一种多重约束下的接触网线岔设计方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多重约束下的接触网线岔设计方法及系统。该方法包括：获取受电弓的轮廓宽度、工作范围以及最大横向偏移量，并确定直股接触线拉出值以及侧股接触线拉出值；根据接触网弹性计算直股通过和直侧股转换时接触线的抬升量；按照弓网始触模式的优先级，根据直股接触线拉出值、侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数；根据接触线的抬升量以及特征位置参数确定极限位置处的侧股接触线高度约束条件以及约束区间；根据约束条件确定侧股接触线高度；根据侧股接触线高度以及所述约束区间，设计接触网线岔。本发明专利技术能提高线岔设计的容错率，避免线岔处的弓网异常磨损和弓网事故以及提高弓网系统的寿命与安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种多重约束下的接触网线岔设计方法及系统
本专利技术涉及电气化铁路接触网设计领域，特别是涉及一种多重约束下的接触网线岔设计方法及系统。
技术介绍
道岔把一条轨道分支为两条或两条以上的轨道(直股道与侧股道)，在道岔上方，沿轨道架设的两支或多支接触悬挂称之为线岔，线岔的布置应使列车受电弓在所有方向通过线岔时，能够沿接触悬挂安全、平顺地横越。受电弓通过线岔的工况可分为：直股通过、直股转侧股、侧股转直股。高速铁路在运营过程中，个别列车经过线岔时，由侧股转直股过程中，受电弓与直股接触线之间的非预期接触导致弓网事故的案例已多次出现，主要表现为进入支接触线无法平顺地过渡至受电弓滑板上，常见接触线与滑板端头的擦刮故障，在故障严重时，进入支接触线在接触过程中钻入受电弓滑板的下方，对接触网和受电弓带来破坏性的损伤，造成严重的弓网事故。目前运营经验证明，线岔设计处于接触网设计的薄弱点，线岔的事故反应了线岔设计的容错性较低，原因是线岔在设计阶段未考虑极限状态下的空间位置校验，且对进入支接触线与受电弓的接触过程(简称“弓网始触过程”)无法做到精确控制与预测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多重约束下的接触网线岔设计方法及系统，以解决线岔在设计阶段未考虑极限状态下的空间位置校验，且对进入支接触线与受电弓的接触过程无法做到精确控制与预测的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种多重约束下的接触网线岔设计方法，包括：获取受电弓的轮廓宽度、工作范围以及最大横向偏移量；<br>根据所述受电弓的轮廓宽度、所述工作范围以及所述最大横向偏移量确定直股接触线拉出值以及侧股接触线拉出值；根据接触网弹性计算直股通过和直侧股转换时接触线的抬升量；按照弓网始触模式的优先级，根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数；所述弓网始触模式包括模式1、模式2、模式3、模式4以及模式5；所述模式1为进入支始触点在滑板的接触线往复运动范围内；模式2为进入支始触点在滑板工作范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线同侧；模式3为进入支始触点在滑板工作范围内，退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线异侧；模式4为进入支始触点在弓角接触区范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线同侧；模式5为进入支始触点在弓角接触区范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线异侧，但弓头不会翘起使弓头端头处于弓角轮廓线上方；所述特征位置参数包括特征位置下的受电弓与线岔起点距离、受电弓中心线与直股接触线相对位置、以及受电弓中心线与侧股接触线相对位置；根据所述接触线的抬升量以及所述特征位置参数确定极限位置处的侧股接触线高度约束条件以及约束区间；所述极限位置处的侧股接触线高度约束条件包括直股通过时，侧线高度不低于极限偏转受电弓的同位置轮廓线高度、直侧股转化时，由特征位置确认的进入区间，进入支接触线高度不低于受电弓的同位置轮廓线高度、以及直侧股转化时，由特征位置确认的最晚接触区间，进入支高度不高于受电弓的同位置轮廓线高度；根据所述极限位置处的侧股接触线高度约束条件确定侧股接触线高度；根据所述侧股接触线高度以及所述约束区间，设计接触网线岔。可选的，所述按照弓网始触模式的优先级，根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数，具体包括：按照优先级由高至低的顺序，根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数；所述模式1的优先级>所述模式2的优先级>所述模式3的优先级>所述模式4的优先级>所述模式5的优先级。可选的，所述特征位置具体包括：侧转直工况中左偏受电弓的最早进入点以及最晚接触点、侧转直工况中右偏受电弓的最早进入点以及最晚接触点、直转侧工况中左偏受电弓的最早进入点以及最晚接触点、直转侧工况中右偏受电弓的最早进入点以及最晚接触点、以及直线通过工况中直线通过时受电弓极限偏转位置。可选的，所述受电弓在任一特征位置处的轮廓线高度为：H＝Hout+hlift-△h其中，H为受电弓在任一特征位置处的轮廓线高度，Hout为退出支接触线高度，hlift为动态抬升量，△h为所述任一特征位置与退出支在受电弓轮廓线高差。可选的，所述根据所述极限位置处的侧股接触线高度约束条件确定侧股接触线高度，之后还包括：判断在所述约束区间内所述侧股接触线高度对应的侧股接触线是否满足所有所述约束条件，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示为在所述约束区间内所述侧股接触线高度对应的侧股接触线满足所有所述约束条件，根据所述侧股接触线高度以及所述约束区间，设计接触网线岔；若所述第一判断结果表示为在所述约束区间内所述侧股接触线高度对应的侧股接触线未满足所有所述约束条件，选取优先级排序中下一级的弓网始触模式，并返回步骤“根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数”。可选的，所述根据所述侧股接触线高度以及所述约束区间，设计接触网线岔，具体包括：线岔处支柱设于所述约束区间之外；按照直股接触线拉出值以及侧股接触线拉出值布置正线与侧线拉出值；按照标准接触线高度布置正线高度，按照所述根据所述侧股接触线高度布置侧线高度，完成接触网线岔设计。可选的，所述根据所述侧股接触线高度以及所述约束区间，设计接触网线岔，之后还包括：对所述接触网线岔进行跨距校验；所述跨距校验包括接触网风偏校验、接触网最大跨距校验以及接触网最小跨距校验。一种多重约束下的接触网线岔设计系统，包括：受电弓参数获取模块，用于获取受电弓的轮廓宽度、工作范围以及最大横向偏移量；直股接触线拉出值以及侧股接触线拉出值确定模块，用于根据所述受电弓的轮廓宽度、所述工作范围以及所述最大横向偏移量确定直股接触线拉出值以及侧股接触线拉出值；抬升量确定模块，用于根据接触网弹性计算直股通过和直侧股转换时接触线的抬升量；特征位置参数确定模块，用于按照弓网始触模式的优先级，根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数；所述弓网始触模式包括模式1、模式2、模式3、模式4以及模式5；所述模式1为进入支始触点在滑板的接触线往复运动范围内；模式2为进入支始触点在滑板工作范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线同侧；模式3为进入支始触点在滑板工作范围内，退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线异侧；模式4为进入支始触点在弓角接触区范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线同侧；模式5为进入支始触点在弓角接触区范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线异侧，但弓头不会翘起使弓头端头处于弓角轮廓线上方；所述特征位置参数包括特征位置下的受电弓与线岔起点距离、受电弓中心线与直股接触线相对位置、以及受电弓中心线与侧股接触线相对位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多重约束下的接触网线岔设计方法，其特征在于，包括：/n获取受电弓的轮廓宽度、工作范围以及最大横向偏移量；/n根据所述受电弓的轮廓宽度、所述工作范围以及所述最大横向偏移量确定直股接触线拉出值以及侧股接触线拉出值；/n根据接触网弹性计算直股通过和直侧股转换时接触线的抬升量；/n按照弓网始触模式的优先级，根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数；所述弓网始触模式包括模式1、模式2、模式3、模式4以及模式5；所述模式1为进入支始触点在滑板的接触线往复运动范围内；模式2为进入支始触点在滑板工作范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线同侧；模式3为进入支始触点在滑板工作范围内，退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线异侧；模式4为进入支始触点在弓角接触区范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线同侧；模式5为进入支始触点在弓角接触区范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线异侧，但弓头不会翘起使弓头端头处于弓角轮廓线上方；所述特征位置参数包括特征位置下的受电弓与线岔起点距离、受电弓中心线与直股接触线相对位置、以及受电弓中心线与侧股接触线相对位置；/n根据所述接触线的抬升量以及所述特征位置参数确定极限位置处的侧股接触线高度约束条件以及约束区间；所述极限位置处的侧股接触线高度约束条件包括直股通过时，侧线高度不低于极限偏转受电弓的同位置轮廓线高度、直侧股转化时，由特征位置确认的进入区间，进入支接触线高度不低于受电弓的同位置轮廓线高度、以及直侧股转化时，由特征位置确认的最晚接触区间，进入支高度不高于受电弓的同位置轮廓线高度；/n根据所述极限位置处的侧股接触线高度约束条件确定侧股接触线高度；/n根据所述侧股接触线高度以及所述约束区间，设计接触网线岔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多重约束下的接触网线岔设计方法，其特征在于，包括：
获取受电弓的轮廓宽度、工作范围以及最大横向偏移量；
根据所述受电弓的轮廓宽度、所述工作范围以及所述最大横向偏移量确定直股接触线拉出值以及侧股接触线拉出值；
根据接触网弹性计算直股通过和直侧股转换时接触线的抬升量；
按照弓网始触模式的优先级，根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数；所述弓网始触模式包括模式1、模式2、模式3、模式4以及模式5；所述模式1为进入支始触点在滑板的接触线往复运动范围内；模式2为进入支始触点在滑板工作范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线同侧；模式3为进入支始触点在滑板工作范围内，退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线异侧；模式4为进入支始触点在弓角接触区范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线同侧；模式5为进入支始触点在弓角接触区范围内，且退出支位置与进入支始触点位于弓头中心线异侧，但弓头不会翘起使弓头端头处于弓角轮廓线上方；所述特征位置参数包括特征位置下的受电弓与线岔起点距离、受电弓中心线与直股接触线相对位置、以及受电弓中心线与侧股接触线相对位置；
根据所述接触线的抬升量以及所述特征位置参数确定极限位置处的侧股接触线高度约束条件以及约束区间；所述极限位置处的侧股接触线高度约束条件包括直股通过时，侧线高度不低于极限偏转受电弓的同位置轮廓线高度、直侧股转化时，由特征位置确认的进入区间，进入支接触线高度不低于受电弓的同位置轮廓线高度、以及直侧股转化时，由特征位置确认的最晚接触区间，进入支高度不高于受电弓的同位置轮廓线高度；
根据所述极限位置处的侧股接触线高度约束条件确定侧股接触线高度；
根据所述侧股接触线高度以及所述约束区间，设计接触网线岔。


2.根据权利要求1所述的多重约束下的接触网线岔设计方法，其特征在于，所述按照弓网始触模式的优先级，根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数，具体包括：
按照优先级由高至低的顺序，根据所述直股接触线拉出值、所述侧股接触线拉出值以及当前弓网始触模式确定受电弓的特征位置参数；所述模式1的优先级>所述模式2的优先级>所述模式3的优先级>所述模式4的优先级>所述模式5的优先级。


3.根据权利要求1所述的多重约束下的接触网线岔设计方法，其特征在于，所述特征位置具体包括：侧转直工况中左偏受电弓的最早进入点以及最晚接触点、侧转直工况中右偏受电弓的最早进入点以及最晚接触点、直转侧工况中左偏受电弓的最早进入点以及最晚接触点、直转侧工况中右偏受电弓的最早进入点以及最晚接触点、以及直线通过工况中直线通过时受电弓极限偏转位置。


4.根据权利要求3所述的多重约束下的接触网线岔设计方法，其特征在于，所述受电弓在任一特征位置处的轮廓线高度为：
H＝Hout+hlift-△h
其中，H为受电弓在任一特征位置处的轮廓线高度，Hout为退出支接触线高度，hlift为动态抬升量，△h为所述任一特征位置与退出支在受电弓轮廓线高差。


5.根据权利要求1所述的多重约束下的接触网线岔设计方法，其特征在于，所述根据所述极限位置处的侧股接触线高度约束条件确定侧股接触线高度，之后还包括：
判断在所述约束区间内所述侧股接触线高度对应的侧股接触线是否满足所有所述约束条件，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为在所述约束区间内所述侧股接触线高度对应的侧股接触线满足所有所述约束条件，根据所述侧股接触线高度以及所述约束区间，设计接触网线岔；
若所述第一判断结果表示为在所述约束区间内所述侧股接触线高度对应的侧股接触线未满足所有所述约束条件，选取优先级排序中下一级的弓网始触模式，并返回步骤“根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊卿，陈维荣，吴积钦，韩峰，关金发，刘继冬，张家玮，董昭德，方岩，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51