浅谈接触网导高及拉出值测量方法.docx

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浅谈接触网导高及拉出值测量方法

浅谈接触网导高及拉出值测量方法

摘要:

针对我国电气化铁路施工和日常运营维护中需要对接触网重要的静态参数导高、拉出值进行大量的测量的特点，系统地介绍和总结了几种测量方法的测量原理、优缺点。

引言

接触网是电气化铁路的主要设备之一，随着我国电气化铁路运营速度的不断提高，确保接触网处于良好状态，保障不间断供电，维持良好的弓网关系动态特性成为保证高速或快速列车安全稳定运行的重要前提，接触网的各种静态参数能否满足设计的要求是获得良好的接触网弓网关系的基础，因此在新建或扩建电气化铁路以及在电气化铁路日常运营维护中，常常需要对一些主要的接触网静态参数进行测量，它们包括接触线高度、接触线拉出值、定位管坡度、支柱位置、线岔数据、锚段关节数据等，通过检测获得的接触悬挂基础数据进行分析或处理，一方面可以在常规巡检时及时发现接触网隐患，消除各种故障，保障线路安全运行;另一方面在建设或更换接触网导线时，可将数据输入专用计算软件获得其他安装数值，使施工质量得到保证。

一、接触网导高、拉出值的定义及测量

在电气化铁路的建设和日常运营维护中，接触网的导线和承力索的高度和拉出值是两个最为重要的接触网参数。

其定义如图1所示

导线

受电弓中心

拉出值

导高

图1接触网导高、拉出值的定义

接触导线的高度（简称导高）是指导线相对于钢轨面连线的垂直长度。

如果接触导线高度过高则会使受电弓离线产生电弧烧损接触线和受电弓，过低则会危及人员和超限货物的安全，另外很小的距离内接触导线高度（即导线坡度）变化过大时，易产生电弧而影响弓网受流质量，加大滑板的导线的磨耗。

在直线区段上，接触线在定位点处相对于线路中心的偏移距离，称为拉出值（或之字值）;在曲线区段导线则被布置成折线的形式，此折线一般与受电弓中心的行迹相割或相切，这种在定位点处接触线距受电弓中线行迹的距离称为拉出值。

电气化铁路上接触线的拉出值的设计是为了使电力机车在运行时使受电弓与接触导线在一定范围内均匀接触摩擦，使受电弓滑板磨耗均匀，延长其使用寿命。

如果拉

出值过小会加大受电弓滑板的局部磨耗，过大则会可能造成刮弓、断线等事故。

由于接触网导高、拉出值所具有的重要性，必须在施工或运行中测量接触导线的高度和拉出值，为分析研究接触悬挂的质量和受电弓的受流状态提供参考资料，及时对接触导线的偏差位置予以调整，确保电气化区段接触网能安全、高质量运行。

二、接触网静态导高、拉出值的测量方法

接触网的静态导高、拉出值测量方法大致分为接触测量和非接触测量两类多种测量方法，它们的测量原理和优缺点分述如下。

1、坠线加钢尺、道尺测量法

测量方法是，用一根带有圆锥形线坠的垂线从导线上垂下，在钢轨面上放一根钢尺，通过测量垂线的长度和线坠指向钢尺的位置来获得导高、拉出值的测量值。

这是在直线区段。

在曲线区段我们测量的这个值应该叫做实测值（既接触线相对于线路中心的水平投影m）还要测量两钢轨的高差（即外轨超高h），然后根据我们得的数据进行计算，首先要算出受电弓中心到线路中心的距离C，公式:

h*Hh-------外轨超高

C=H-------导高

LL--------轨距

在根据拉出值的定义接触线到受电弓中心的距离为拉出值，那么就有公式a=m+c。

坠线法在实际使用中，为了快速得到曲线拉出值，来衡量是否满足受电弓正常运行时，我们习惯把H/L的值取为常数4，我们的拉出

值计算就成为a=m+4h。

这样我们就可以很快的进行口算算出大致的拉出值，当导高在5330mm-6300mm的范围时，外轨超高不超过60mm，误差就可以保证在30mm以内。

优点:

测量工具成本低，易获得。

技术简单容易掌握。

缺点:

属于接触测量，导线带电时需要借助绝缘测杆，危险性较大;测量精度最低，尤其是线路曲线段及有超高时的测量误差较大。

2、测量杆加专用计算器测量法

利用数学中的三角原理为理论计算依据，建立接触线在导高和拉出值方向上的坐标刚系来测量。

测量原理如图2所示:

C

h

AααB12

m

L

图2利用三角原理测量导高、拉出值

其中C-------接触线位置

A，B------两根钢轨面位置

L------钢轨轨距（1440mm为了计算方便取整）

m-------导线在轨面连线上的投影距A轨面的距离

h------导线距其在轨面连线投影点连线的距离

α------导线与A轨连线与轨面连线所成的夹角1

α------导线与B轨连线与轨面连线所成的夹角2

l--------导线与与A轨连线与轨面连线的长度AC

l-------导线与与B轨连线与轨面连线的长度BC

由图2中的三角关系，不难得出:

222h=l–m（1-1）AC

222h=l–（l–m）（1-2）BC

由（1-1）、（1-2）式有:

222lLl，，，,BCACm（1-3）,2L

222，，l，L,l，，2BCAC（1-4）h,l,AC,,2L，，

可知h即为导高，（L/2-m）即为拉出值。

具体测量方法为，将带有测量尺刻度的专用测量杆一头搭在接触

线上，另一头搭在一条钢轨面上，分别测出轨面至导线的距离l、ACl,再将测量值输入具有固化计算程序的专用计算器，计算出导高和BC

拉出值。

我们知道拉出值a=L/2-m就可以将（1-3）变为

（l，l）ACBCa,（l,l），（1-5）ACBC2L

通过（1-5）公式，我们假设拉出值为0，超高为0，就可以得l=l，ACBC

（l，l）ACBC当l=l是6000mm时，我们就得到为一个常数k?

4.17，ACBC2L

同理我们做一个数据表:

l=l轨距常数kACBC

600014404.2

610014404.2

620014404.3

630014404.4

640014404.5

650014404.6

我们熟记这个表，在实际中没有计算器的时候也能快速的算出拉出值，来衡量是否满足机车受电弓的正常运行。

误差也可以保证在30mm以内。

优点:

测量工具成本较低，易获得;测量方法较为简便。

缺点:

属接触测量，导线带电时无法测量;测量精度易受有风天气、测量杆搭放位置、测量杆自重造成的弯曲等因素的影响而产生测量误差，只适用于对测量精度要求不高的地方。

3、光学测量法

接触网导高、拉出值光学测量仪构造如图3所示:

α

图3

o1-目镜，2-分划板。

3-物镜，4-透反射镜，5-反射镜，6-90反射镜，7-α镜窗，8-照准仪，9-望远镜筒，10-滑架尺，11-高度指示尺，12-拉出值指示尺，13-钢轨，14-接触导线，15-挡块，17-左右支脚,16-轨距修正尺。

有图3可见，测量仪分照准仪8和滑架尺10两部分。

照准仪壳体是光学系统的基座，内装目镜1、分划板2、物镜3、透反射镜4、

o反射镜5、90反射镜6、反射镜7等。

使用时，先把滑架尺10与铁路中心线垂直地架设置钢轨15上，

oo然后把照准仪放在滑架尺上。

接触导线14的光被90镜反射改变90方向，在出发射镜5反射，经透反射镜4透射，最后通过物镜3在划

分板2处成像L（图a），我们称这一光路为左光路。

测量人员可通过目镜1观察L在分划板上的位置并可以左右移动照准仪使L被分划板中心线纵向平分（见图a）。

接触导线14的光也可被a镜反射转向a角，再经透反射镜4透射，最后通过物镜在分划板处成像R（如图b），我们称这一光路为右光路。

左右移动a镜，也可以使R被分划板中心线纵向平分，L与R重合（图c）

LLRLR

abc

这时，?

ABC构成直角三角形，有AB=BC×tga

对仪器精细调整之后可以保证水平光轴BOC与两轨顶面连线

oKL平行，因此，由90镜与滑架尺之间的相互位置可以得到接触导线到轨平面垂足F与线路中心D的距离，这就是拉出值S。

BC与KL的距离BF加上AB就是接触导线到轨平面的高度H

H=AB+BF=BC*tga+BF

BF为常数。

BC-可由标尺读出。

当选择tga=10时，H的指示就

o变得极为方便。

a=8417’22’’,其正切值为10。

优点:

属无接触测量，测量精度稍高;可带电测量。

缺点:

测量工具成本较高，加工复杂;操作复杂，测量效率不高;仪器维护不方便。

4、DJJ多功能激光接触网检测仪

主机结构

充电插口开关瞄准分划板测量按钮键盘瞄准物镜激光发生器

菜单测量长光+-开关电源?

背光确认:

警告1.操作仪器前请仔细阅读说明书。

2.精密仪器,严禁碰摔。

3.切勿擅自打开或拆卸仪器。

4.不要用眼直视激光束。

5.本仪器在雨天禁用。

6.电池电量用完后再充,严禁过充。

山东省科学院激光研究所

固定轴一液晶显示器固定轴二图4主机结构示意图

测量架结构

紧固旋钮紧固旋钮测脚紧固旋钮测脚超高尺读数尺滑块紧固旋钮固定孔水平气泡

101032

001

超高尺

轨距读数尺拉出值刻度尺手轮读数尺读数尺

图5测量架结构图

键盘界面及操作

图6键盘界面

菜单用于启动主菜单。

测量按下开始测量并得到测量结果，如图4所示。

如果测量出现错误则如图5所示。

ErrorH:

6.000m

图4图5

长光按下发射红色激光，持续20秒时间，不进行测量。

加号在一般测量模式下用于两个测量值的相加计算;在导高常数设置模式下，用于调高光标所在位置的数值。

减号在一般测量模式下用于两个测量值的相减计算;在导高常数设置模式下，用于调低光标所在位置的数值。

确认在一般测量模式下用于两个测量值的加减计算并得到最终结果;在导高常数设置模式下，用于确认导高常数修改结果并退出菜单界面。

背光按下点亮液晶背景光，再次按下则熄灭背景光。

向左移动在导高常数设置模式下有效，用于移动光标。

测量原理

激光测量系统:

由激光测距传感器、控制用硬件电路、相应的支

持软件、外壳、连接线组成激光发生器。

系统实现距离测量。

瞄准系统:

是利用光学测量仪的工作原理中的接触线在目镜中成像的原理，这样当激光光速照射到接触线上时，我们可以通过目镜看的清清楚楚。

将带有刻度的伸缩测量架放在钢轨上，通过辅助装置保证主机放置在既平行于钢轨轨面连线，又垂直于线路方向。

通过光学测量仪的原理可以得到拉出值，通过激光测距可以得到导高。

测量技巧

首先要学会测量仪的找线技巧和瞄准技巧，由于接触线在观察窗中形成的是左右颠倒的图象。

如果在钢轨上方接触线过于复杂的情况下，尤其是在线岔点上，要想通过观察窗里的图象找准想要测量的接触线就显得比较困难。

这里提供一个比较简单的实用技巧:

首先测量人员站在钢轨中间，抬头看接触线，把有空间位置关系的各接触线、承力索想象成平面的位置关系。

例如:

如果要测量的接触线实际位置是在钢轨上方众多接触线的左起第二根，则在观察窗里形成的对应的接触线图象应该是右起第二根。

测量仪瞄准技巧，我们仪器采用的测量架是可伸缩的，滑块只能在不可伸缩的测量架部分滑动。

如果上面的接触线是在可伸缩部分的上方，则需要将测量架调换一个方向才能测量到。

为了避免这种情况，我们提供一个实用技巧:

测量前，测量人员站在钢轨中间，首先抬头看接触线，判断我们所要测量的接触线的定位器根部是在钢轨的内轨侧还是外轨侧，然后再根据定位器位置放置测量架，就是要保证测量

仪的不可伸缩部分与定位器根部方向一致（即与拉出值的方向一致），在观察窗里找到所要测量的接触线后，通过移动测量架和滑快使观察窗内十字丝的中心和要测量的点重合（一般为线夹点），十字丝竖线一定要和接触线完全重合。

测量方法

拉伸测量架，使两测脚紧靠钢轨内侧，旋紧紧固旋钮（紧固旋钮位于操作人员右侧）。

将主机固定轴插入测量架的滑块上，通过观察窗瞄准接触线投影，轻轻左右移动滑块和前后移动测量架，使接触线投影与十字丝的竖线重合，接触线上的被测量点投影与十字丝中心重合。

拉出值读取:

当接触线上的测量点投影与十字丝中心严格重合时，滑块上的指针与拉出值读数尺相交的读数为拉出值。

导高的测量:

轻轻的按一下主机上的测量按钮，即可在主机液晶显示器上读出导高。

测量架结构本身保证了射出的激光束和钢轨面互相垂直，且在曲线同样适用。

所以测量拉出值时不需要调水平。

它还可以可对接触网的定位器坡度、锚段关节、线岔、超高、轨距及红线等14个几何参数进行快速测量。

优点:

1、无接触测量，避免接触2.7万伏高压输电线，保证测量人员人身安全。

2、基本不受天气条件影响，不论白天、夜晚、刮风、有雾天气都可进行测量。

3、体积小、重量轻、便于工作人员野外操作。

4、测量结果精度高，测量速度快，极大的提高了工作效率。

5、仪器测量操作简单直观，容易上手。

6、在隧道内可方便快速的测量。

7、测量结果无需换算，测量结果即为实际值。

8、下道方便，能及时撤离列车运行危险区。

9、测量结果即反映接触网的实际状态，消除了受电弓升力或绝缘杆重力对接触网的影响。

缺点:

测量工具成本高，加工复杂，仪器维护不方便。

三、总结

通过几种测量方法和使用测量仪测量的优缺点的对比，我们不难看出，坠线法和测杆加计算器测量法在实际应用中，还是很普遍的，因为它们的工具成本不高，操作简单容易掌握，可以全面普及，来应对测量工具的不足，工作量大的抢修和大范围施工时的应用。

光学测量仪使用繁琐，成本较高，不容易掌握，虽然可以无接触测量，但与DJJ多功能激光接触网检测仪相比，它就显不出它的优越性。

DJJ多功能激光接触网检测仪由于测量精度高，测量速度快，测量的参数齐全。

但是多功能激光接触网检测仪是种新的测量仪器，需要掌握一定的操作技巧，才能熟练使用，发挥出它全部的作用。

高速铁路的迅猛发展，对于接触网几何参数要求将更高，因此测量方法和测量仪的使用在今后的生产中将起到巨大的作用，是我们每一名接触网工必须掌握的技术。

秦东检修队

高鸿

2011年3月9日