基于有砟段弹性链型悬挂吊弦计算参数采集的模型探讨

李 松 茂

（中国铁建电气化局南方工程有限公司电气化分公司 湖北 武汉 ４３００７４）

摘 要：有砟区段接触网弹性链型悬挂施工中，在轨道不成形的情况下，要将弹链的吊弦计算准确，满足动车高速运行需求，数据测量为一个关键点。通过建立相关模型，以相关轨道设计值为基准，在轨道未成形的情况下进行弹链的吊弦测量、计算。

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关键词 ：接触网；弹性链型悬挂；有砟；ＣＰＩＩＩ；测量

中图分类号：U225.2 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．02．０36

收稿日期：２０１4－12－25

１ 前言

弹性链型悬挂是高速电气化铁路普遍采用的一种接触网悬挂形式，接触网弹性链型悬挂伴随着高铁的发展，其施工工艺已趋于完善。弹性链型悬挂的主要计算参数之一（实际结构高度）主要通过激光测量仪采集轨平面至承力索的高度，理想情况下计算参数应在轨道调完后进行采集、整理。而实际施工过程中，通常站后单位的施工进度会受站前单位施工进度的制约，轨道无法如期成型，不能满足理想状态下吊弦计算参数的采集。基于这种情况下，对于无砟有轨区段轨道调整幅度较小（０～１０ｍｍ），而有砟有轨区段轨道调整幅度较大（０～１５０ｍｍ）。在吊弦可调的情况下，无砟区段的吊弦计算参数可以通过激光测量仪直接测量满足计算需求，而有砟区段无法满足吊弦计算参数直接采集的需求。基于这种情况，本文将对有砟区段弹性链型悬挂吊弦计算参数的采集建立新的测量模型。

２ 模型参数说明

有砟区段弹性链型悬挂吊弦计算参数采集的模型是基于设计理论轨面高程、设计承力索高度、现场实测非标准轨面至承力索高度、通过ＣＰＩＩＩ成果、既有轨高程、左轨测量高程、右轨测量高程、既有轨拉出值、既有轨超高等参数算出理论轨面至承力索高度。

２．１ ＣＰＩＩＩ成果说明

高速铁路工程测量平面控制网分三级布设：ＣＰＩ为基础平面控制网，主要勘测、施工、运营维护提供坐标基准；ＣＰＩＩ为线路平面控制网，主要勘测和施工提供控制基准；ＣＰＩＩＩ为轨道控制网，主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准。有砟区段弹性链型悬挂吊弦计算参数采集的模型所需要站前单位提供的成果即为ＣＰＩＩＩ成果。

ＣＰＩＩＩ成果就是站前单位调整轨面高程的依据，路基地段与接触网支柱基础同步设置一个ＣＰＩＩＩ点，桥梁上约６５ｍ左右设置一个ＣＰＩＩＩ点。ＣＰＩＩＩ成果表里面主要包含工程独立坐标｛Ｘ（ｍ），Ｙ（ｍ）｝，标志球顶高程，棱镜中心高程，ＣＰＩＩＩ位置描述，施工里程等参数。通常情况下ＣＰＩＩＩ成果具体情况见表１。

该ＣＰＩＩＩ成果表平面坐标成果采用工程独立坐标系，选用１９５４年北京坐标系椭球体参数，其中央子午线为１１４°４５′，投影面大地高为５０ｍ；高程成果采用１９８５年国家高程基准。棱镜中心高程成果需要再标志球顶的基础上减去０．０１米后得到，即Ｈ（棱镜中心）＝Ｈ（标志球顶）—０．０１m。基于该成果表主要由站前单位提供，这里不再做详细测量阐述。

２．２ 现场测量记录参数

该模型现场主要测量记录相关定位点对应参考的ＣＰＩＩＩ编号，ＣＰＩＩＩ点、既有左轨、既有右轨高度，既有轨承力索高，既有轨承力索拉出值，既有轨超高７个数据（见表2）。

利用水准仪对每个悬挂点进行数据测量，每个悬挂点测量ＣＰＩＩＩ高（同步记录该ＣＰＩＩＩ编号），悬挂点处左轨高，悬挂点处右轨高。注：该３个点的数据是基于水准仪同一个水平高度所测量出来的数据。左轨、右轨定义为下行侧面向顺车方向。

每个悬挂点的既有轨导高、拉出值、超高通过激光测量仪进行测量。

２．３ 设计理论参数（见表３）

吊弦参数计算前，还需整理每个悬挂点的设计拉出值、悬挂点处设计轨超高、设计施工里程。

根据施工里程以及设计给定的设计轨面标高、坡度、竖曲线表计算出该位置低轨面高程。

存在竖曲线的以８３＃为例，该位置低轨面高程计算如下：轨面高程＋（支柱里程—起点里程）2／（２×竖曲线曲线半径）（见图1）。

存在坡度的以７＃为例，该位置低轨面高程计算如下：６＃支柱低轨标高＋坡度×（７＃里程—６＃里程）（见图2）。

３ 模型建立

上述所有参数整理完毕后，即可对有砟段弹性链型悬挂理论轨面对实际承力索的高度，从而算出现场实际理论结构高度。

如图3：吊弦计算参数最终需要的数据为图里面的ＡＢ值，即为实际情况下的结构高度。

ＡＧ：承力索至现有轨面的垂直距离（用激光测量仪测出的现场承力索高度）

Ａ１：承力索对现有轨面的拉出值（激光测量仪测承力索拉出值）

Ａ２：接触线设计拉出值（图纸标示）

Ｈ２：ＣＰＩＩＩ高（水准仪测量得到）

Ｈ３：设计低轨高程（设计参数整理、计算后得到）

Ｈ１：承力索至现有轨面的垂直距离

△Ｈ１：现有轨面超高（激光测量仪测量资料）

△Ｈ：设计轨面超高（设计资料）

β１：设计轨面与地面夹角（通过设计超高可以算出）

β２：现有轨面与地面夹角（通过现有超高可以算出）

通过Ｈ１及Ｂ２可以求出承力索至现有柜面的铅垂距离ＡＨ：ＡＨ＝ＣＯＳβ２×ＡＧ

ＢＤ为设计导高，以５５００时导高为例，ＢＤ＝５５００ＭＭ。

ＴＡＮ（β１）＝ＤＦ／（１４３５／２－α×Ａ２）；α为修正参数：曲内为正１、曲外为负１

ＢＦ＝５５００＋（１４３５÷２－Ａ２）ＴＡＮβ１；

ＢＥ＝ＢＦ×ｃｏｓβ１

通过水准仪及ＣＰＩＩＩ高程Ｈ２可以求出既有高轨的高程：Ｈ４。

ＥＩ＝Ｈ３—Ｈ４

ＩＨ＝{（1435+A1）÷2+

最终得出承力索实际结构高度的数值ＡＢ

ＡＢ＝ＡＨ－ＢＥ－ＥＩ－ＩＨ

４ 其他吊弦计算参数

根据上述模型，测量、计算出ＡＢ值后，辅以其他吊弦计算参数即可进行吊弦计算。

４．１ 统计型数据

包括：①明确悬挂点类型，其类型主要包括一般柱、关节转换柱、中锚中心柱、中锚锚柱；②统计线路曲线半径情况；③外轨超高；④竖曲线半径。

４．２ 测量、计算型数据

包括：①跨距的测量和数据输入，输入过程中，要特别考虑悬挂点间双腕臂在锚段关节处的跨距与支柱间的跨距有所不同；②集中载荷计算需充分考虑电连接、分段等设备的影响；③集中载荷位置；④根据张力等情况计算预留弛度。

５ 结语

通过对有砟段弹性链型悬挂吊弦计算参数采集的模型建立，较好的解决了有砟区段在工期紧迫的情况下无法满足接触网吊弦计算、安装、调整的施工需求。目前已在多条客专及城际铁路使用。

（责任编辑 高 平）