CN102358211A - 电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气化铁路施工方法，具体是电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法，其不同之处在于：其具体实施步骤包括：施工准备、调整腕臂顺线路偏移值、调整承力索高导及间距、调整定位装置、锚段关节吊弦测量及计算、吊弦预制及安装、现场测试检查；该方法为电气化铁路接触网锚段关节吊弦精准安装提供了一种施工方法，不需要二次调整，锚段关节吊弦空间结构及受力状态完全能达到设计及施工标准要求，从而实现接触网锚段关节内吊弦安装的一次到位。

Description

电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法

技术领域

本发明涉及电气化铁路施工方法，具体是电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法。

背景技术

电气化铁路中，为满足供电、机械方面的分段要求，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，每一分段叫锚段。两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节。根据锚段所起的作用可分为电分段非绝缘锚段关节和电分段绝缘锚段关节：根据所含跨距数可分为三跨、四跨、五跨等多种类型锚段关节。目前常用的有四跨和五跨锚段关节，示意图如图1、图2所示。锚段关节内的线索多、装配复杂，因此锚段关节施工历来是电气化铁路接触网施工的重难点。其施工方法直接关系到工程项目的成本和效率，更关系到铁路运输的安全与质量，十分重要。

对于电气化铁路接触网锚段关节施工来说，其关键技术在于吊弦长度尺寸的确定。目前国内实际施工采用的方法大致有四种：一种是纯抛物线法，即把承力索和导线均看作理想的抛物线，利用推导公式进行计算，这种方法虽然简单，但缺乏精确度；第二种是直线法，即把锚段关节内的导线按直线抬高进行计算，这样会出现吊弦受力不均，有的甚至不受力的情况，定位点的高度也很难保证；第三种方法是采用绳索模拟法，相对来说比较简单，但绳索的各项物理特性毕竟代替不了接触导线，不能反应出吊弦的真实受力情况，因此也缺乏精确度；第四种方法是现场直接调整的方法，由于调整是反复的，这种方法不仅工效低，而且吊弦的受力很难把控，质量也很难得到保障。而国内有关专利，虽与本发明内容相关，但只解决了一般性问题，没有解决接触网锚关节吊弦安装施工的技术问题。

发明内容

本发明的发明目的是：本发明克服了现有技术的缺点，提供了一种电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法，该方法为电气化铁路接触网锚段关节吊弦精准安装提供了一种施工方法，不需要二次调整，锚段关节吊弦空间结构及受力状态完全能达到设计及施工标准要求，从而实现接触网锚段关节内吊弦安装的一次到位。

为实现以上发明目的，本发明技术方案为：电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法，其不同之处在于：其具体实施步骤包括：施工准备、调整腕臂顺线路偏移值、调整承力索高导及间距、调整定位装置、锚段关节吊弦测量及计算、吊弦预制及安装、现场测试检查；

其中，锚段关节吊弦计算按照以下数学模型进行计算：

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点左侧高或等高时：

$L_i=h_Q-\{(V_Q{D}_i-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(D_i-D_j)*F_j-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(D_i-D_{j-1})\mathrm{sh}\frac{l_j}{q}-(D_i-D_j)\mathrm{sh}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}$

$-q*\mathrm{ch}\frac{l_j}{q}+q*\mathrm{ch}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}\left]\right\}/T_c-({\mathrm{aD}}_i^2+b{D}_i+c)$

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点右侧高或等高时：

$L_i=h_Q-\{(V_Q{D}_i-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(D_i-D_j)*F_j-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(D_i-D_j)\mathrm{sh}\frac{l_j}{q}-(D_i-D_{j-1})\mathrm{sh}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}$

$+q*\mathrm{ch}\frac{l_j}{q}-q*\mathrm{ch}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}\left]\right\}/T_c-({\mathrm{aD}}_i^2+b{D}_i+c)$

式中：

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点左侧高或等高时：

$V_Q=\{(h_Q-h_R)*T_c+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(k-D_i)*F_i-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(k-D_{i-1})\mathrm{sh}\frac{l_i}{q}-(k-D_i)\mathrm{sh}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}$

$-q*\mathrm{ch}\frac{l_i}{q}+q*\mathrm{ch}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}\left]\right\}/k$

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点右侧高或等高时：

$V_Q=\{(h_Q-h_R)*T_c+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(k-D_i)*F_i+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(k-D_i)\mathrm{sh}\frac{l_i}{q}-(k-D_{i-1})\mathrm{sh}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}$

$+q*\mathrm{ch}\frac{l_i}{q}-q*\mathrm{ch}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}\left]\right\}/k$

$F_i=(\sqrt{{(D_{i+1}-D_i)}^2+{(y_{\mathrm{di}+1}-y_{\mathrm{di}})}^2}+\sqrt{{(D_{i-1}-D_i)}^2+{(y_{\mathrm{di}-1}-y_{\mathrm{di}})}^2})*g_j/2$

$+F_{\mathrm{di}}+{\mathrm{aT}}_j(D_i+D_{i-1})-{\mathrm{aT}}_j(D_i+D_{i+1})$

$l_i=2q*\mathrm{arsh}\frac{h_i}{2q*\mathrm{sh}\frac{D_i-D_{i-1}}{2q}}+D_i-D_{i-1}$

$y_{\mathrm{di}}={\mathrm{aD}}_i^2+{\mathrm{bD}}_i+c$

对于AB段有：

$\left\{\begin{array}{c}a=(h_B-h_A)/K_1^2\\ b=0\\ c=h_A\end{array}\right.$

对于BC段有：

$\left\{\begin{array}{c}a=(h_C-h_B)/{(K_2-K_1)}^2-2(h_B-h_A)/(K_1{K}_2-K_1^2)\\ b=2(h_B-h_A)/K_1-2K_1(h_C-h_B)/{(K_2-K_1)}^2+4K_1(h_B-h_A)/(K_1{K}_2-K_1^2)\\ c=h_B-{\mathrm{ak}}_1^2-{\mathrm{bk}}_1\end{array}\right.$

变量说明：L_i-吊弦长度，单位：米；h_Q-Q点的承力索安装高度，单位：米；h_R-R点的承力索安装高度，单位：米；V_Q-承力索Q点的垂直分力，单位：牛顿；y_di-吊弦安装位置接触线端坐标；单位：米；l_i-承力索悬链段对应的水平悬链曲线水平长度，单位：米；h_i-相邻吊弦承力索安装点的高差；单位：米；q-承力索索段的悬链常数，q＝T_c/g_c；D_i-吊弦的横坐标，i  ＝1，2...，单位：米；F_i-吊弦加载到承力索的集中载，i＝1，2...，单位：牛顿；g_c-承力索径向均布载，单位：牛顿/米；k-跨距，单位：米；n-吊弦分布数量；F_di-吊弦自重，单位：牛顿；T_C-承力索的水平张力，单位：牛顿；T_j-接触线的水平张力，单位：牛顿；g_j-接触线的径向均布载，单位：牛顿/米；h_A-A点的接触线安装高度，单位：米；h_B-B点的接触线安装高度，单位：米；h_C-C点的接触线安装高度，单位：米；K₁-定位点B的横坐标，单位：米；K₂-定位点C的横坐标，单位：米；a-抛物线线形的二次项系数；b-抛物线线形的一次项系数；c-抛物线线形的常数项；A、B、C三点分别为接触线上相邻的三个定位点，Q、R、S分别是2跨承力索上与A、B、C三点分别对应的悬挂点，其中，A点、C点分别为接触线两端的定位点，B点位于A点、C点之间。

对比现有技术，本发明的有益特点如下：

1、锚段关节处接触导线线索形态及空间结构一次到位，吊弦受力状态良好。

2、完全采用力学的计算方法，与传统的近似方法相比较，数据更准确，适用性更广。

3、数学模型可编制成软件，施工作业效率可大大提高。

4、工艺流程通过多个工程项目验证，不仅适用于普速铁路，同样适用于高速电气化铁路接触网工程施工。

5、锚段关节是电气化铁路接触网施工的关键环节，其结构复杂，施工难度大，标准要求高。本发明克服了现有技术的缺点，通过分析电气化铁路接触网悬挂的线形特征，利用静态力学的分析方法建立数学模型，本发明为电气化铁路接触网锚段关节吊弦精准安装提供了一种施工方法，不需要二次调整，其空间结构及受力状态完全能达到设计及施工标准要求，实现了接触网锚段关节内吊弦安装的一次到位。这样不仅提高了工效、降低了成本，而且还从根本上保证了接触网锚段关节的施工质量。

附图说明

图1为本发明的接触网四跨锚段关节示意图；

图2为本发明的接触网五跨锚段关节示意图；

图3为本发明的工艺流程图；

图4为本发明的锚段关节接触悬挂坡度变化的两跨线形示意图；

图5为本发明的索微段受力示意图；

图6为本发明的接触网四跨锚段关节线形模拟图。

图7为本发明的接触网五跨锚段关节线形模拟图。

具体实施方式

首先对本发明实施例所涉及的吊弦测量及计算推导进行详细描述：

1接触导线线形的确定

接触网吊弦长度计算，除了要保证定位点、线索的高度及坡度，同时还要兼顾导线的弹性均匀性。因此吊弦的受力特别是工作支的受力必须参考相邻多跨的受力情况。图4是锚段关节坡度变化两跨的悬挂线形示意图。跨中各定位点连接线线形描述为抛物线形(以下有说明)。根据《验标》(TB-10758-2010)及《施工技术指南》铁建设[2010]241国家行业标准要求，为了保证定位点相邻两吊弦间导线不出现“V”字型，因此定位点两侧导线坡度的切线斜率大小应相等，方向应一致。

1.1抛物线参数的物理涵义

一般情况，定义二次抛物线方程为：y＝ax²+bx+c。为了简化计算，建立如图4所示的XOY直角坐标系，A、B、C三点分别为接触线相邻的三个定位点，Q、R、S分别是2跨承力索上与A、B、C三点分别对应的悬挂点，其中，A点、C点分别为接触线两端的定位点，B点位于A点、C点之间。h_A、h_B、h_C为三定位点的设计标高。P₁、P₂分别为AB段抛物线过两端点的切线，P₃、P₄分别为BC段抛物线过两端点的切线。A点的横坐标为0，B和C点对应的横坐标为K₁、K₂。D₁，D₂，...，D₁₂为对应的各吊弦位置的横坐标。首先假设接触导线AB段和BC段都为二次抛物线形，并设其方程分别为：

y＝a₁x²+b₁x+c₁

y＝a₂x²+b₂x+c₂

对于接触导线AB段有：

同样接触导线BC段有：

取接触导线AB或BC段中任一索微段MN进行分析，如下图5所示。假设M点的切线斜率为p₁，因为有坡度变化率的存在，则N点切线的斜率为p₂＝p₁+2adx，接触导线在空载条件下，索微段所受的合力为：

F＝G+F_下-F_上

其中：

G＝g_jdx

F_上＝(p₁+2adx)*T_j

F_下＝p₁*T_j

上式中

F------索微段所受的合力；

G------索微段的自身重力；

T_j------接触导线的水平张力；

g_j------接触导线径向均布荷载；

F_上-----索微段所受的向上分力；

F_下-----索微段所受的向下分力。

将上式整理合并得：

F＝g_jdx-2aT_jdx＝(g_j-2aT_J)*dx

从以上结论可以看出，接触导线线形采用二次抛物线时，其坡度变化率为一个定值，导线每一处所受的力F是的均匀的，若采用高于二次的曲线线形时，坡度变化率是随线路变化的，导线受力是不均匀的。因此建议对有导高变化的区段接触悬挂采用二次抛物线形过渡。若必须采用高次曲线过渡时，则应判定坡度变化率a的最大值是否超过g_j/2T_j，因为它将决定吊弦安装后的受力状态。

1.2抛物线方程推导

对于接触导线AB段，根据式(1)及A点的边界条件，因A点为起始抬高点，P₁＝0，则b₁＝P₁＝0，方程解如下：

$\left\{\begin{array}{c}{a}_1=(h_B-h_A)/K_1^2\\ b_1=0\\ c_1=h_A\end{array}\right.---\left(3\right)$

对于BC段，根据式(2)及B点的边界条件，为了保证导线坡度变化的均匀性，AB段BC段切线斜率应相等，即P₂＝P₃。根据AB段抛物线线形方程可得P₃＝P₂＝2a₁K₁；方程解如下：

$\left\{\begin{array}{c}{a}_2=(h_C-h_B)/{(K_2-K_1)}^2-2(h_B-h_A)/(K_1{K}_2-K_1^2)\\ b_2=2(h_B-h_A)/K_1-2K_1(h_C-h_B)/{(K_2-K_1)}^2+4K_1(h_B-h_A)/(K_1{K}_2-K_1^2)\\ c_2=h_C-{a_{2}k}_2^2-b_2{k}_2\end{array}\right.---\left(4\right)$

将式(3)、(4)的解分别代入抛物线方程即得AB、BC段的接触导线线形方程。

2计算各吊弦点的导线端坐标

将接触导线AB段、BC段吊弦位置的横坐标分别代入两抛物线方程，得出各吊弦的在导线端的纵坐标y_di：

AB段：

$a_1{D}_1^2+c_1,a_1{D}_2^2+c_1,a_1{D}_3^2+c_1,a_1{D}_4^2+c_1,a_1{D}_5^2+c_1,a_1{D}_6^2+c_1.$

BC段： $a_2{D}_7^2+b_2{D}_7+c_2,a_2{D}_8^2+b_2{D}_8+c_2,a_2{D}_9^2+b_2{D}_9+c_2,a_2{D}_{10}^2+b_2{D}_{10}+c_2,a_2{D}_{11}^2+b_2{D}_{11}+c_2,a_2{D}_{12}^2+b_2{D}_{12}+c_2.$

3求各吊弦作用于承力索的张力

以接触导线AB段跨中d3吊弦为例，因为线型是二次抛物线形，d3吊弦与相邻d2、d4吊弦不但有高差存在，而且线索也有坡度差存在，这样导致吊弦除了受导线归算重力、吊弦重力外，还增加了一个线索“曲线力”。以d2、d4为支点，则d3吊弦加载到承力索上的力为：

F₃＝G₃+F_d3+F_下3-F_上3         (5)

式中

G₃------为导线重量归算到吊弦上的荷载，即：

$(\sqrt{{(D_4-D_3)}^2+{(y_{d4}-y_{d3})}^2}+\sqrt{{(D_3-D_2)}^2+{(y_{d3}-y_{d2})}^2})*g_j/2.$

因线索张力大，导线垂度对其自身重量影响很小，为简化计算，按直线考虑重量。

F_d3------为吊弦本身自重，此处为初始值，仅计算吊弦连接零件重，因吊弦长度未定，后在迭代运算中再考虑吊弦长度重量。

F_上3------为导线张力产生的分力，例中分力向上，即： $(a_1{D}_4^2-a_1{D}_3^2)*T_j/(D_4-D_3)=a_1{T}_j(D_3+D_4)$

F_下3------为导线张力产生的分力，例中分力向下，即： $(a_1{D}_3^2-a_1{D}_2^2)*T_j/(D_3-D_2)=a_1{T}_j(D_2+D_3)$

4求吊弦承力索端的纵坐标

以AB段导线所对应的承力索QR段为例进行计算。将承力索分离进行分析，受力示意图如图4所示。承力索QR段线形为分段的悬链段曲线，各悬链曲线间为吊弦传递给承力索的集中载荷。建立XOY直角坐标系，设定Q点的横坐标为0。

4.1建立初始力学平衡方程

首先假设承力索吊弦各安装点连线为直线形，即在QR两点的连线上。求出承力索在Q点的垂直分力V_Q，然后计算出各吊弦安装点的承力索端的纵坐标y_c1，y_c2，...。由于承力索是柔性的，不能抵抗弯矩，故索上任一点上的弯矩和均为零，由∑MR＝0得：

$V_Q=\{(h_Q-h_R)*T_c+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(k}_1-D_i)*F_i+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}a[{(k}_1-D_{i-1})\mathrm{sh}\frac{l_i}{a}-{(k}_1-D_i)\mathrm{sh}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{a}$

$-a*\mathrm{ch}\frac{l_i}{a}+a*\mathrm{ch}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{a}\left]\right\}/k_1---\left(6\right)$

则吊弦承力索端的纵坐标为：

$y_{\mathrm{ci}}=h_Q-\{(V_Q{D}_i-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(D_i-D_j)*F_j-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}a[(D_i-D_{j-1})\mathrm{sh}\frac{l_j}{a}-(D_i-D_j)\mathrm{sh}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{a}$

$-a*\mathrm{ch}\frac{l_j}{a}+a*\mathrm{ch}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{a}\left]\right\}/T_c---\left(7\right)$

式中

h_Q、h_R--分别为Q、R点的承力索高度；

a--------为悬链常数， $a=\frac{T_c}{g_c};$

n-------为吊弦数量；

T_c-------为承力索水平张力；

g_c-------为承力索沿索曲线的单位长度均布载；

h_i--------相邻吊弦承力索纵坐标高差。设初始值为0。迭代运算时，可根据前一次的计算结果求出；

l_i--------为吊弦间索段对应的水平悬链曲线水平长度，即：

$l_i=2a*\mathrm{arsh}\frac{h_i}{2a*\mathrm{sh}\frac{D_i-D_{i-1}}{2a}}+D_i-D_{i-1}$

4.2迭代运算

运用初始方程计算后，相邻吊弦的纵坐标会出现高差，对于左侧高的索段，仍采用初始平衡方程式(6)、(7)；对于右侧高的索段采用以下方程式(8)、(9)。一般迭代运算三次后，吊弦的纵坐标的误差可控制在0.1mm以内，计算结果完全能满足吊弦安装精度要求。

$V_Q=\{(h_Q-h_R)*T_c+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(k_1-D_i)*F_i+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}a[(k_1-D_i)\mathrm{sh}\frac{l_i}{a}-(k-D_{i-1})\mathrm{sh}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{a}$

$-a*\mathrm{ch}\frac{l_i}{a}-a*\mathrm{ch}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{a}\left]\right\}/k_1---\left(8\right)$

$y_{\mathrm{ci}}=h_Q-\{(V_Q{D}_i-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(D_i-D_j)*F_j-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}a[(D_i-D_j)\mathrm{sh}\frac{l_j}{a}-(D_i-D_{j-1})\mathrm{sh}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{a}$

$+a*\mathrm{ch}\frac{l_j}{a}-a*\mathrm{ch}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{a}\left]\right\}/T_c---\left(9\right)$

5.吊弦长度确定

通过以上运算，求出了吊弦在承导线安装处的最终纵坐标，则吊弦的计算长度为：

L_i＝y_ci-y_di                (10)

经总结，锚段关节吊弦计算按照以下数学模型进行计算：

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点左侧高或等高时：

$L_i=h_Q-\{(V_Q{D}_i-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(D_i-D_j)*F_j-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(D_i-D_{j-1})\mathrm{sh}\frac{l_j}{q}-(D_i-D_j)\mathrm{sh}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}$

$-q*\mathrm{ch}\frac{l_j}{q}+q*\mathrm{ch}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}\left]\right\}/T_c-({\mathrm{aD}}_i^2+b{D}_i+c)$

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点右侧高或等高时：

$L_i=h_Q-\{(V_Q{D}_i-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(D_i-D_j)*F_j-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(D_i-D_j)\mathrm{sh}\frac{l_j}{q}-(D_i-D_{j-1})\mathrm{sh}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}$

$+q*\mathrm{ch}\frac{l_j}{q}-q*\mathrm{ch}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}\left]\right\}/T_c-({\mathrm{aD}}_i^2+b{D}_i+c)$

式中：

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点左侧高或等高时：

$V_Q=\{(h_Q-h_R)*T_c+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(k-D_i)*F_i-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(k-D_{i-1})\mathrm{sh}\frac{l_i}{q}-(k-D_i)\mathrm{sh}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}$

$-q*\mathrm{ch}\frac{l_i}{q}+q*\mathrm{ch}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}\left]\right\}/k$

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点右侧高或等高时：

$V_Q=\{(h_Q-h_R)*T_c+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(k-D_i)*F_i+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(k-D_i)\mathrm{sh}\frac{l_i}{q}-(k-D_{i-1})\mathrm{sh}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}$

$+q*\mathrm{ch}\frac{l_i}{q}-q*\mathrm{ch}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}\left]\right\}/k$

$F_i=(\sqrt{{(D_{i+1}-D_i)}^2+{(y_{\mathrm{di}+1}-y_{\mathrm{di}})}^2}+\sqrt{{(D_{i-1}-D_i)}^2+{(y_{\mathrm{di}-1}-y_{\mathrm{di}})}^2})*g_j/2$

$+F_{\mathrm{di}}+{\mathrm{aT}}_j(D_i+D_{i-1})-{\mathrm{aT}}_j(D_i+D_{i+1})$

$l_i=2q*\mathrm{arsh}\frac{h_i}{2q*\mathrm{sh}\frac{D_i-D_{i-1}}{2q}}+D_i-D_{i-1}$

$y_{\mathrm{di}}={\mathrm{aD}}_i^2+{\mathrm{bD}}_i+c$

对于AB段有：

$\left\{\begin{array}{c}a=(h_B-h_A)/K_1^2\\ b=0\\ c=h_A\end{array}\right.$

对于BC段有：

$\left\{\begin{array}{c}a=(h_C-h_B)/{(K_2-K_1)}^2-2(h_B-h_A)/(K_1{K}_2-K_1^2)\\ b=2(h_B-h_A)/K_1-2K_1(h_C-h_B)/{(K_2-K_1)}^2+4K_1(h_B-h_A)/(K_1{K}_2-K_1^2)\\ c=h_B-{\mathrm{ak}}_1^2-{\mathrm{bk}}_1\end{array}\right.$

变量说明：L_i-吊弦长度，单位：米；h_Q-Q点的承力索安装高度，单位：米；h_R-R点的承力索安装高度，单位：米；V_Q-承力索Q点的垂直分力，单位：牛顿；y_di-吊弦安装位置接触线端坐标；单位：米；l_i-承力索悬链段对应的水平悬链曲线水平长度，单位：米；h_i-相邻吊弦承力索安装点的高差；单位：米；q-承力索索段的悬链常数，q＝T_c/g_c；D_i-吊弦的横坐标，i  ＝1，2...，单位：米；F_i-吊弦加载到承力索的集中载，i＝1，2...，单位：牛顿；g_c-承力索径向均布载，单位：牛顿/米；k-跨距，单位：米；n-吊弦分布数量；F_di-吊弦自重，单位：牛顿；T_c-承力索的水平张力，单位：牛顿；T_j-接触线的水平张力，单位：牛顿；g_j-接触线的径向均布载，单位：牛顿/米；h_A-A点的接触线安装高度，单位：米；h_B-B点的接触线安装高度，单位：米；h_C-C点的接触线安装高度，单位：米；K₁-定位点B的横坐标，单位：米；K₂-定位点C的横坐标，单位：米；a-抛物线线形的二次项系数；b-抛物线线形的一次项系数；c-抛物线线形的常数项；A、B、C三点分别为接触线上相邻的三个定位点，Q、R、S分别是2跨承力索上与A、B、C三点分别对应的悬挂点，其中，A点、C点分别为接触线两端的定位点，B点位于A点、C点之间。

以上公式中，吊弦测量数据包括承力索安装高度、C点的接触线安装高度、跨距；而承力索的水平张力、接触线的水平张力、A点的接触线安装高度、B点的接触线安装高度、承力索径向均布载、接触线的径向均布载、吊弦自重、吊弦的横坐标等参数等数据在代入公式计算前确定其数值。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

图3为本发明的工艺流程图；如图3所示，电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法，其具体实施步骤包括：施工准备、调整腕臂顺线路偏移值、调整承力索高导及间距、调整定位装置、锚段关节吊弦测量及计算、吊弦预制及安装、现场测试检查。

施工准备内容包括：A、检查补偿装置状态，是否卡滞，坠砣配重是否符合设计要求；B、承导线中心锚结是否安装调试标准；C、检查中心锚结到锚关节处的吊弦是否布置完毕；D、锚段关节内的腕臂、吊弦及支持装置均已安装，且已基本到位。

调整腕臂顺线路方向偏移值具体内容包括：A、根据环境温度和设计要求，计算腕臂顺线路方向的偏移值；B、用激光测量仪逐个测量，并在承力索上做好腕臂应偏移的标记；C、将腕臂偏移值调整到位后，用力矩扳手进行紧固，紧固力矩按设计要求。

调整承力索高度及间距内容包括：A、根据设计要求及关节内线索位置，对承力索的高度及间距用激光测距仪进行测量，确定调整范围；B、做好安全措施，对没有到位的承力进行调整，到位后再用力矩扳手进行紧固，紧固力矩按设计要求。

调整定位装置内容包括：A、根据设计及施工标准要求，检查定位管坡度、***限位间隙及坡度、拉出值是否符合要求，接触线是否磨腕臂、支持装置；B、做好安全措施，对没有到位的定位装置进行调整，到位后再用力矩扳手进行紧固，紧固力矩按设计要求。

吊弦预制及安装内容包括：A、吊弦预制前，应对吊弦绳进行适当的张拉，确保吊弦绳伸展；B、根据吊弦计算长度，进行下料；C、在吊弦制作平台上预制第一个心形环，确定线索外露，并套上压接套环，压接模具中对位，拉紧尾绳压接套环；D、将尾绳套上另一头的心形环及压接套环，根据吊计算尺寸，确定位置进行压接；此处应控制误差，应在±1.5mm；E、最后压接吊弦绳两端载流环线鼻子；F、检查并标识、包装吊弦；G、现场测量吊弦安装纵向位置，对吊弦间距位置在整跨内要闭合，最大误差为±50mm；H、分布安装吊弦并用力矩扳手坚固，吊弦线夹连接螺栓紧固力矩为25N.m，止动垫片应揋到位；G、安装线夹位置的承力索、接触线及线夹与承力索、接触线的接触面均应把灰尘、氧化物等清除干净，并涂一层电力复合脂。

现场测试检查内容包括：A、用激光测距仪测量导线各定位点及跨中吊弦点处的高度；B、检查各吊弦的是否受力；C、确认补偿装置及中心锚结的受力状态是否正常。

实施例一：电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法——四跨锚关节：

按照本发明的步骤，逐项做好计算前的各项工作。

计算数据的准备，以下为京沪高铁某段四跨锚段关节的实例参数：

支柱编号：893#、895#、897#

承力索均布载：10.437N

接触导线均布载：13.23N

吊弦单重：3.234N

承力索水平张力：20000N

接触导线水平张力：40000N

承力索高度依次为：6.879m，7.079m，7.170m

接触导线高度依次为：5.300m，5.340m，5.800m

跨距分别为：49.460m、48.700m

吊弦分布间距：5.000m，7.892m，7.892m，7.892m，7.892m，7.892m，5.000m；

5.000m，7.740m，7.740m，7.740m，7.740m，7.740m，5.000m。

将以上参数分别代入公式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)得锚段关节线形模拟图如图6所示。计算结果，如下表所示(数据单位为m)：

根据计算结果，完成本方法的其余步骤，并进行现场参数检查确认后，工作结束。

实施例二：电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法——五跨锚关节：

按照本发明的步骤，逐项做好计算前的各项工作。

计算数据的准备，为高铁某段五跨锚段关节的实例参数：

支柱编号：1117#、1119#、1121#

承力索均布载：10.437N

接触导线均布载：13.23N

吊弦单重：3.234N

承力索水平张力：21000N

接触导线水平张力：30000N

承力索高度依次为：7.570m，7.500m，6.960m

接触导线高度依次为：5.900m，5.450m，5.300m

跨距分别为：48.720m、49.370m

吊弦分布间距：6.000m，7.344m，7.344m，7.344m，7.344m，7.344m，6.000m；

6.000m，7.674m，7.674m，7.674m，7.674m，7.674m，5.000m。

将以上参数分别代入公式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)得锚段关节线形模拟图如图7所示。计算结果，如下表所示(数据单位为m)：

根据计算结果，完成本方法的其余步骤，并进行现场参数检查确认后，工作结束。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.电气化铁路接触网锚段关节吊弦安装施工方法，其特征在于：其具体实施步骤包括：施工准备、调整腕臂顺线路偏移值、调整承力索高导及间距、调整定位装置、锚段关节吊弦测量及计算、吊弦预制及安装、现场测试检查；其中，锚段关节吊弦计算按照以下数学模型进行计算：

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点左侧高或等高时：

$L_i=h_Q-\{(V_Q{D}_i-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(D_i-D_j)*F_j-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(D_i-D_{j-1})\mathrm{sh}\frac{l_j}{q}-(D_i-D_j)\mathrm{sh}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}$

$-q*\mathrm{ch}\frac{l_j}{q}+q*\mathrm{ch}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}\left]\right\}/T_c-({\mathrm{aD}}_i^2+b{D}_i+c)$

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点右侧高或等高时：

$L_i=h_Q-\{(V_Q{D}_i-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(D_i-D_j)*F_j-\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(D_i-D_j)\mathrm{sh}\frac{l_j}{q}-(D_i-D_{j-1})\mathrm{sh}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}$

$+q*\mathrm{ch}\frac{l_j}{q}-q*\mathrm{ch}\frac{l_j-D_j+D_{j-1}}{q}\left]\right\}/T_c-({\mathrm{aD}}_i^2+b{D}_i+c)$

式中：

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点左侧高或等高时：

$V_Q=\{(h_Q-h_R)*T_c+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(k-D_i)*F_i-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(k-D_{i-1})\mathrm{sh}\frac{l_i}{q}-(k-D_i)\mathrm{sh}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}$

$-q*\mathrm{ch}\frac{l_i}{q}+q*\mathrm{ch}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}\left]\right\}/k$

对于相邻吊弦，当吊弦承力索安装点右侧高或等高时：

$V_Q=\{(h_Q-h_R)*T_c+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(k-D_i)*F_i+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{c}q[(k-D_i)\mathrm{sh}\frac{l_i}{q}-(k-D_{i-1})\mathrm{sh}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}$

$+q*\mathrm{ch}\frac{l_i}{q}-q*\mathrm{ch}\frac{l_i-D_i+D_{i-1}}{q}\left]\right\}/k$

$F_i=(\sqrt{{(D_{i+1}-D_i)}^2+{(y_{\mathrm{di}+1}-y_{\mathrm{di}})}^2}+\sqrt{{(D_{i-1}-D_i)}^2+{(y_{\mathrm{di}-1}-y_{\mathrm{di}})}^2})*g_j/2$

$+F_{\mathrm{di}}+{\mathrm{aT}}_j(D_i+D_{i-1})-{\mathrm{aT}}_j(D_i+D_{i+1})$

$l_i=2q*\mathrm{arsh}\frac{h_i}{2q*\mathrm{sh}\frac{D_i-D_{i-1}}{2q}}+D_i-D_{i-1}$

$y_{\mathrm{di}}={\mathrm{aD}}_i^2+{\mathrm{bD}}_i+c$

对于AB段有：

$\left\{\begin{array}{c}a=(h_B-h_A)/K_1^2\\ b=0\\ c=h_A\end{array}\right.$

对于BC段有：

$\left\{\begin{array}{c}a=(h_C-h_B)/{(K_2-K_1)}^2-2(h_B-h_A)/(K_1{K}_2-K_1^2)\\ b=2(h_B-h_A)/K_1-2K_1(h_C-h_B)/{(K_2-K_1)}^2+4K_1(h_B-h_A)/(K_1{K}_2-K_1^2)\\ c=h_B-{\mathrm{ak}}_1^2-{\mathrm{bk}}_1\end{array}\right.$

变量说明：L_i-吊弦长度，单位：米；h_Q-Q点的承力索安装高度，单位：米；h_R-R点的承力索安装高度，单位：米；V_Q-承力索Q点的垂直分力，单位：牛顿；y_di-吊弦安装位置接触线端坐标；单位：米；l_i-承力索悬链段对应的水平悬链曲线水平长度，单位：米；h_i-相邻吊弦承力索安装点的高差；单位：米；q-承力索索段的悬链常数，q＝T_c/g_c；D_i-吊弦的横坐标，i＝1，2...，单位：米；F_i-吊弦加载到承力索的集中载，i＝1，2...，单位：牛顿；g_c-承力索径向均布载，单位：牛顿/米；k-跨距，单位：米；n-吊弦分布数量；F_di-吊弦自重，单位：牛顿；T_C-承力索的水平张力，单位：牛顿；T_j-接触线的水平张力，单位：牛顿；g_j-接触线的径向均布载，单位：牛顿/米；h_A-A点的接触线安装高度，单位：米；h_B-B点的接触线安装高度，单位：米；h_C-C点的接触线安装高度，单位：米；K₁-定位点B的横坐标，单位：米；K₂-定位点C的横坐标，单位：米；a-抛物线线形的二次项系数；b-抛物线线形的一次项系数；c-抛物线线形的常数项；A、B、C三点分别为接触线上相邻的三个定位点，Q、R、S分别是2跨承力索上与A、B、C三点分别对应的悬挂点，其中，A点、C点分别为接触线两端的定位点，B点位于A点、C点之间。

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