接触网腕臂结构分析软件的开发与应用

接触网腕臂结构分析软件的开发与应用

摘要：对于接触网腕臂结构，传统设计依赖解析方法求解，并伴有许多假设和简化“通过编译针对腕臂结构，基于ANSYS 的有限元分析软件，对这类工程问题能进行高精度，高效求解”。

关键词：电气化铁路；接触网；腕臂结构；有限元分析；参数化分析程序

1概述

随着我国电气化铁路里程的日益增加及铁路运营速度的提高，对电气化铁路接触网的可靠性的要求也日益严格“接触网腕臂结构是整个接触网系统的重要组成部分，其强度和可靠性对于保障列车的运行安全具有重大意义”。

腕臂结构是复杂的网状杆系结构“结构主体有铝质或钢质管材组成，还包括各种金属线夹，陶瓷绝缘子及拉线等”材料多样且结构复杂，载荷除腕臂正常工作载荷以外，还包含结构自重，风载，覆冰载荷及维修人员重量等，载荷情况复杂“采用结构计算的传统分析方法校核腕臂结构，计算周期长且精度较低，已经远远不能满足大规模设计的要求，采用计算机辅助的有限元分析方法（FEM）是适应设计要求的必然选择”。

针对腕臂结构计算的具体问题，开发相应的有限元分析

软件，可以高效，直观，量化地看到腕臂结构在外力分布作用下的应力分布及变形“以往对腕臂结构的分析计算，由于计算周期长且精度较低，只能根据经验选择小部分危险0设计，对其订量分析；而对于其他部分的设计，工程师只能依靠设计经验，无法做到心中有数0“随着目前对整个接触网强度和可靠性的要求日益提高，对腕臂结构在外力作用下的应力分布仅仅停留在常规分析已经远远不能满足现实的要求”。

运用针对接触网腕臂结构的有限元分析软件，工程师可以在完成结构几何参数设计的同时，得到此结构在外载荷作用下的应力分布及变形情况，判断出设计的可行性，从而保证设计质量。

2腕臂结构计算软件

ANSYS是在结构分析领域中被广泛采用的专业有限元软件“该软件具有强大的计算分析功能，可用于对部分结构强度，刚性分析，结构动力响应分析等多方面的分析计算”但要求每一个工程师都能掌握有限元结构分析的相关背景知识，并熟练掌握ANSYS软件，解决实际工程问题，是不现实且没有必要的“。

针对接触网腕臂结构计算的具体问题，以ANSYS为基础二次开发，发展相应的计算软件，是工程师能够快速对设计

做出评价，从而为改进设计提供依据。

腕臂结构计算软件的工作流程如图1所示

图1 软件的基本工作流程

（1）软件的开发

软件采用VisualBasic610应用程序开发工具编写用户界面包括参数输入界面和结果显示界面“参数输入界面如图2所示”

用户可选择计算的腕臂结构形式，输入腕臂结构尺寸，腕臂管材质和载荷大小等相关参数，软件根据用户输入参数，建立腕臂有限元计算模型，利用APDL(ANSYS Parametric Design Language)工具，生成AN2SYA可调用的腕臂结构计算命令文件“调用ANSYS程序对问题解算，并控制程序输出计

算结果”在计算完成后，启动结果显示界面（图3）

图2 软件的参数输入界面

图3软件计算结果显示界面

图3可显示计算的结构最大应力值和最大变形量大小，还可显示腕臂结构的有限元单元分布图，应力分布图和变形

图，直观反映分布情况。

软件同时提供保存，读取计算原始资料及计算结果功能，以便各设计方案的对比选择。

（2）有限元模型的建立

针对接触网腕臂结构的形状与受力的特点，选用Pipel6三维实体单元模拟平腕臂管，斜腕臂管，定位管和各支撑管，并根据输入参数定义各管的材质特性，截面尺寸特征和结构尺寸。

对于结构的胶结连接，通过耦合相关节点的位移自由度实现（coup led degrees of freedom）。

（3）腕臂载荷约束的处理

根据接触网腕臂结构的安装工作情况，依照电气化铁道接触网零部件（TB/T207511 2075154 2002）处理结构载荷和约束。

对于腕臂结构的集中作用力，包括定位器的水平之字力和垂直载荷，模型以集中载荷的形式将载荷加载于对应单元节点上“对于结构重量，覆冰等分布载荷的处理，是在单元材料属性添加当量密度，并在模型中给定重力加速度场来模拟。

在腕臂结构有限元模型中，约束支撑节点的X，Y方向的平移模拟腕臂的支撑“由于腕臂结构是平面内的变形问题，而Pipel6单元节点具有3个方向的平移自由度和3个旋转自

由度，在模型中还约束了各节点平面外的平移和旋转自由度，保证解算的正常进行”。

（4）计算结果输出

软件控制ANSYA输出计算结果包括的有限元单元分布图，应力分布图，变形图和计算数据文件，计算数据文件包含有限元模型各单元的变形量（Defomed Sharp）弯曲应力（Bending Stress）轴向应力图（Axial Stress）合成应力（von Mises Stress）列表。

3应用实例

在铁道第四勘察设计院承担的武汉至广州，郑州至西安高速客运专线等多项线路的腕臂结构设计工作中，广泛应用了该软件。

以武汉至广州高速客运专线某非支腕臂结构为例，说明软件在腕臂结构参数设计的使用情况，图4所示为一种正定位非支腕臂结构的初始方案A和改进方案B，两方案采用的各腕臂管材型号相同，仅腕臂管的结构布置尺寸不同，分别对上述两方案铝结构，钢结构作计算分析，图4同时显示了两方案的应力分布“具体计算结果见表1”

图4非支腕臂结构分析

表1计算结果

从分析结果可知，由于非支腕臂结构承受较大的载荷，铝制结构方案的最大应力都不同程度地超过对应材料的极限屈服强度，会发生局部塑性变形“改进设计中应考虑适应加大管径，提高结构承载能力”，而钢结构的腕臂设计则能够满足要求。

4结论

腕臂结构分析软件的实际应用表明：

（1）软件可校核多种形式的腕臂结构，并可模拟不同材质载荷情况，完全满足腕臂结构设计要求；

（2）与原有计算校核和手段相比，软件的使用具有高效，直观且计算精度高的优点；

（3）该软件便于设计人员掌握，使用简单方便，能有效地提高腕臂结构的设计效率；

（4）以计算结果为依据，通过比较各相关设计的应力分布及变形情况，改进优化腕臂结构的设计，提高设计质量；（5）了解结构各部分变化对计算结果的影响和不同结构设计的优劣，加深设计人员对设计对象的理解，提高设计

人员的设计水平。

5软件开发和使用

任何一种计算机软件，由于受开发水平，经验，开发阶段等限制，都有使用局限，因此不可能做到与现实工程设计情况完全吻合，为避免错误使用CAD软件，可在软件开发和使用中，采取以下措施：

（1）软件使用人员应明确软件使用条件及范围；

（2）在软件设计中，完善在线提示，帮助等功能，并建立数据检察环节，监察，防止错误数据输入；

（3）根据现实工程设计情况变化，升级软件，以符合新的

设计要求；

（4）工程技术人员依靠专业理论和工程经验，对辅助的设计结果进行校核和修正。

参考文献：

【1】于万聚.交流电气化铁道接触网设计基础【M】.北京：中国铁道出版社，1988

【2】辛希孟.铁路电力牵引供电设计规范【S】.

【3】TB/2073)2003,电气化铁道接触网零部件技术条件【S】. 【4】吉鹏宵.电气化铁道接触网规范设计施工实用手册【M】.

北京：人民铁道出版社，2005

腕臂装置的预配及计算

第一节腕臂支柱的装配 腕臂支柱的装配是指腕臂支持装置在支柱上部的装配。即指定位装置、腕臂和支柱组合的形式。 支持装置中以腕臂支持装置应用最广泛，所以腕臂支柱装配是接触网结构的主要组成部分。我国采用的支柱装配的结构形式较多，早期引进的前苏联的技术，近一时期引进了法国和德国的技术，也曾引进过日本的技术。不同的国家采用的悬挂形式和腕臂结构形式各不相同，本书介绍京沪线电气化铁路腕臂装配形式。 一、腕臂支柱装配的要求 腕臂支柱装配安装图应满足以下几点要求： 1、接触线正常工作高度箱区段一般为6450mm，困难地段不小于6330mm，其它地段以设计为准； 2、接触线的拉出值，直线区段一般为300mm； 3、接触悬挂的结构高度，一般为1400mm，有变化时见平面图附注； 4、支柱的侧面限界区间满足大机养道要求，一般为3.1m； 5、最小绝缘距离，一般要求不小于500mm。困难时不小于300mm。 二、腕臂底座的选用 京沪线所有腕臂底都为孔外安装，对双底座的要求为：道岔柱为1200mm长双底座，所有转换柱、中心柱为1600mm长双底座。腕臂底座的规格型号见下表：

三、接触网腕臂安装图 有关接触网腕臂安装图有： 1、接触网腕臂安装图第一册腕臂安装单线图[京沪电化徐沪施(网)-050000]，可根据平面布置图查本图，再根据本图查腕臂安装图。 2、接触网锚段关节、线岔平面图[京沪电化徐沪施(网)-040000]，根据本图可以了解关节的平面布置和立面布置的有关设计。下面是京沪线各种锚段关节平面、立面图的示意图。 四跨绝缘关节立面示意图

四跨绝缘关节平面示意图 五跨绝缘关节立面示意图

接触网计算题

1.在半补偿简单链形悬挂区段，采用G J-70+T C G-100，最高气温为+40℃，最低气温为一20℃，吊弦离中心锚结900m.a j=1.7x l0-5／℃，计算温度为40℃时吊弦偏移值。 解：由tp=（tmax+ tmin）／2，得tp=10℃，由E=Laj(tX - tp)，得E=459mm。 答：向下锚偏459 mm. 2．在半补偿弹性链形悬挂区段，采用G J-70+T C G-85，最高气温为+40℃，最低气温为-20，吊弦离中心锚结600m，a j=1.7x l0-5／℃，计算温度为30℃时吊弦偏移值。 解：由tp=（tmax+ tmin）／2，得tp=10℃，由E=Laj(tX - tp)，得E=204 mm。 答：向下锚偏204mm。 3．在半补偿简单链形悬挂区段，采用G J-70+G L C B85/173，最高气温为+40℃，最低气，为-20℃，某悬挂点离中心锚结500m. a j=1.7x l0-5／℃，计算温度为一10℃腕臂相对支柱中心的偏移值。解：由tp=（tmax+ tmin）／2，得tp=10℃，由E=Laj(tX - tp)，得E=-170 mm。 答：向中锚偏170 mm。 4.在半补偿简单链形悬挂区段，采用G J-70+T C G-100，最高气温为+40℃，最低气温-20℃，某悬挂点离中心锚结800m.a j=1.7x l0-5／℃，计算温度为40℃时定位器相对中心的偏移值。 解：由tp=（tmax+ tmin）／2，得tp=10℃，由E=Laj(tX - tp)，，得E=408

mm。 答：，向下锚偏408 mm。 5.在半补偿弹性链形悬挂区段，采用G J-70+T C G-110，最高气温为+40℃，最低气温-20℃，吊弦离中心锚结800m，a j=1.7x l0-5／℃，计算温度为40℃时吊弦偏移。 解：由tp=（tmax+ tmin）／2，得tp=10℃，由E=Laj(tX - tp)，得E=-408 mm。 答：向中锚偏408 mm。 6.在某电气化铁路区段，采用全补偿简单链形悬挂，计算跨距L为35m，K=4时的吊弦间距。 解：由X0=（L一2e）／（K-1），得Xo=9 m（注意e=4）答：吊弦间距为9m。 7.在某电气化铁路区段，采用全补偿简单链形悬挂，计算跨距L为45m.,K=5时的吊弦间距。 解：由Xo=(L-2e)／（K-1），得Xo=9. 25 m（注意e=4）答：吊弦间距为9.25 m。 8.在某电气化铁路区段，采用半补偿简单链形悬挂，计算跨距L为55m.,K=6时的吊弦间距。 解：由Xo=（L一2e）／（K-1），得Xo=9.4 m（注意e=4）答：吊弦间距为9.4 m 9.在某电气化铁路区段，采用半补偿简单链形悬挂，计算跨距L为65m.,K=7时的吊弦间距。

接触网腕臂计算模型

腕臂计算模型 1、平腕臂低头52mm时与水平线夹角为1度，对平腕臂长度影响为0.3mm，忽略不计； 2、斜腕臂计算以下三角直角三角形计算，其中A、B值按下面方法求得； 3、测量数据为：支柱侧面限界CX、线路超高h、支柱斜率&。 4、已知参数：上底座高度：Hs=7372(7822)，上下底座间距1750，线间距1440，定位器开口400（350、250）； 5、材料数据：（上下）底座长度200；棒式绝缘子长度860-85（750-85），承力索座高度80，定位环长度50； 6、图纸数据：导高6000(6450)，拉出值a，结构高度 7、平腕臂计算： 计算总长：CXZC＝CX＋Hs×&－M＋200(腕臂头外露) 腕臂复核：CXFH＝CXZC－200(底座扣料) 腕臂下料：PWBXL=CXFH－860(双重绝缘860，普通750)＋85(套筒长度) 承力索座：CLSZ＝WBXL－200－30(承力索座半宽) 套管双耳wb：TGwb＝WBXL－500－30(套管双耳半宽) 套管双耳zc：TGzc＝150－30(套管双耳半宽)

8、斜腕臂计算： 直角边A：A＝TGwb＋30(套管双耳半宽)＋860(双重绝缘860，普通750)－85(套筒长度)－1.75&(斜率差) 直角边B：B＝1750(底座间距)－50(此处腕臂低头折算值)－80(套管双耳扣料长度) 斜腕臂复核长度：XWBFH=SQRT(A^2+B^2) 斜腕臂下料长度：XWBXL＝XWBFH－860＋85 定位环位置：DWH=(6000＋400－5622)×XWBFH÷A－860＋85 腕臂支持套管双耳位置：XTGZC= XWBXL －TGwb＋150＋85 定位管支持套管双耳位置：TGDWZC= XTGZC＋410(定位管支撑长度)＋80(套管双耳扣料长度) 9、定位管上计算： 正定位定位管长度：ZDWGC=CX＋5.622&－M－(6000＋400－5622)×A÷B－200(底座扣料)－50(定位环扣料)＋600(防风拉线长度)＋200(定位管外露长度) 反定位定位管长度：FDWGC=CX＋5.622&－M－(6000＋400－5622)×A÷B－200(底座扣料)－50(定位环扣料)＋1200(1050定位器长度)＋200(定位管外露长度) 正定位管上定位环位置：ZGSDWH＝ZDWGC－1200(1050定位器长度)－600－200 反定位管上定位环位置：FGSDWH＝FDWGC－200 正定位防风拉线定位环位置：ZFFDWH= ZGSDWH－200 正定位防风拉线定位环位置：FFFDWH= FGSDWH－1200(1050定位器长度)－600－200

接触网腕臂安装

第一节简单腕臂支柱装配安装 1作业条件 （1）接触网支柱已经整正结束，支柱强度、限界等符合设计要求，达到进场测量条件； （2）腕臂安装所需的物资已经进场，并报验合格； （3）既有线施工时封闭点计划已向铁路局申报并获批（新线施工时封闭点计划已向铁路临管单位申报并获批）； 2施工准备 （1）审核、复核设计图纸及其它设计资料，澄清有关技术问题，熟悉有关规范和技术标准； （2）施工人员已经过技术培训和交底，考核合格后持证上岗； （5）施工安全措施及应急预案已制定。 3 作业内容 施工封闭点申请、支柱限界测量、支柱倾斜率测量、支柱埋深测量、上下腕臂底座中心到轨高度测量、线路曲线外轨超高测量、相邻支柱间跨距测量、数据整理、腕臂计算、腕臂预配、腕臂安装、腕臂加固、填写安装记录。 4 施工技术标准 （1）支柱装配测量应在附加悬挂架设完成后，按照支柱装配测量数据表所列项目逐一测量。除相邻支柱间跨距按厘米计，其它数据均精确到毫米。 （2）腕臂底座安装高度应符合设计要求，对于高度不符合设计要求的，通知作业队重新调整，并测量。 （3）支柱装配各部件尺寸应采用支柱装配软件计算，计算值精确到mm。 （4）对于侧面限界超标严重的支柱，需通过软件验证调整底座安装位置，保证定位环安装位置。 （5）所有装配在计算时应验证动态包络线的符合性。 （6）腕臂底座安装高度符合设计要求，上下底座间距、下底座到轨面的间距误差控制在0~20mm间；H型钢柱根据腕臂底座安装位置选择临近的孔位。 （7）各种连接螺栓使用力矩扳手紧固，达到设计标准力矩，紧固力矩见表

8-1-1，止动垫片掰向正确。 （8）连接销钉与开口销穿向正确，开口销双向夹角扳成不小于120°，β型开口销应正确安装。 （9）腕臂棒式绝缘子表面无损伤，排水孔朝下；平腕臂的定位孔与平腕臂棒式绝缘子压板凸台连接牢靠。 5.2操作要点 5.2.1施工准备 （1）组建专业测量计算组，对全体成员进行测量方法及计算软件应用的培训。 （2）准备测量工具：钢卷尺、水准仪、丁字尺、水平尺、经纬仪、线坠、油漆等。 （3）既有线使用作业车施工时，提前向线路临管单位运输部门提报封闭点施工计划。施工前应将作业车停放在需作业区间的邻近车站。 （4）施工负责人向作业人员进行技术交底、人员分配、安全培训。 （5）根据施工计划，按施工平面布置图、安装图从料库领取所需材料。 （6）按有关电气化铁道接触网零件标准的规定，对领取的材料进行外观检查，凡不合格品，严禁使用并退给材料员，材料员应予以标识，另隔离存放，待处理。 （7）检查施工所需的小绳、安全带、脚扣等工具的外观质量，发现质量问题立即更换。 （4）腕臂底座安装高度的测量 为保证支柱装配计算的准确性，需要准确地测量出上底座至轨面的高度值和上下腕臂底座的间距。具体方法如下： 1）混凝土支柱在进行腕臂底座安装时，就以轨面红线为基点测量底座安装位置， 5.2.5腕臂预配 （1）提料 预制组根据腕臂预配表从库房领取腕臂预配所需的零部件，根据需要码放在每个预配平台旁边，同时进行外观检查和型号数量确认，严禁使用不合格品。 （2）下料

接触网单(双)腕臂长度计算

三、腕臂长度计算 1-12-15 直线与曲线外侧中间柱腕臂长度计算示意图 由于目前接触网结构普遍采用平腕臂结构，所以在平腕臂安装和预配过程中，需要准确确定平腕臂和斜腕臂长度，根据平腕臂长度计算，在地面预配好整体结构，对今后一次性安装成功，减少调整工作量具有重要意义。 腕臂长度计算与支柱所在位置和用途密切相关，直线和曲线计算方法不同，同样是曲线，则支柱在曲线外侧和曲线内侧时的计算方法也不同。转换柱与中心柱的计算方法也有区别。现就上述几种情况分别作简单介绍（仅供参考）。 （一）直线和曲线支柱腕臂长度计算 图1-12-15中符号说明如下： L 1、L 2-分别表示平腕臂承力索固定点至支柱固定点长度和承力索至腕臂头长度。(m) L 3-斜腕臂水平投影长度。(m) L 4-非工作支承力索与工作支承力索之间的水平距离。（m ） L 平、L 斜-分别表示平腕臂底座和斜腕臂底座突出支柱部分长度。(m) h 1-平腕臂底座与斜腕臂底座之间的垂直安装距离。(m) h 2-斜腕臂套管双耳零件连接长度。(m) h 3-斜腕臂垂直投影长度。(m) h 4-支柱侧面限界测量点至平腕臂支柱固定点之间的垂直距离。(m) H c -承力索至钢轨面的垂直高度。(m) C x -支柱侧面限界。(m) m c -承力索在曲线上轨平面处垂直投影与线路中心的偏移距离（a- L h H C ）。(m) h-曲线外轨超高。(m) 1.直线区段腕臂长度计算 可根据下式确定： L 1= C x +βh 4±a （m ） h 3= h 1- h 2 （m ） L 3= L 1 -（承力索至承力索座中心的距离）-(承力索座中心至套管双耳的距离)- βh 1 式中：a-承力索拉出值。 (m)

接触网腕臂系统

1.1 接触网腕臂系统 1.1.1 主要技术指标和设备性能描述 1.1.1.1 用途及使用范围 接触网腕臂系统包括平腕臂、斜腕臂、套管双耳、腕臂支撑装置、承力索座、管帽、定位器、定位器防风拉线、定位器支座、定位器与定位支座间的电连接、定位管、定位环、定位管支撑装置、管帽等。 （1）平腕臂用于组成旋转腕臂结构三角形的上部，平腕臂悬臂一端通过承力索座支撑承力索，另一端与棒式绝缘子相连。平腕臂长度根据施工实际需要确定。 （2）斜腕臂用于组成旋转腕臂结构三角形，斜腕臂一端为单耳（单耳孔径为Φ14mm，单耳厚度为10mm），通过套管双耳支撑平腕臂，另一端与棒式绝缘子相连。斜腕臂长度根据施工实际需要确定。每套斜腕臂均含一套腕臂支撑装置。每套腕臂支撑通过2套支撑管卡子（型号与管径匹配）分别与平腕臂和斜腕臂相连。 （3）套管双耳用直螺栓固定在腕臂上，连接耳环型零件。套管双耳与在其上相连零件的连接部分的尺寸相配合。上部与孔径为14mm、厚度10mm的单耳环板相连（单耳环板孔中心距边缘的距离为20mm，并配M12防腐型螺栓销）。 （4）承力索座用于固定在外径为φ60mm的钢管上。支撑并紧固截面约120、95和70 mm2的铜合金承力索。承力索座上部用于支承固定正线及站线承力索（线夹内带有承力索保护衬垫），承力索座中的托线夹能绕水平轴自由转动，安装承力索的线槽有适应承力索悬挂支撑的悬垂弧角及喇叭口，承力索座下部带有单耳结构，用于与M10螺栓销的连接。除正线中心锚结柱处采用双槽承力索座外，其余均采用单槽承力索座。 （5）管帽安装于? 60mm定位管的终端，作为防尘和防污的附加密封措施。

（8）定位器的另一端通过定位线夹与接触线相连。直线区段，定位器一般长度为1050mm，定位线夹适合中国标准的150 mm2导线(CTS-150)。 当曲线半径大于800米区段的腕臂柱和道岔柱或关节上，定位器一般长度为1250mm。 特型定位器用于正线区段锚段关节、道岔定位悬挂点处上跨绕过近端接触线通过定位线夹固定远端接触线，最大长度为1385～1560mm。需要适应受电弓抬高300mm不打弓且金属构件与所跨的近端接触线绝缘距离大于450mm，同时满足最大风速条件下受电弓的上述正常运行要求。 站线区段定位装置符合TB/T2075标准，具体规格在设计联络中确定。 在定位器及定位支座间增加了一组电连接，保证电流的流通，以维持零件间的等电位，而不是通过定位器与定位支座间不确定的机械式接触通过电流。

接触网腕臂结构安装图绘制开发

当前电气化铁路设计任务的不断增加对接触网腕臂安装图的绘制提出了更高的要求。本文介绍采用先进的编程语言实现分布式软件架构，建立腕臂几何模型计算腕臂节点坐标，梳理接触网规范中的零部件图形及参数信息，采用CAD图形引擎根据腕臂节点坐标及零部件图形绘制腕臂安装图，并自动统计零部件数量。实际应用表明，软件开发提高了接触网腕臂安装图的绘制效率和质量，具有较高的工程应用价值。 1 概述 随着我国轨道交通行业的快速发展，电气化铁路建设任务不断增加。接触网是电气化铁路中的首要装备，而接触网腕臂安装图是接触网的基础性图纸，用于指导接触网腕臂的设计和安装。其设计质量的好坏对电气化铁路的建设至关重要。 当前接触网腕臂安装图主要依靠设计人员手工完成图纸内腕臂绘制和零部件数量统计[1-2]，其效率低、易出错，在电气化铁路高速发展的今天已经影响到了其建设的进度和质量。因此，本软件将腕臂安装图的绘制电算化、流程化和批量化，实现腕臂安装图的快速绘制和出图。 2 接触网腕臂安装图 接触网腕臂安装图用于反映腕臂结构及其零部件的相互关系特征和零部件描述信息[3]。腕臂结构是复杂的网状杆系结构，由绝缘子、腕臂管、定位管、定位器、套管双耳及承力索座等主要管材和零部件组成。腕臂结构零部件的相互安装关系由其安装工况、荷载、零部件型号及电气特征参数综合确定，随后根据腕臂几何模型可计算出腕臂结构各节点的几何坐标，再选用指定零部件图形及参数信息，由CAD图形引擎加载上述数据即可绘制出腕臂安装图。 3 软件开发环境、架构及功能 3.1 软件开发环境 采用Visual C# 编程语言，.NET托管平台，基于CAD图形引擎“CAD Import .NET”开发，实现分布式网络架构[4-6]。软件的客户端及服务器端独立运行，可满足多人同步开展腕臂安装图的绘制工作并可共享设计数据。 3.2 软件架构 采用分布式架构，服务器端以项目为单位存储几何模型算法、零部件图形信息、CAD图形引擎及设计数据，客户端独立运行。同一项目可在多个客户端同时建立不同的设计单元。与既有软件相比，可实现资源共享、协同设计的优化目标。软件具体架构见图1： 3.3 软件数据结构 3.3.1 服务器端数据结构

接触网腕臂的安装

腕臂的安装 一、施工准备 1、劳动组织 2、工机具 3、主要材料、设备 二、工艺流程图 三、操作方法 1、安装腕臂底座

①以测量的轨面标高为基准，用钢尺或高度测量仪测出设计要求安装上、下底座位置，做好标记（1人系安全带上杆，1人地面配合）。 ②再上杆1人带安全带、小绳，扎好安全带，放下小绳，地面人员将底座预组件装好后扎牢。 ③杆上一人拉绳，将底座提至安装位置。 ④两人配合，把上底座螺栓由线路侧穿向田野侧，一人把上底座扶正，另一人预带垫片螺帽，用梅花搬手紧固后，用力矩搬手检验紧固力矩。 ⑤上底座安装完毕，两人解开安全带攀至下底座位置1m以下扎好安全带。 ⑥按1—4的要求，安装下底座。 2、安装绝缘子、组装腕臂 ①按安装计划，将所需棒式绝缘子运至工地，放在平地上。 ②按设计要求，装配P、X腕臂棒式绝缘子。 ③用塑料布将棒式绝缘子包好，用φ2.0铁绑三遍（两头、中间），再用草带包上，用φ2.0铁线同包塑料布一样扎三遍。 ④按标识将P、X腕臂连接上，拧好螺母和开口销，螺栓销应穿向来车方向。 3、安装腕臂（机械） ①装配好的腕臂，按作业计划先装在作业车上。 ②封闭线路，点内作业车运行至安装地点，施工负责人确定腕臂编号与安装地点相符。 ③作业车停在支柱附近，旋转作业平台靠近支柱。 ④两人抬起斜腕臂，将斜腕臂棒瓷的连接板插入腕臂底座，一人扶住底座配合，斜腕臂棒瓷连接板的孔与下底座连接板孔对齐，立即把螺栓销穿入（方向朝来车方向，然后装好螺母和开口销）。 ⑤作业车平台稍回转并缓缓升到上底座下1m处，升平台时两人扶住腕臂以免将包扎物挂掉。 ⑥1人扶住斜腕臂，两个抬起平腕臂，作业车稍旋转返回。把棒瓷连接板对准上底座的连接板，当两孔对准时，立即将螺栓销穿向来车方向，然后安装好螺母和开口销。 4、结束

浅析接触网腕臂计算方法

浅析接触网腕臂计算方法 发表时间：2019-08-15T15:43:52.580Z 来源：《信息技术时代》2018年12期作者：田弘扬 [导读] 随着电气化铁路的迅速发展以及不断地提速，对电力牵引供电系统的施工工艺及精度要求也越来越高，特别是在接触网专业的施工中，腕臂预制的精度高低直接影响着后期的整个网系统。本文主要从直线区段链型悬挂单腕臂中间柱和非绝缘关节双腕臂转换柱的计算公式的推导，简要分析接触网腕臂的预制。 （中铁二十局集团电气化工程有限公司，西安 710048） 摘要：随着电气化铁路的迅速发展以及不断地提速，对电力牵引供电系统的施工工艺及精度要求也越来越高，特别是在接触网专业的施工中，腕臂预制的精度高低直接影响着后期的整个网系统。本文主要从直线区段链型悬挂单腕臂中间柱和非绝缘关节双腕臂转换柱的计算公式的推导，简要分析接触网腕臂的预制。 关键词：接触网；腕臂；预制 1.腕臂计算的目的 当在既有非电化区段进行电化改造且既有铁路线路中心及轨顶高程保持不变时，我们可以很准确的测量出组立之后支柱的准确侧面限界，再依据设计导高、拉出值等参数可以较准确的计算出腕臂管长度；当处在新建电气化铁路区段时，很多时候会出现站前站后交叉施工的现象，此时为了更加快速、准确的实现腕臂安装等一系列高空作业施工，就得将腕臂提前预制，可实现更快、更高效的批量化安装。在腕臂的预制过程中，主要是根据现场实测数据以及设计给定的参数，计算出水平腕臂及斜腕臂的长度，再扣除各连接件的长度或高度，进而确定水平腕臂管和斜腕臂管的实际长度。由于各连接件之间空隙从在，避免安装后的腕臂出现“低头”现象，在扣料时还得适当的将斜腕臂管予以加长。 2.腕臂预制计算中的各项参数 在腕臂的预制计算中需要明确的各项参数有：根据设计平面图、安装图，可以得到以下参数：导高、拉出值、结构高度、上下腕臂底座安装间距、侧面限界、曲线半径、定位器长度、定位器安装坡度等；需要现场测量得到的数据有：支柱斜率、支柱实际侧面限界、定位点轨顶实际超高。因曲线半径与定位点处外轨超高为曲线腕臂计算要素，本文暂不作介绍。 3.单腕臂正定位支柱的腕臂计算 单腕臂中间柱的腕臂计算，主要是以支柱实际测量的定位点侧面限界为参考。 3.1平腕臂计算 如图1所示： 图1 从图1中可以看出：O点为上腕臂底座安装位置，A点为平腕臂末端。OA为平腕臂的计算长度，B点为承力索座安装位置，D点为承力索安装位置，G点为接触线安装位置，F点位定位点线路中心，EF为现场实测支柱侧面限界。DG的延长线与轨面EF交于H点，C点为线路中心在平腕臂上的投影。H1为上腕臂底座安装高度，H2为下腕臂底座安装高度。ΔH为上下腕臂底座安装间距。 过O点做一条垂直于轨面EF的辅助线OP，则OP的高度为： OP=BH=DH-DB=DG+GH-DB。 注：DG为结构高度 GH为接触线高度 DB为承力索座的高度+平腕臂管横截面的半径 所以：OA的计算长度为： OA=OC+CA=PF+CA=(PE+EF)+(BA-BC) =（OP*δ+EF）+(BA-BC) 注：BA为平腕臂调节距离 BC为拉出值（当定位方式改变为反定位时，则拉出值取负值。） 当得出OA的计算长度后，就需要计算平腕臂的实际长度，也就是我们常说的扣料。首先，平腕臂的安装方式是：底座+棒瓶+平腕臂的方式，所以只需要扣除腕臂底座及棒瓶的有效长度即可。扣除过程中，需要注意的是，位置距离的计算，一般是把底座和棒瓶连接在一起以后，再测量。棒瓶和平腕臂的连接部位，是以连接的孔中心为测量点。 3.2斜腕臂的计算 如图2所示

接触网计算综合题部分

接触网计算综合题部分 1、某组等高软横跨，横向跨距为15.2m ，横向承力索弛度为3.6m ，求横向承力索长度。 解： ι＝15.2m ?＝3.6m L ＝ι＋ι3?82 L ＝15.2＋4 .1436.382 ?? L ＝17.2（m ） 2、绘出直线区段三跨非绝缘锚段关节平面示意图，标出名称和尺寸。 直线区段三跨非绝缘锚段关节平面示意图如右图： 评分标准： (1)绘图正确得5分。 (2)标注名称和尺寸得5分。 3、试画出直供+回流线方式的原理接线图，并简要说明该供电方式的特点？ 此方式是在接触网支柱上仅架设一条与钢轨并联的导线，以使钢轨中的电流尽可能经由回流线流回牵引变电所，这样既使供电回路结构简单，又能起到防护效果。 在设计回流线时应设法使回流线尽量靠近接触线，以增加二者之间的互感作用，迫使更多的牵引电流沿着回流线流回牵引变电所，以降低对通信线路的感应影响。为此，回流线的架设有两种方式：其一是在接触悬挂的侧面；其二是在接触悬挂的正上方。后者要比前者效果好些，但是安装困难。总的来说，这种方式的防护效果要比吸流变压器差些，但是经济性好、可靠性高、故障率低、维修工作量小，且防干扰性能不随负荷电流改变。同时，这种方式供电回路简单，回路阻抗较小，一次投资及运营费均较低。 4、某锚段接触线采用TCG110型导线，测出导线平均磨耗高度为3.2mm ，传动比为1:2，在表中查出磨耗面积，导线此时张力应调为多少？坠砣应如何调整？

解：（1）查表得：残存高度为12.32－3.2=9.12mm （2）磨耗面积a=24.73mm 2 （3）查图，残存高度为9.12mm 时导线应有张力为10000N （4）原有坠砣数：2225211000=?块，现应有坠砣数2025210000 =?块，卸掉2块。 5、某锚段接触线采用TCG110型导线，原坠砣为17块，测出导线平均磨耗高度为2.54mm ，传动比为1:3，在表中查出磨耗面积，导线此时张力应调为多少？坠砣应如何调整？ 解：（1）查表得：残存高度为12.32－2.54=9.78mm （2）磨耗面积a=17.84mm2 （3）查图，残存高度为9.78mm 时导线应有张力为10500N （4）原有坠砣数为17块，现应有坠砣数14 25310500 =?块，卸掉3块。 TCG110型接触导线磨耗换算表 高(mm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9.0 26.03 25.92 25.81 25.70 25.60 25.49 25.38 25.27 25.16 25.05 1 24.04 24.83 24.73 24.62 24.51 24.40 24.29 24.19 24.08 23.97 2 23.86 23.76 23.65 23.54 23.43 23.33 23.22 23.11 23.01 22.90 3 22.80 22.69 22.58 22.48 22.37 22.27 22.16 22.05 21.95 21.84 4 21.74 21.63 21.53 21.42 21.32 21.22 21.11 21.01 20.90 20.80 5 20.70 20.59 20.49 20.38 20.28 20.18 20.07 19.97 19.87 19.77