据已知条件解得平腕臂全长(含：绝缘子、水平腕臂端部余长)PCX+45+200=2 854.84 mm

平腕臂下料实际长度：2 854.84-760+100=2 194.84 mm

3.2 斜腕臂计算(图5)

图5 斜腕臂计算(单位：mm)

平腕臂双套管连接器距承力索底座的距离300 mm,平腕臂双套管连接器距腕臂底座的距离：PLZ×(PCX-300)/PCX=2 302.60 mm

平腕臂、斜腕臂双套管连接器距腕臂底座的距离：2 302.6×76/(PCX-300)=75.76 mm,根据三角函数解得双套管连接器固定点坐标为(2 402.56,6 741.5)

852×(1 541.5+2 296.572)=0

解得：XF=100.35 mm,XWZ=1 441.15 mm,XW=53.34 mm,XW1=2 711.30 mm

斜腕臂全长(含绝缘子)：XWC=2 859.64 mm

斜腕臂下料长度：XWC-760+100=2 199.64 mm。

3.3 定位管计算

根据接触导线受力平衡可得定位器定位点的受力情况,如图6所示。

图6 定位器受力平衡示意(单位：m)

固定点重G=(5×1.35+1.121×0.5)×9.8=71.64 N

结合定位器受力平衡原理,解得限位定位器座与定位器固定点距轨顶高程5 413.8 mm，定位器直角长边DWZ=1 144.3 mm。

按照定位器最大抬升量为225 mm考虑,定位器与限位定位器座的间距d=h×A/L=17.6 mm。

限位定位器座在定位管固定点距接触线的距离为1 218.15 mm。

限位定位器座在定位管固定点距轨面的距离为5 623.8 mm。

垂直定位环在斜腕臂上固定的距离：797.3+7.06=804.36 mm。

定位管长度：2 631.19-132+83=2 582.19 mm。

腕臂支撑长度：1 096.89-100=996.89 mm。

定位吊线长度：1 001.17 mm。

放风拉线长度：≥745.48 mm。

吊线定位环距水平定位环的距离为：1 000×90.6/90=1 006.66 mm。

3.4 定位管偏斜率计算结果对比(表2)

4 结 语

通过Excel软件腕臂预配计算,结合武广铁路客运专线弓网关系检验,证明接触网受力平衡原理满足弓网受流关系,实现了接触网自由抬升功能,满足接触网预配计算要求。为今后接触网腕臂预配计算提供了便捷程序,减少了材料浪费,提供了接触网安装精度,节约了建设工期。

表2 定位管偏斜率计算结果对比

[1] TB10009—2005,铁路电力牵引供电设计规范[S]．

[2] 铁建设[2007]47号,新建时速300～350 km客运专线铁路设计暂行规定(上、下)[S]．

[3] 铁建设[2006]167号,客运专线铁路电力牵引供电工程施工质量验收暂行标准[S]．

[4] [德]Kieβling,Pusschmann,Schmieder.电气化铁道接触网[M].中铁电气化局集团有限公司译.北京：中国电力出版社,2003．