[发明专利]一种补偿接触线磨耗影响的高速铁路吊弦预配方法

权利要求书

1.一种补偿接触线磨耗影响的高速铁路吊弦预配方法，在接触网的一次性整体安装过程中，取磨耗系数为最大可接受值时接触线悬挂点抬升量的1/2作为悬挂点的预留驰度，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1、接触网初始平衡态模型的求解：

在分模法的基础上建立接触网初始平衡态模型，初始平衡态模型模拟接触线无磨耗的状态，定义接触线各吊弦、定位器连接处的导高为标准值；并应用有限元法对接触网初始平衡态模型进行求解，在保证接触线水平情况下，计算获得无修正的接触网初始平衡态模型；

步骤2、吊弦预配：

根据初始平衡态模型的计算结果，获得未考虑磨耗情况下的各吊弦的标准预配长度L^*_i；

步骤3、计算磨损接触线参数：

定义接触线初始总截面积为接触线横断截面y轴上半部分的不变面积s′与y轴下半部分半径为R的半圆面积之和，接触线截面方向磨耗面积S为磨耗高度为X的弧段区域面积；

接触线截面方向磨耗面积S与接触线初始总截面积的比值为磨耗系数r，磨耗系数r为:

其中，磨耗面积S和磨耗高度X之间的对应关系与接触线横断截面形状有关，关系式为式(2)：

其中，

计算不同磨耗系数r下，接触线横断截面形状及其相关参数，参数包括：磨损后接触线的截面积A，截面水平惯性矩I_y和侧向惯性矩I_z；

步骤4、建立接触网磨耗计算模型：

由步骤3计算出的磨耗系数r_max下磨损接触线参数：截面积A，截面惯性矩I_y和I_z，更新第一步建立的接触网有限元模型，获得接触网磨耗计算模型；

步骤5、计算磨损接触网导高变化值：

分析第四步的接触网磨耗计算模型，获得接触线磨损后各吊弦吊点导高抬升量D_i；

步骤6、接触网吊弦预配长度计算：

将无修正的各吊弦标准预配长度L^*_i，取导高抬升量的1/2为预留驰度，计算得到接触网吊弦预配长度L_i：

2.如权利要求1所述的一种补偿接触线磨耗影响的高速铁路吊弦预配方法，其特征在于：所述步骤1中接触网的初始平衡态模型通过分模法、负驰度法或目标函数极值法获得。

3.如权利要求1所述的一种补偿接触线磨耗影响的高速铁路吊弦预配方法，其特征在于：所述步骤1中利用分模法建模时进行如下简化：

(1)承力索、接触线同时受到张力和重力的作用，且变形较大，采用具有线密度的大位移梁单元；

(2)吊弦具有单向受拉特性，采用具有线密度的非线性索单元；

(3)定位器简化为非线性弹簧单元和集中质量单元，线夹、中心锚结简化为集中质量单元，不考虑支座、腕臂的影响，将支座、腕臂简化为铰支座。

4.如权利要求1所述的一种补偿接触线磨耗影响的高速铁路吊弦预配方法，其特征在于：所述步骤1中利用有限元法求解的过程为：首先，将接触线和承力索等效为具有线密度的大位移梁单元，通过在承力索吊弦点施加固定约束，计算其保证接触线水平情况下的吊弦力；其次，将吊弦力施加到承力索上，从而确定满足力学平衡关系的承力索初始位移和吊弦长度；最后获得无磨耗修正的初始吊弦预配长度。