试论负载计算法用于牵引供电接触网软横跨预制

李袁瞳

【摘 要】对于牵引供电接触网而言，在软横跨预制过程中，预制计算的影响因素很多，若计算结果出现较大偏差，则会直接影响工程施工进度及质量。本文总结了负载计算法的优越性，对软横跨的具体计算过程展开了分析，提出校验方法，为电网系统的稳定性提供了保障。

【关键词】负载计算法;供电接触网;软横跨;预制

1负载计算法的优越性

对于电气化铁路工程而言，多股道站场因不能在各个股道之间搭建接触网的支柱，而把横向悬吊线索、定位线索固定于最外股道的两个支柱，将触网相关的定位装置安装于横向悬吊线索与定位线索上，该结构叫做接触网的软横跨装置。软横跨结构比较复杂，分为股道两旁接触网支柱、上下部固定绳、悬挂于支柱的横向承力索、連接部件的支撑定位设施等。软横跨结构是我国电气化铁路中接触网的重要构成，表现了施工成本低、施工简单、维护方便等优越性。但是，横跨预制是一项重要的施工工序，计算方法的选择很关键。以往的软横跨预制在计算中，主要采用实测法、图解法、抛物线法等，他们都具有较好的可操作性，缺陷是预配精度不是很理想。

负载计算法指的是预先假设一下软横跨安装受力后的结构，充分地考虑各个节点的受力情况，借助相关的力学模型与理论，对悬挂负载计算法进行转型，变成结构尺寸计算法。负载计算的方法弥补了传统方法的缺陷，结合实测的数据与荷载情况，分别予以计算。这种方法规律性很强，且与悬挂点的工作状态几乎等效。在展开繁琐的计算工作中，也可对负载计算法进行相关程序的编制，利用信息技术计算。软横跨结构具体参见下图：

2软横跨的计算过程

2.1荷载的确定

软横跨结构复杂、型式多样，为了适应设计、施工及使用的统一原则，通常把常见几种结构的装配结构予以组合，形成软横跨的节点类型。软横跨的负载计算，指的是结合悬挂点的节点种类，及悬挂的承力索与接触线的规格，对该节点的负载进行确定。此外，还有吊弦及线夹、纵向接触悬挂、横向承力索、绝缘子、上下部的定位索自重负载。各个悬挂点的荷载影响因素主要有绝缘子的种类、承力索、接触线的组合等，根据项目实际，有时选择瓷质盘状的绝缘子，一般选择复合型绝缘子，不同绝缘子自重差异较大。

2.2结构参数的设定

在软横跨支柱投入施工过程中，施工误差、地形差异等因素会对计算结果造成极大的影响。所以，工作人员需在组立支柱后，再进行预制的计算，还要预先对施工现场予以实地测量，例如：股道间距、支柱侧面限界及斜率、轨面到支柱基础面的高差。详情参见图1，各个字母代表的含义如下：

CX1、CX2是支柱侧面限界，左右两旁支柱内缘依次到相应临近线路中心的距离（m）;

L是横向跨距，软横跨横到承力索两个固定点之间的水平距离（m）;

l1，l2横向承力索的最低点到左右固定点的水平距离（m）;

S1，S2正线轨面到支柱基础面高差;

f1，f2横向承力索的弛度，即横向承力索两个固定点到最低点的高差;  ak（k=1，2…n+1）——邻近悬挂点的水平距离，a1=CX1+Hδ1，a2=CX2+Hδ2;

δ1，δ2是支柱调整倾斜度与结构斜率二者的叠加值，即支柱安装受力后内缘相对悬挂点处铅垂线的叠加斜率（mm/m）。

2.3横向承力索的水平张力与最低悬挂点的计算

2.3.1最低点的假设

先假设预制计算软横跨需要一个最低点，且以此点为界限，将软横跨的跨越股道进行划分，为两个部分（如图1）。设最低点在第k股道，求第k股道的悬挂点依次到左右固定点的高差，即f1及f2值，

2.3.2计算子力矩

从假设的最低点位置分开，把两旁各悬挂点负载依次对同侧固定点取力矩值，则各固定点受力矩值叫做子力矩，用M1、M2表示。

2.3.3横向承力索的水平力T和分界力Y

以上求出的子力矩M1，M2及相关各力，依次对固定点A、B求出力矩，经过对相关公式的整理，得出

分界力Y可用于判定最低点位置正确与否。若假设的最低点位置正确，则有

若求出Y值为负，则要把最低点向左移动;若Y>Qk，则要把最低点向右移动。对上述不同的计算结果，均应重新假设最低点位置，再展开计算。以此类推，直至达到式（5）标准，最低点位置才算适合。

除外，还有特殊情况发生，即Y=0时，该组的软横跨除了假设的最低点以外，另外的最低点在假设最低点的左侧;若Y=Qk，则软横跨也有两个最低点，一个是假设的最低点，第二个是在假设的最低点右侧。

2.4横向承力索分段长度

已知al，a2…an+1，求横向承力索的的各段长度，一定要求出各个邻近悬挂节点的高差m1，m2，mn+1，然后再求各分段长度b1，b2，bn+l。

按照图1所示的计算图，根据静力学的平衡方程原理，可得到左侧的最低点。经过一系列的推导，可建立一个通用方程，求横向承力索的各分段长度。横向承力索的总长：

2.5悬挂点直吊线的长度

设Ck为最短的吊线长度，即Ck=Cmin，则最低点左侧的各吊线长度：

最低点右侧的各吊线长度：

2.6上下部定位索的长度

在对上、下部定位索长度进行计算时，应先分析悬挂改组软横跨的支柱种类，

即应看是钢柱，还是钢筋混凝土支柱，如果软横跨被安装在钢柱上，还要计算上、下部定位索悬挂处的支柱宽度，具体根据以下计算公式：

上式中，HS1，HS2为左右侧上部定位索的安装高度（m）;HX1，HX2为左右侧下部定位索的安装高度（m）。

3结果校验

按照以上软横跨预制的计算法，假设现场实测输入数值，结合各悬挂点的高差之和，依次与软横跨两侧最大尺度一致与否，对计算的正确性加以验证，相关公式如下所示：

若 则表明计算结果是正确的。

结束语

总之，在牵引供电接触网的软横跨预制过程中，主要应用负载计算方法对软横跨的最低悬挂点具体的确定、横向承力索的各分段长度及上下部定位索长度的计算公式进行推导，当确定好各个结点的长度时，还要结合软横跨绝缘子与各个连接件的长度，对横向承力索的钢丝绳长度进行确定，用此法预制软横跨，有利于确保项目工程一次性成形。

参考文献：

[1]秦晓宇.高速铁路接触网不同导线组合的载流能力分析[J/OL].铁道标准设计：1-6[2019-12-12]

[2]陈炳均. 高速铁路牵引电流与轨道电路综合仿真研究[D].北京交通大学，2019.

（作者单位：中铁三局集体电务工程有限公司）