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专利号: 2020109783445
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般车辆
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全参数定制的接触网吊弦预配方法,其特征在于,所述预配方法包括:S1:确定全线路轨道在世界坐标系的三维坐标;

S2:选取一个锚段的接触网进行全参数测量,得到预配输入数据;

S3:根据所述锚段的轨道三维坐标以及每一个悬挂点对应的接触线预配高度、拉出值、轨道超高信息以及特殊布置信息,建立该锚段的接触线以及承力索座处的三维坐标信息,并生成定位点节点以及承力索座节点;

S4:根据所述预配输入数据以及吊弦点高度修正算法,生成该锚段内的所有吊弦节点、附加荷载节点、有弹性吊索时的弹性吊索节点,计算上述节点在接触线上的三维坐标、在承力索上的俯视二维坐标;

S5:将所述定位点节点、承力索座节点、吊弦节点、附加荷载节点以及有弹性吊索时的弹性吊索节点作为基础节点,利用线性插值的方法,划分相邻两基础节点间的线索,并生成若干扩充节点坐标;

S6:将步骤S4以及步骤S5中的所有节点的三维坐标或二维坐标代入有限元计算模型,作为节点的起始位置;

S7:将线索与吊弦参数、附加荷载重量归算参数、张力参数代入有限元模型,求解出所有节点的受力状态;

S8:根据所有节点的受力状态,采用有限元方法进行受力平衡计算,完成承力索上所有节点的三维坐标求解;

S9:根据接触线和承力索上吊弦节点的三维坐标,计算出吊弦预配长度以及位置,并实现接触网三维模型可视化。

2.根据权利要求1所述的全参数定制的接触网吊弦预配方法,其特征在于,所述确定全线路轨道在世界坐标系的三维坐标具体包括:轨道坐标建模以线路起始里程点作为零点坐标,通过里程数据和线路断链数据,建立线路的直线方程、曲线方程、竖曲线方程与缓和曲线方程,利用坐标旋转方程拼接线路,完成全线路在世界坐标系下的三维建模。

3.根据权利要求2所述的全参数定制的接触网吊弦预配方法,其特征在于,所述曲线方程和竖线方程为:x=2*Rsin(L/R)cos(L/2R)

y=2*R*sin2(L/2/R),其中R为曲线半径,L为里程距离;

所述缓和曲线方程为:

x=L=L5/(40R2*d2)

y=L3/6R*d-L7(336*R3*d3),其中R为曲线半径,L为里程距离,d为竖曲线长度;

第一象限坐标旋转方程为:

x=(x02+y02)1/2*cos(α+arctan(y0/x0))y=(x02+y02)1/2*sin(α+arctan(y0/x0)),其中α为坐标旋转的角度,x0,y0为旋转前的坐标。

4.根据权利要求1所述的全参数定制的接触网吊弦预配方法,其特征在于,所述全参数测量数据类型包括支柱处测量数据和支柱间测量数据;

所述支柱处测量数据类型包括:一个锚段内每一个支柱处的悬挂类型、轨道超高、接触线高度、承力索高度以及承力索拉出值;当进行既有线路改造时,还包括前方第一吊弦距离、后方第一吊弦距离、前方弹性吊索距离、后方弹性吊索距离、接触线拉出值、接触线拉拽方向以及弹性吊索张力;

所述支柱间测量数据包括:每两个支柱间的定位点间距、附加荷载类型与位置;当进行既有线路改造时,还包括吊弦原位安装位置。

5.根据权利要求1所述的全参数定制的接触网吊弦预配方法,其特征在于,所述附加荷载包括:横向电连接、关节电连接、隔离开关上网点、跨中上网点、承力索绝缘子、接触线绝缘子、分段绝缘器、中心锚结、护线条以及避雷线。

6.根据权利要求1所述的全参数定制的接触网吊弦预配方法,其特征在于,根据所述锚段的轨道三维坐标以及每一个悬挂点对应的接触线预配高度、拉出值、轨道超高信息以及特殊布置信息,建立该锚段的接触线以及承力索座处的三维坐标信息,并生成定位点节点以及承力索座节点具体包括:通过在全线路坐标中查找里程,得到计算锚段的坐标参数,并通过坐标旋转方程将其转化为沿x轴正方向,接触线以及承力索底座的三维坐标由相应的轨道坐标映射而来,坐标映射算法为:x=x0-[H*sinβ+La*cosβ]*sin(arctan(γ))y=y0-[H*sinβ+La*cosβ]*sin(arctan(γ))z=z0+|h/2|-[H*cos|β|+|h*La|/(h*La)*|La*sinβ|其中,(x0,y0,z0)为轨道空间坐标,(x,y,z)为(x0,y0,z0)对应的接触线或承力索支柱点的空间坐标;H为预配高度;La为拉出值;β为轨道超高角度;h为轨道高差;γ为线路方向相对于x轴正方向的夹角。

7.根据权利要求1所述的全参数定制的接触网吊弦预配方法,其特征在于,所述吊弦点高度修正算法包括:在曲线、缓和曲线和竖曲线区段内,将线路坐标与跨中接触网坐标进行比对,消除由于轨道和接触网走形方式不同造成的接触线高度偏差,将跨中吊弦点的接触线高度重新调整为预配高度,吊弦点高度修正算法的基本算法为:zt=z-|tan(β)*[(x-x0)2+(y-y0)2]1/2|其中zt为修正后的吊弦点高度,(x,y,z)为步骤S3中通过轨道映射后的接触网坐标,(x0,y0)为接触线实际的俯视坐标,β为轨道超高角度。

8.根据权利要求1所述的全参数定制的接触网吊弦预配方法,其特征在于,所述线索与吊弦参数包括:接触线单位重量、承力索单位重量、下锚方式、吊弦单位重量、吊弦接触线线夹重量以及吊弦承力索线夹重量;

所述张力参数包括:接触线张力、承力索张力以及弹性吊索张力。

9.一种全参数定制的接触网吊弦预配系统,其特征在于,所述系统包括:全线路轨道在世界坐标系的三维坐标确定模块,用于确定全线路轨道在世界坐标系的三维坐标;

全参数测量模块,用于选取一个锚段的接触网进行全参数测量,得到预配输入数据;

节点生成模块,用于根据所述锚段的轨道三维坐标以及每一个悬挂点对应的接触线预配高度、拉出值、轨道超高信息以及特殊布置信息,建立该锚段的接触线以及承力索座处的三维坐标信息,并生成定位点节点以及承力索座节点;

吊弦点高度修正模块,用于根据所述预配输入数据以及吊弦点高度修正算法,生成该锚段内的所有吊弦节点、附加荷载节点、有弹性吊索时的弹性吊索节点,计算上述节点在接触线上的三维坐标、在承力索上的俯视二维坐标;

节点扩充模块,用于将所述定位点节点、承力索座节点、吊弦节点、附加荷载节点以及有弹性吊索时的弹性吊索节点作为基础节点,利用线性插值的方法,划分相邻两基础节点间的线索,并生成若干扩充节点坐标;

节点输入模块,用于将吊弦点高度修正模块以及节点扩充模块中的所有节点的三维坐标或二维坐标代入有限元计算模型,作为节点的起始位置;

节点的受力状态计算模块,用于将线索与吊弦参数、附加荷载重量归算参数、张力参数代入有限元模型,求解出所有节点的受力状态;

节点的三维坐标求解模块,用于根据所有节点的受力状态,采用有限元方法进行受力平衡计算,完成承力索上所有节点的三维坐标求解;

吊弦预配长度以及位置计算模块,用于根据接触线和承力索上吊弦节点的三维坐标,计算出吊弦预配长度以及位置,并实现接触网三维模型可视化。