試論負(fù)載計算法用于牽引供電接觸網(wǎng)軟橫跨預(yù)制

李袁瞳

【摘 要】對于牽引供電接觸網(wǎng)而言，在軟橫跨預(yù)制過程中，預(yù)制計算的影響因素很多，若計算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，則會直接影響工程施工進(jìn)度及質(zhì)量。本文總結(jié)了負(fù)載計算法的優(yōu)越性，對軟橫跨的具體計算過程展開了分析，提出校驗方法，為電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了保障。

【關(guān)鍵詞】負(fù)載計算法;供電接觸網(wǎng);軟橫跨;預(yù)制

1負(fù)載計算法的優(yōu)越性

對于電氣化鐵路工程而言，多股道站場因不能在各個股道之間搭建接觸網(wǎng)的支柱，而把橫向懸吊線索、定位線索固定于最外股道的兩個支柱，將觸網(wǎng)相關(guān)的定位裝置安裝于橫向懸吊線索與定位線索上，該結(jié)構(gòu)叫做接觸網(wǎng)的軟橫跨裝置。軟橫跨結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，分為股道兩旁接觸網(wǎng)支柱、上下部固定繩、懸掛于支柱的橫向承力索、連接部件的支撐定位設(shè)施等。軟橫跨結(jié)構(gòu)是我國電氣化鐵路中接觸網(wǎng)的重要構(gòu)成，表現(xiàn)了施工成本低、施工簡單、維護(hù)方便等優(yōu)越性。但是，橫跨預(yù)制是一項重要的施工工序，計算方法的選擇很關(guān)鍵。以往的軟橫跨預(yù)制在計算中，主要采用實測法、圖解法、拋物線法等，他們都具有較好的可操作性，缺陷是預(yù)配精度不是很理想。

負(fù)載計算法指的是預(yù)先假設(shè)一下軟橫跨安裝受力后的結(jié)構(gòu)，充分地考慮各個節(jié)點的受力情況，借助相關(guān)的力學(xué)模型與理論，對懸掛負(fù)載計算法進(jìn)行轉(zhuǎn)型，變成結(jié)構(gòu)尺寸計算法。負(fù)載計算的方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的缺陷，結(jié)合實測的數(shù)據(jù)與荷載情況，分別予以計算。這種方法規(guī)律性很強(qiáng)，且與懸掛點的工作狀態(tài)幾乎等效。在展開繁瑣的計算工作中，也可對負(fù)載計算法進(jìn)行相關(guān)程序的編制，利用信息技術(shù)計算。軟橫跨結(jié)構(gòu)具體參見下圖：

2軟橫跨的計算過程

2.1荷載的確定

軟橫跨結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型式多樣，為了適應(yīng)設(shè)計、施工及使用的統(tǒng)一原則，通常把常見幾種結(jié)構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)予以組合，形成軟橫跨的節(jié)點類型。軟橫跨的負(fù)載計算，指的是結(jié)合懸掛點的節(jié)點種類，及懸掛的承力索與接觸線的規(guī)格，對該節(jié)點的負(fù)載進(jìn)行確定。此外，還有吊弦及線夾、縱向接觸懸掛、橫向承力索、絕緣子、上下部的定位索自重負(fù)載。各個懸掛點的荷載影響因素主要有絕緣子的種類、承力索、接觸線的組合等，根據(jù)項目實際，有時選擇瓷質(zhì)盤狀的絕緣子，一般選擇復(fù)合型絕緣子，不同絕緣子自重差異較大。

2.2結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)定

在軟橫跨支柱投入施工過程中，施工誤差、地形差異等因素會對計算結(jié)果造成極大的影響。所以，工作人員需在組立支柱后，再進(jìn)行預(yù)制的計算，還要預(yù)先對施工現(xiàn)場予以實地測量，例如：股道間距、支柱側(cè)面限界及斜率、軌面到支柱基礎(chǔ)面的高差。詳情參見圖1，各個字母代表的含義如下：

CX1、CX2是支柱側(cè)面限界，左右兩旁支柱內(nèi)緣依次到相應(yīng)臨近線路中心的距離（m）;

L是橫向跨距，軟橫跨橫到承力索兩個固定點之間的水平距離（m）;

l1，l2橫向承力索的最低點到左右固定點的水平距離（m）;

S1，S2正線軌面到支柱基礎(chǔ)面高差;

f1，f2橫向承力索的弛度，即橫向承力索兩個固定點到最低點的高差;? ak（k=1，2…n+1）——鄰近懸掛點的水平距離，a1=CX1+Hδ1，a2=CX2+Hδ2;

δ1，δ2是支柱調(diào)整傾斜度與結(jié)構(gòu)斜率二者的疊加值，即支柱安裝受力后內(nèi)緣相對懸掛點處鉛垂線的疊加斜率（mm/m）。

2.3橫向承力索的水平張力與最低懸掛點的計算

2.3.1最低點的假設(shè)

先假設(shè)預(yù)制計算軟橫跨需要一個最低點，且以此點為界限，將軟橫跨的跨越股道進(jìn)行劃分，為兩個部分（如圖1）。設(shè)最低點在第k股道，求第k股道的懸掛點依次到左右固定點的高差，即f1及f2值，

2.3.2計算子力矩

從假設(shè)的最低點位置分開，把兩旁各懸掛點負(fù)載依次對同側(cè)固定點取力矩值，則各固定點受力矩值叫做子力矩，用M1、M2表示。

2.3.3橫向承力索的水平力T和分界力Y

以上求出的子力矩M1，M2及相關(guān)各力，依次對固定點A、B求出力矩，經(jīng)過對相關(guān)公式的整理，得出

分界力Y可用于判定最低點位置正確與否。若假設(shè)的最低點位置正確，則有

若求出Y值為負(fù)，則要把最低點向左移動;若Y>Qk，則要把最低點向右移動。對上述不同的計算結(jié)果，均應(yīng)重新假設(shè)最低點位置，再展開計算。以此類推，直至達(dá)到式（5）標(biāo)準(zhǔn)，最低點位置才算適合。

除外，還有特殊情況發(fā)生，即Y=0時，該組的軟橫跨除了假設(shè)的最低點以外，另外的最低點在假設(shè)最低點的左側(cè);若Y=Qk，則軟橫跨也有兩個最低點，一個是假設(shè)的最低點，第二個是在假設(shè)的最低點右側(cè)。

2.4橫向承力索分段長度

已知al，a2…an+1，求橫向承力索的的各段長度，一定要求出各個鄰近懸掛節(jié)點的高差m1，m2，mn+1，然后再求各分段長度b1，b2，bn+l。

按照圖1所示的計算圖，根據(jù)靜力學(xué)的平衡方程原理，可得到左側(cè)的最低點。經(jīng)過一系列的推導(dǎo)，可建立一個通用方程，求橫向承力索的各分段長度。橫向承力索的總長：

2.5懸掛點直吊線的長度

設(shè)Ck為最短的吊線長度，即Ck=Cmin，則最低點左側(cè)的各吊線長度：

最低點右側(cè)的各吊線長度：

2.6上下部定位索的長度

在對上、下部定位索長度進(jìn)行計算時，應(yīng)先分析懸掛改組軟橫跨的支柱種類，

即應(yīng)看是鋼柱，還是鋼筋混凝土支柱，如果軟橫跨被安裝在鋼柱上，還要計算上、下部定位索懸掛處的支柱寬度，具體根據(jù)以下計算公式：

上式中，HS1，HS2為左右側(cè)上部定位索的安裝高度（m）;HX1，HX2為左右側(cè)下部定位索的安裝高度（m）。

3結(jié)果校驗

按照以上軟橫跨預(yù)制的計算法，假設(shè)現(xiàn)場實測輸入數(shù)值，結(jié)合各懸掛點的高差之和，依次與軟橫跨兩側(cè)最大尺度一致與否，對計算的正確性加以驗證，相關(guān)公式如下所示：

若 則表明計算結(jié)果是正確的。

結(jié)束語

總之，在牽引供電接觸網(wǎng)的軟橫跨預(yù)制過程中，主要應(yīng)用負(fù)載計算方法對軟橫跨的最低懸掛點具體的確定、橫向承力索的各分段長度及上下部定位索長度的計算公式進(jìn)行推導(dǎo)，當(dāng)確定好各個結(jié)點的長度時，還要結(jié)合軟橫跨絕緣子與各個連接件的長度，對橫向承力索的鋼絲繩長度進(jìn)行確定，用此法預(yù)制軟橫跨，有利于確保項目工程一次性成形。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦曉宇.高速鐵路接觸網(wǎng)不同導(dǎo)線組合的載流能力分析[J/OL].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計：1-6[2019-12-12]

[2]陳炳均. 高速鐵路牽引電流與軌道電路綜合仿真研究[D].北京交通大學(xué)，2019.

（作者單位：中鐵三局集體電務(wù)工程有限公司）