摘要：分析了接触网弹性吊索张力调整的原因和调整的方式，通过仿真计算得到了调整的范围。接触网弹性吊索张力调整的工程实际经验与仿真计算结果的比较说明两者具有一致性，同时也为接触网现场施工中的接触网弹性吊索张力调整提供了理论依据和计算方法。
Abstract: The reasons and methods of adjustment of OCS stitch wire tension force is studied. The adjustment range is proposed through simulation. In the comparison with engineer experience, the simulation results of adjustment of OCS stitch wire tension force is consistent with engineer experience. The theory evidence and calculation methods of adjustment of OCS stitch wire tension force are provided in the comparison.
关键词：接触网；弹性吊索张力；仿真计算
Key words: OCS; stitch wire tension force; simulation
1 接触网弹性的计算和要求
接触网的弹性是指接触悬挂在受电弓抬升力作用下发生形态的变化，除去抬升力后能恢复到原来状态的性质。接触网的弹性由下式求得
式中：e——接触网弹性，mm/N；
——接触线抬升，mm；
——抬升力，N。
在接触网中，弹性吊索为非必备环节，它是为了改善接触网弹性特性的一种手段。高速运行的受电弓要求接触网的弹性尽可能均匀，弹性不均匀会引起受电弓工况的恶化，因此弹性不均匀系数应满足设计要求。弹性不均匀系数通常反映一跨内接触网的弹性均匀程度，作为一项评估指标，由下式求得[1][2]
式中：u——弹性不均匀系数；
——该跨中弹性最大值，mm/N；
——该跨中弹性最小值，mm/N。
为了降低接触网的弹性不均匀系数，将其弹性限定在一定范围内，满足设计要求和高速运行的需要，通常需要加装弹性吊索。接触网弹性吊索常用接触线张力、承力索张力和弹性吊索张力设计值组合如下：
弹性吊索张力范围的相关规定如下：
在《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》中规定：弹性吊索的安装张力允许偏差为±0.1kN。
在《高速铁路接触网运行维修规则》中规定：弹性吊索工作张力允许偏差为标准值±10%。
2 弹性吊索张力调整的原因
弹性吊索张力调整的最终目的是保证接触线高度符合标准要求。在吊弦计算过程中，承力索、接触线及弹性吊弦张力均按照标准值进行设置，事实上其张力均达不到标准值，例如坠砣重量的误差；由于摩擦力或者温度变化，补偿张力由下锚方向向中锚方向的逐渐衰减；弹性吊索张力误差等。为了保证接触线高度的一致，因此弹性吊索张力的需要调整，并非弹性吊索张力达到3.5KN，接触线高度就一定合适[3]。
接触网吊弦计算采用力学计算法，弹性吊索张力按设计张力输入计算软件进行计算。如果安装时弹性吊索张力小于设计值，使弹吊线夹处承力索驰度变小，即该点高于设计值，由于该点上升，所以跨中会产生负驰度。如果安装时弹性吊索张力大于设计值，使弹吊线夹处承力索驰度变大，即该点低于设计值，由于该点下降，所以跨中会产生正驰度。
弹性吊索张力偏差与接触线高度变化的关系
3 弹性吊索张力调整的仿真计算与对比
为了研究弹性吊索张力调整对接触网系统弹性的影响，下面利用弹性链型悬挂静力学模型对弹性吊索张力变化进行仿真计算。弹性链型悬挂静力学模型是在静止及无外力状态下对接触网悬挂的几何尺寸和内部受力建立的模型。精确的弹性链型悬挂静态模型可以为研究弹性链型悬挂的静态特性和动态特性提供有效的数值计算手段。该模型在国内多条高铁项目的吊弦预配计算中使用，接触网系统的施工现场安装效果证明了该模型的准确性。
第一组仿真计算采用的接触网系统模型参数为承力索张力20kN，接触线张力25kN，弹性吊索长度18m，跨距55m。仿真计算将采用本文开始所介绍的公式计算接触网系统的弹性不均匀度。在计算接触网系统的弹性过程中，设定受力点抬升高度为40mm。
弹性吊索张力的影响
第二组仿真计算采用的接触网系统模型参数为承力索张力21kN，接触线张力30kN，弹性吊索长度18m，跨距55m。在计算接触网系统的弹性过程中，设定受力点抬升高度为40mm。
弹性吊索张力的影响
仿真计算结果的分析
(1) 对张力组合为20kN +25kN +2.8kN的接触网进行弹性仿真计算可知，在弹性吊索张力从2.5kN变化到3.1kN的过程中，接触网跨中弹性相对于弹性吊索张力2.8kN时变化小于1.4%，定位点弹性相对于弹性吊索张力2.8kN时变化小于4.6%，整体弹性不均匀度皆小于10%。
对张力组合为21kN +30kN +3.5kN的接触网进行弹性仿真计算可知，在弹性吊索张力从3.1kN变化到3.9kN的过程中，接触网跨中弹性相对于弹性吊索张力3.5kN时变化小于0.07%，定位点弹性相对于弹性吊索张力3.5kN时变化小于4.1%，整体弹性不均匀度皆小于10%。
(2) 弹性吊索张力调整范围：张力组合为20kN +25kN +2.8kN的接触网，弹性吊索张力调整范围设定为2.5kN~3.1kN时，弹性吊索张力范围不满足《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》，但满足《高速铁路接触网运行维修规则》。同样张力组合为21kN +30kN +3.5kN的接触网，弹性吊索张力调整范围设定为3.1kN~3.9kN时，弹性吊索张力范围不满足《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》，但满足《高速铁路接触网运行维修规则》。
通过工程现场的调查了解，弹性吊索张力调整范围一般为：
而仿真计算结果说明这个调整范围具有合理性，同时仿真计算也为接触网弹性吊索张力的现场调整提供了理论依据和计算方法。
结论：
理论计算和现场调整都表明，弹性吊索张力的变化必然引起该弹性吊索范围内的弹性、接触线高度、弹性吊索吊弦与相邻吊弦处的接触线高度差、定位器坡度等因素的变化。在确定吊弦测量、计算和加工安装过程无误时，如果发现弹性吊索范围内接触线高度存在偏差，应该调整弹性吊索的张力。本文分析了接触网弹性吊索张力调整的原因和调整的方式，并通过仿真计算验证了工程实际中弹性吊索张力的调整范围。仿真计算为工程实际中的分析和调整提供了理论依据和计算方法。
参考文献：
[1] 于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都:西南交通大学出版社,1992
[2] Kiebling, Puschmann, Schmieder. 电气化铁道接触网[M].中铁电气化局集团译.北京:中国电力出版社,2004.
[3]吴树伟.浅析武广客专弹性链形悬挂中负弛度问题[J].北京:电气化铁道,2010,(1):36-38
论文作者:王维广
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/3
标签：吊索论文; 弹性论文; 组合论文; 高度论文; 模型论文; 标准论文; 高速铁路论文; 《电力设备》2018年第9期论文;