基于移动终端的接触网附加导线张力-弛度曲线动态绘制

唐 莲

兰州铁路局兰州供电段，甘肃 兰州 733009

0 引言

2011年7月10日，京沪高铁滕州东站内，下行上海侧接触网附加导线(供电线)故障，中断供电1小时37分。经调查，故障原因是:7月10日滕州地区出现9级大风雷雨天气，大风造成附加导线强烈摆动，特别是跨中摆幅大，摆动过程中造成靠近雨棚柱侧导线与雨棚柱间绝缘距离不足，附加导线对跨中雨棚柱放电，烧断了靠近雨棚柱侧的附加导线。

由以上事故案例我们不难看出，虽然接触网附加导线并不直接与受电弓接触，但在长期的运行过程中遇到低温、大风等恶劣天气时，依然会引发供电事故。那么，怎么有效防范此类事故的发生，提高设备检修的针对性和准确性，就成为摆在我们面前必须要解决的一个课题。

1 张力-弛度曲线的计算

1.1 气象条件及计算负载的确定

用户通过在程序起始界面中选择的线路类别和附加导线类别，查询SQLite数据库，将与之相对应的数据项调取后根据相应的计算公式确定附加导线所处线路的气象参数及附加导线负载:自重负载、冰负载、风负载、合成负载等。

1.2 决定起始条件

状态方程中的t1,q1,T1 ，称为已知条件，这种已知条件也必须通过计算确定，在通常的计算中，附加导线一般用弛度作为控制条件。它们分别用临界跨距和临界温度来决定。

在进行附加导线的安装计算时，用临界跨距作为Tmax的起始依据；

在进行某些供电线或捷接线计算时，如果悬挂导线受支柱高度和弛度值的条件限制，其弛度就成为控制条件，这时用临界温度作为起始条件确定的依据。（以上计算均由程序自动完成，但因为属于文献[1]中比较基础的计算，在此不做具体的分析。）

1.3 决定当量跨距

设定一个综合代表跨距，这个跨距中的导线张力随温度变化的规律与该锚段内的实际变化规律完全相同，这个假设的跨距就称为该锚段的当量跨距。

本文为简化计算，当量跨距的取值为5的整数倍:

在程序中用循环取值的办法，依次取当量跨距的值进行计算。

1.4 求取张力及弛度值

1.4.1 附加导线的状态方程

1.4.2 待求量tx值的确定

将温度tx按不同线路的设计取用气象参数取值，例如兰武线最高温度为:tmax=40℃，最低温度为:tmin=-30℃，本文因绘制张力-弛度曲线的需要，tx的取值为5的整数倍，分别为:

1.4.3 求取张力值

在确定了起始条件和当量跨距之后，根据q1、T1、t1可由状态方程求得Tx=f(tx)的张力值。

由状态方程移项后得:

两边同乘Tx2后，上式化简为:

将温度tx、当量跨距Ld分别代入上式，求解一元三次方程即可得出在不同当量跨距时不同温度下的张力值。表1列出了兰武线回流线（LBGLJ-185）在不同当量跨距下的张力值计算结果。

表1 兰武线回流线的张力值计算结果（单位:N）

1.4.4 求取弛度值

根据下式可以求得该锚段各实际跨距的弛度曲线。

将不同跨距值（这里跨距取5的整数倍）代入上式计算，可得出在同一张力下，不同跨距时的附加导线弛度，因此弛度曲线是一族曲线。

1.4.5 计算结果比较

将表1中的张力值与设计安装曲线中的值相比较，数据基本吻合，部分数据存在2%左右的误差。（在设计安装曲线中的张力弛度取值只能根据坐标点的位置读取，存在读数误差）

图2 手机动态绘制的曲线兰武线回流线（LBGLJ-185）

图3 AutoCAD绘制的设计安装曲线兰武线回流线（LBGLJ-185）

2 动态绘制张力-弛度曲线

经过计算得出张力及弛度值的计算结果后，就可以进行张力-弛度曲线的绘制了。本文在确定了张力-弛度量值的计算方法后，引入了AChartEngine图形库实现曲线的动态绘制。

2.1 建立坐标系

依据绘制张力-弛度曲线图的需要，建立了以温度为横轴t，导线张力为左纵轴T，导线弛度为右纵轴F的坐标系。在程序中因受手机屏幕大小的限制（显示坐标轴线上的数字后会影响部分曲线的显示效果），将左边纵轴的量值缩小100倍，右边纵轴的量值缩小10倍显示。

2.2 映射坐标点

将计算得出的张力弛度值计算结果依次映射到坐标系中，温度和张力值（tx，Tx）以横轴t和左侧纵轴T对应绘制附加导线的张力曲线；温度和弛度值（tx,Fx）以横轴t和右侧纵轴F对应绘制附加导线的弛度曲线。绘制完成的附加导线张力-弛度曲线如下图2所示。

2.3 绘制的曲线对比

图2是用手机动态绘制出的附加导线张力弛度曲线，图3是用AutoCAD绘制的设计安装曲线。二者相比，前者内容更丰富，色彩更亮丽，携带更方便，查阅更容易。

3 实现的效果图

程序运行后，所实现的效果图如下:

图4 参数显示查询界面

图5 负载计算界面

图6 数据汇总界面

图7 曲线动态绘制界面

4 结论

在移动智能终端上实现接触网附加导线张力-弛度曲线的动态绘制，为我们提供了一种全新的获取接触网设备技术参数的方法。这种方法比传统的方法更快捷、更方便、更具实用性。同时也为实现其它类型接触网设备信息及参数的获取提供了抛砖引玉的途径和做法。

[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，2003.

[2]中华人民共和国铁道部.接触网运行检修规程[M].北京:中国铁道出版社，2007.

[3]铁道部电气化工程局电气化勘测设计处.电气化铁道设计手册[S].接触网.北京:中国铁道出版社，1983.

[4]余志龙.Google Android SDK 开发范例大全[M].北京:人民邮电出版社，2009.