有砟軌道區(qū)段接觸網(wǎng)吊弦測(cè)量計(jì)算分析

趙東波

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有砟軌道區(qū)段接觸網(wǎng)吊弦測(cè)量計(jì)算分析

趙東波

電氣化鐵路有砟軌道的鋪設(shè)精調(diào)滯后于接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)安裝施工，在接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)施工前軌道不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，待線路精調(diào)完成后，接觸線實(shí)際高度不能滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，致使接觸網(wǎng)后期調(diào)整工作量較大。本文通過(guò)建立數(shù)字參數(shù)模型，在有砟軌道線路精調(diào)不到位的情況下對(duì)接觸網(wǎng)吊弦進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，并以瑞九鐵路試驗(yàn)段為例進(jìn)行應(yīng)用分析，應(yīng)用效果較好。

有砟軌道區(qū)段；吊弦；計(jì)算分析

0 引言

2017年，我國(guó)鐵路實(shí)施大規(guī)模提速改造，設(shè)計(jì)時(shí)速200～250 km高速鐵路建設(shè)中，線路多為有砟道床，與設(shè)計(jì)時(shí)速300～350 km線路標(biāo)準(zhǔn)相同，接觸網(wǎng)懸掛高度調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)要求較高，其吊弦采用整體不可調(diào)吊弦，吊弦計(jì)算是接觸網(wǎng)施工中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

隨著電氣化鐵路的發(fā)展及四電工程施工一次到位工藝?yán)砟畹闹饾u深入，目前接觸網(wǎng)專業(yè)的各種計(jì)算軟件相對(duì)比較成熟，但各計(jì)算軟件的原始數(shù)據(jù)采集輸入均主要依據(jù)鋼軌面不發(fā)生變化情況下直接測(cè)量所得數(shù)據(jù)，因此在軌面各種參數(shù)沒(méi)有到位的情況下，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)需要在軟件計(jì)算前換算成相對(duì)鋼軌達(dá)到設(shè)計(jì)要求下的數(shù)據(jù)。另外，影響吊弦計(jì)算精度的因素較多，主要有線路參數(shù)、腕臂偏斜、拉出值、承力索的實(shí)際高度等。線路參數(shù)可通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)獲得，腕臂偏斜通過(guò)嚴(yán)格要求工藝標(biāo)準(zhǔn)得到解決，拉出值通過(guò)交樁資料一般相對(duì)準(zhǔn)確，而承力索的實(shí)際高度在鋼軌不到位時(shí)測(cè)量計(jì)算比較困難繁瑣，對(duì)吊弦的計(jì)算精度影響也較大，本文將作為重點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 有砟軌道區(qū)段接觸網(wǎng)吊弦計(jì)算分析

1.1 模型參數(shù)

有砟軌道區(qū)段鏈形懸掛吊弦計(jì)算參數(shù)采集的模型是基于設(shè)計(jì)軌面高程、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)現(xiàn)有軌面至承力索高度、實(shí)測(cè)軌距、實(shí)測(cè)超高、CPIII成果高程等參數(shù)、數(shù)據(jù)通過(guò)相似三角形等原理轉(zhuǎn)換為正常軟件計(jì)算需求的數(shù)據(jù)，即計(jì)算出設(shè)計(jì)軌面至承力索的高度（承力索實(shí)際高度）。

承力索實(shí)際高度 = 實(shí)測(cè)承力索高度-CPIII樁標(biāo)高與實(shí)測(cè)軌面標(biāo)高高差 + CPIII樁高程與設(shè)計(jì)軌面高程高差（圖1）。其中，CPIII樁高程、設(shè)計(jì)軌面高程由站前交樁取得，為海拔高度。

圖1 承力索實(shí)際高度計(jì)算模型

1.2 建立數(shù)學(xué)模型

根據(jù)吊弦計(jì)算的要求，需要獲得承力索中心至鋼軌軌面連線的垂直距離，由于現(xiàn)有軌道未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，需建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，將現(xiàn)有測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（圖2、圖3）。

圖2 超高計(jì)算模擬圖（1）

圖3 超高計(jì)算模擬圖（2）

：=：（1）

式中，為現(xiàn)有承力索高度，為鋼軌間距（1 435 mm），為實(shí)測(cè)超高（計(jì)算取正值），為承力索與軌面垂點(diǎn)距承力索垂線與軌面交點(diǎn)距離。

式中，為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)軌距（也可由儀器直接測(cè)取）。

= 0.5--（3）

式中，為承力索實(shí)測(cè)拉出值，為承力索垂線與實(shí)際軌面交點(diǎn)距低軌距離，可由式（1）得出。

：=：（4）

式中，為承力索垂直地平面與現(xiàn)有軌面連線交點(diǎn)距地面的距離，、由式（2）、式（3）求得。

：=：（5）

式中，為承力索鉛垂與軌面的距離高度，可由式（2）求得。

：=：（6）

式中，為承力索鉛垂線距低軌端水平距離，可由式（4）求得。

：=：（7）

式中，為設(shè)計(jì)超高值，為承力索鉛垂地面與設(shè)計(jì)軌面連線交點(diǎn)距地面的距離，可由式（6）求得。

式中，為設(shè)計(jì)軌面距離。

：(+-) =：（9）

式中，為承力索實(shí)際高度，、、、可分別由式（4）、式（5）、式（7）、式（8）求得。

1.3 吊弦測(cè)量方法

（1）通過(guò)DJJ-8或DJJ-7接觸網(wǎng)激光測(cè)量?jī)x測(cè)出、、；

（2）通過(guò)站前交樁資料斷面圖計(jì)算出懸掛點(diǎn)CPIII樁高程與設(shè)計(jì)軌面高程高差，通過(guò)水準(zhǔn)儀、塔尺測(cè)出現(xiàn)有高軌面與CPIII之間的標(biāo)高高差；

（3）在換算承力索實(shí)際高度時(shí)，為提高施工效率及減小難度，根據(jù)相對(duì)關(guān)系編制現(xiàn)場(chǎng)換算計(jì)算軟件的計(jì)算式，將現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)換算整理為吊弦計(jì)算軟件需要的數(shù)據(jù)。

1.4 吊弦計(jì)算特別注意事項(xiàng)

（1）對(duì)于懸掛點(diǎn)位于豎曲線上的高程計(jì)算，豎曲線分為凸曲線和凹曲線，2種曲線的高程計(jì)算方法不完全相同；

（2）跨距測(cè)量和數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中，需考慮懸掛點(diǎn)間雙腕臂在錨段關(guān)節(jié)處的跨距與支柱間的跨距有所不同；

（3）集中載荷計(jì)算需充分考慮電連接、中錨繩等設(shè)備的影響；

（4）集中載荷位置、下錨張力等需有計(jì)算預(yù)留弛度；

（5）因現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的為承力索下底面至軌面高度，在進(jìn)行承力索中心至軌面高度數(shù)據(jù)輸入時(shí)應(yīng)加上承力索半徑以折算到承力索中心的高度。

（6）站前資料軌面標(biāo)高一般值低于軌面標(biāo)高。

2 應(yīng)用實(shí)例

在充分分析有砟軌道區(qū)段吊弦測(cè)量與計(jì)算的關(guān)鍵步驟、方法以及計(jì)算中的注意事項(xiàng)后，對(duì)瑞九鐵路有砟軌道區(qū)段的156個(gè)錨段均按本文所述計(jì)算方法進(jìn)行吊弦計(jì)算。表1為瑞九鐵路部分錨段吊弦安裝合格率統(tǒng)計(jì)表，數(shù)據(jù)顯示吊弦一次安裝合格率最小為97.9%，提升了工作效率，為加快瑞九鐵路接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度提供了有利條件。

表1 瑞九鐵路部分錨段吊弦安裝合格率

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)有砟軌道區(qū)段，通過(guò)建立數(shù)學(xué)參數(shù)計(jì)算模型，對(duì)接觸網(wǎng)吊弦進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，并以實(shí)例的應(yīng)用效果證明了該計(jì)算方法的有效性，為接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)施工提供有利條件。

[1] 陸大棟. 電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

The accurate adjustment of laid ballast tracks of electrified railways is relative lagged behind the construction of OCS superstructure in terms of construction schedule nodes. After accurate adjustment of track, the constructed OCS superstructure may not satisfy the design standard, with the actual contact wire height unsatisfied with the acceptance requirements and that will increase the works for post adjustment of OCS. With the first piece of work in Ruichang-Jiujiang railway, accurate dropper length is calculated accurately when the works of ballast track are not fully completed, and the experiment shows that the calculation has better application effects.

Ballast track; dropper; calculation and analysis

U225.4+8

B

1007-936X(2018)02-0045-02

2017-12-13

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.011

趙東波.中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司上海電氣化工程分公司，工程師。