本發(fā)明屬于電氣化鐵道領域，具體涉及一種基于五次拋物線型緩和曲線的接觸網(wǎng)整體吊弦長度修正方法。
背景技術(shù)：
接觸網(wǎng)安裝的要求是在任何線路情況下接觸線與軌道平面的垂直距離保持恒定。接觸網(wǎng)采用承力索和吊弦與接觸線連接，通過控制吊弦的長度使接觸線在吊點處與軌道平面距離保持恒定。目前，高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)中，不可調(diào)的壓接式整體吊弦逐步取代了傳統(tǒng)的環(huán)節(jié)吊弦。這種吊弦先預制后安裝，施工時可一次安裝到位，不需調(diào)整。所以在吊弦安裝前，必須獲得對應線路情況的吊弦精確長度，才能保證接觸網(wǎng)的安裝符合鐵路標準的要求。如果計算不準確，有可能使該吊弦報廢而造成大量經(jīng)濟損失。
目前，對簡單線路的吊弦長度有較為精確的接觸網(wǎng)靜態(tài)找形計算支持，對復雜線路情況如平曲線和緩和曲線，則根據(jù)線路實際情況對吊弦進行修正計算。我國電氣化高速鐵路的緩和曲線目前廣泛采用三次拋物線型緩和曲線，由于三次拋物線形緩和曲線為直線順坡，列車通過其始點和終點時，因其外軌超高順坡成折角變化，對外軌有沖擊作用。隨著車速的提高，這種外軌對列車的沖擊作用將增大，產(chǎn)生的振動對接觸網(wǎng)受流質(zhì)量的影響會加劇。隨著我國高速鐵路的不斷發(fā)展，機車運行速度的不斷提高，采用曲線形超高順坡的緩和曲線如五次拋物線型緩和曲線有重要的實用價值。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于五次拋物線型緩和曲線的接觸網(wǎng)整體吊弦長度修正方法。
為達到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于五次拋物線型緩和曲線的接觸網(wǎng)整體吊弦長度修正方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：對平曲線上的吊弦長度進行修正計算，并建立對應計算式，以平曲線軌道中心線為原點，指向圓心的水平方向為x軸正方向；
具體實現(xiàn)包括以下子步驟：
步驟1.1：計算理想接觸線的水平方向拉出值x；
步驟1.2：計算實際接觸線的水平方向拉出值x'；
步驟1.3：計算平曲線上實際吊弦長度修正值δy；
步驟2：對五次拋物線型緩和曲線的曲率半徑ρ及軌道平面與水平面的夾角θ進行推導，并建立對應公式；
具體實現(xiàn)包括以下子步驟：
步驟2.1：計算五次拋物線型緩和曲線曲率半徑ρ；
步驟2.2：計算五次拋物線型緩和曲線的軌道平面與水平面的夾角θ；
步驟3：對五次拋物線型緩和曲線上的吊弦長度進行修正計算，并建立對應計算式。
本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點和積極效果是：在不需要對緩和曲線處的接觸網(wǎng)進行找形計算的情況下，直接將直線段線路所用接觸網(wǎng)應用于五次拋物線型緩和曲線線路，再依據(jù)五次拋物線型緩和曲線線路特征對吊弦長度值進行修正計算。計算過程理論使用合理、計算過程清晰、計算結(jié)果準確，為五次拋物線型緩和曲線上接觸網(wǎng)吊弦長度的修正計算提供了一種積極有效的方法。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例中平曲線上兩支柱間接觸網(wǎng)吊弦長度修正示意圖。
具體實施方式
為了便于本領域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
圖1為平曲線上兩支柱間接觸網(wǎng)吊弦長度修正示意圖，其中實際接觸線上的三個黑點為接觸線吊點，理想接觸線等高線為理想接觸線在軌道平面垂直方向的投影，實際接觸線等高線為實際接觸線在軌道平面垂直方向的投影，圖中以平曲線軌道中心線為原點，指向圓心的水平方向為x軸正方向。
首先對平曲線上的吊弦長度進行修正計算，并建立對應計算式。
電氣化鐵路上，為使受電弓與接觸網(wǎng)接觸摩擦時受電弓滑板磨損更加均勻，接觸網(wǎng)通過每個支柱上的定位裝置使接觸懸掛在支柱間交替偏離兩軌的中心平面。接觸線偏離兩軌中心平面的距離稱為拉出值。
在平曲線上為克服機車轉(zhuǎn)彎行駛的離心力，設置了外軌超高。按照我國鐵路標準導高的要求，接觸線在吊點處應保持與軌面垂直的距離恒定為5.3m。由于軌道存在曲率和外軌超高，平曲線上理想接觸線吊點位置應位于與軌面平行的圓錐曲面上，如圖1中理想接觸線所示。其特征在于做理想接觸線垂直于軌道平面向下5.3m的平行線將與圖1所示的理想接觸線等高線重合，整條曲線位于軌道平面上。
直線段鐵路上兩支柱間的實際接觸線因?qū)Ц吆愣?.3m的原因在空間上可近似為是一條直線，直接將其接觸懸掛應用于平曲線時只能保證兩支柱處接觸線定位點到軌面的垂直距離為5.3m，而中間跨度接觸線到軌面的垂向距離均大于5.3m，如圖1中的實際接觸線所示。必須修正吊弦的長度才能使實際接觸線上各吊點到軌道平面的垂向距離為5.3m。
第一步，計算理想接觸線的水平方向拉出值x；
如圖1，以實際接觸線等高線的吊點p為例，設吊點p對應的理想接觸線等高線上的吊點為r，且p點在軌面上的豎直方向投影為l點。p點水平拉出值為td，r點的水平方向拉出值為st＝x，軌道平面與水平面的夾角為θ。
x1＝o1n＝ke＝kc-ce＝kc+x(1)
由式(1)(2)(3)(4)求得理想接觸線的水平方向拉出值：
其中x為理想接觸線吊點r的水平方向拉出值，x1為a支柱接觸線定位點a'的水平方向拉出值，x2為b支柱接觸線定位點b的水平方向拉出值，x、x1、x2均為矢量；s為實際接觸線吊點p到定位點a'的距離，s0為接觸線定位點a'與定位點b之間的距離。
第二步，計算實際接觸線的水平方向拉出值x'：
x'＝r-r'(6)
其中，r為接觸線吊點處軌道中心線的曲率半徑，r'為接觸線吊點與其對應曲率中心的水平距離，x'為矢量。
第三步，計算實際吊弦長度修正值δy；
δy＝tanθ·(x'-x)(7)
其中未修正前吊點p距軌面的豎直高度為pl＝δy，如圖1。
其次，對五次拋物線型緩和曲線的曲率半徑ρ及軌道平面與水平面的夾角θ進行推導，并建立對應公式。
第四步，計算五次拋物線型緩和曲線曲率半徑ρ：
五次拋物線的基本方程為：
其中k為五次拋物線型緩和曲線的軌道中心線曲率，r為接觸線吊點處軌道中心線的曲率半徑，l為五次拋物線型緩和曲線軌道中心線上某一點到起點的曲線長度，l0為五次拋物線型緩和曲線軌道中心線的總長度。
五次拋物線應滿足的基本條件如下：
①當l＝0時，k＝0；當l＝l0時，k＝1/r。
②當l＝0時，
由基本方程積分得
故：
由式(10)對k取倒數(shù)得五次拋物線型緩和曲線的曲率半徑計算式：
第五步，計算五次拋物線型緩和曲線的軌道平面與水平面的夾角θ；
由緩和曲線的基本構(gòu)造幾何關(guān)系有外軌超高：
其中，s1為兩軌頭中心線距離，vp為列車平均速度，ρ為緩和曲線曲率半徑，g為重力加速度。
因θ值較小，可?。?/p>
最后，對五次拋物線型緩和曲線上的吊弦長度進行修正計算，并建立對應計算式。
五次拋物線型緩和曲線的理想接觸線的水平方向拉出值計算式與式(5)一致。
將式(10)中的ρ代入式(6)替換式(6)中的r得五次拋物線型緩和曲線的實際接觸線的水平方向拉出值為：
因θ值較小，可取tanθ＝θ，由式(12)得：
將式(5)(13)(14)代入式(7)得五次拋物線型緩和曲線上的吊弦長度修正值：
應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
應當理解的是，上述實施例的描述是為便于該技術(shù)領域的普通技術(shù)人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域的技術(shù)人員顯然可以容易的對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一種原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對本發(fā)明做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。