一种城轨跨接线缆设计方法及其使用的模拟装置与流程

本发明属于城市轨道交通，具体涉及一种城轨跨接线缆设计方法及其使用的模拟装置。

背景技术：

1、城市轨道交通车辆跨接线缆是用以实现相邻车辆电气连接的重要电气部件。当城轨车辆行驶通过曲线轨道时，随着相邻车厢发生相对转动，城轨车辆用于连接两节相邻车厢之间的电源线缆、控制线缆和通信线缆等车端跨接线缆会随着城轨车辆在线路上的运行而来回摆动，跨接线缆也会受到不同程度的拉伸或压缩。如果在设计阶段线缆长度选择的太长，一是会浪费材料增加材料成本和线缆收纳难度，二是存在与周边设备接触摩擦受到划伤风险；而如果选择的太短，会使得车辆运行时拉伸线缆，导致线缆或者接线口拉脱甚至发生损伤，因此不管是线缆过长还是过短都会对城轨车辆的运行造成极大的安全隐患。由此可见适当的线缆长度对于车辆的顺利运行极为重要。

2、目前，跨接线缆的长度普遍采用模拟计算、小曲线试验或者跨接线缆模拟工装的方式确定，但一方面由于模拟计算的门槛高，实际使用线缆的性能多样，以及统一的模拟计算公式很难将车辆实际运行情况考虑周全，从而使得模拟计算存在适用性差，很难准确地得到合理的线缆长度，以及模拟计算后的结果需要进一步实验验证等问题；另一方面小曲线试验实际投入成本高且难以应付不同线路条件；跨接线缆模拟工装在一定程度上解决上述两方面问题但其主要目的是验证待测跨接线缆是否适用以及简化检验操作，依旧存在无法直接得出跨接线缆长度适用范围的问题。

3、针对目前在城市轨道交通车端跨接线缆长度确认的现有技术上的不足，本发明旨在提供一种适用不同线路条件、车辆情况和线缆性质的跨接线缆长度计算和确定方法，以及实现此计算和确定方法的城轨交通车辆跨接线状态模拟装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种城轨跨接线缆设计及长度优化方法，和根据轨道交通车辆实际运行工况和车辆技术条件的跨接条件模拟装置。

2、本发明提供的一种城轨跨接线缆设计方法，包括以下步骤：

3、步骤一：计算车端跨接线缆固定点(具体为最远离车体中心线的固定点)的最大间距lm和最小间距ls如下：

4、lm＝2d+2p+c-2[(d-s)cosβ-jsinβ]

5、ls＝2d-2p+c-2[(d-s)cosβ+jsinβ]

6、其中，d为车钩中心到车端距离；p为车钩伸缩量；c为相邻两车端距离；s为车端跨接线缆固定点到车端的距离；β为车体中心线与在最小转弯半径下的相邻两节车体的车钩中心连线形成的夹角；j为车端跨接线缆固定点与车体中心线的距离。

7、步骤二：根据最大间距lm和最小间距ls，获取两个跨接线缆固定点之间的线缆最小长度l3，以及线缆最大长度l2。

8、步骤三：根据线缆最小长度l3和线缆最大长度l2，确定实际跨接线缆长度l的设定范围为l3+2i<l<l2+2i；i为车端跨接线缆固定点到线缆端部的距离。

9、作为优选，在设有线夹板的情况下，i的取值为线夹板中心到连接器中心的距离；在不设线夹板的情况下，i的取值为0。

10、作为优选，在车端设有线夹板的情况下，跨接线缆固定点表示跨接线缆与线夹板的连接处；在车端未设线夹板的情况下，跨接线缆固定点表示跨接线缆与接线箱接口的连接处。

11、作为优选，线缆最小长度l3取两个跨接线缆固定点处于最大间距lm时，在两个跨接线缆固定点之间绷直的线缆长度。线缆最大长度l2取两个跨接线缆固定点处于最小间距ls时，在两个跨接线缆固定点之间的线缆最低点达到最小安全距轨高度时的线缆长度。

12、作为优选，夹角β的表达式为：

13、

14、其中，m为相邻两车车钩间距；r为轨道线路的最小弯道半径；a为车辆转向架中心距；b为车辆转向架中心到车端距离。

15、作为优选，相邻两车车钩间距m随车钩状态的变化而变化，车钩处于极限压缩的状态下m＝2d-2p+c；车钩处于极限拉伸状态下m＝2d+2p+c。

16、作为优选，步骤三中，基于线缆实际裁剪的误差t，更新实际跨接线缆长度l的设定范围为l3+2i+t≤l≤l2+2i-t。

17、第二方面，本发明提供一种城轨交通车辆跨接线状态模拟装置，其用于实现上述城轨跨接线缆设计方法。该城轨交通车辆跨接线状态模拟装置包括测量基座、限高调节板、投影测量装置、抽线器、移动夹持器、竖移模块、横移模块、固定夹持器、夹持器角度调节头和待测跨接线缆。

18、竖移模块和横移模块用于带动移动夹持器进行移动，调节固定夹持器与移动夹持器的相对位置；两个夹持器角度调节头分别用于调节移动夹持器和固定夹持器的倾斜角度。投影测量装置用于检测跨接线缆的最低处以及与移动夹持器、固定夹持器连接处的弯曲状态，获得对应的弯曲曲率半径。抽线器用于收卷或释放线缆，调节移动夹持器与固定夹持器之间的线缆长度。限高调节板设置在固定夹持器与移动夹持器的下方；

19、工作过程中，将限高调节板的高度调节至最小安全距轨高度对应的位置，将夹持器间距分别调节至最大间距lm和最小间距ls；夹持器间距表示移动夹持器与固定夹持器的夹持处间距；通过抽线器调节移动夹持器与固定夹持器之间的跨接线缆长度；当移动夹持器与固定夹持器之间的跨接线缆与限高调节板接触时，认为当前的跨接线缆长度为当前夹持器间距下的跨接线缆最大长度。当投影测量装置测得跨接线缆最低处的曲率半径大于线缆趋直弯曲半径限值rs，或移动夹持器与固定夹持器与跨接线缆的连接处的曲率半径小于线缆最小弯曲半径r时，认为线缆已绷直，认为当前的跨接线缆长度为当前夹持器间距下的跨接线缆最小长度。线缆趋直弯曲半径限值rs的取值大于或等于40m。

20、作为优选，所述的测量基座上安装有输出装置和输入装置；输出装置用于实时显示数据；输出装置显示的数据包括跨接线缆固定点的最大间距和最小间距、跨接线缆的最小长度和最大长度值；所述的输入装置用于输入确定跨接线缆长度所需的技术参数。

21、作为优选，所述的测量基座上安装控制器，控制器控制抽线器、移动夹持器、竖移模块、横移模块、固定夹持器和夹持器角度调节头协同运行。

22、作为优选，所述的测量基座上设有光栅尺，横移模块上设置有与光栅尺匹配的光栅测头；工作过程中，光栅测头与光栅尺配合，检测横移模块的位置，获得移动夹持器与固定夹持器的夹持口距离；检测移动夹持器与固定夹持器之间线缆的长度的过程为：将移动夹持器与固定夹持器的夹持口调节至水平且等高状态，并使得移动夹持器向远离固定夹持器的方向移动直到线缆绷直的状态，检测移动夹持器与固定夹持器的夹持口距离，该距离作为移动夹持器与固定夹持器之间线缆的长度。

23、作为优选，所述的限高调节板内置接触传感器，接触传感器用于检测跨接线缆下垂的最低处是否与限高调节板接触。

24、作为优选，所述的测量基座上设有报警装置，报警装置在运算结果矛盾与设备故障的状况下报警。

25、本发明具有的有益效果是：

26、1、本发明提供了一种基于车辆参数计算跨接线缆固定点最大间距lm和最小间距ls的方式，避免了现有技术中需要通过实验获得最大间距lm和最小间距ls的困难；基于此，本发明使用城轨交通车辆跨接线状态模拟装置模拟城轨交通车辆在最小转弯半径线路上跨接线缆的最大长度l2和最小长度l3，并根据最大长度l2和最小长度l3确定实际跨接线缆长度l的设定范围。同时，本发明的操作流程简单，且在整个跨接线缆设计的过程中均不需要在真实的城市轨道交通车辆上进行实验，相较于现有技术大大降低了跨接线缆的设计成本。

27、2、本发明的适用性强，既适用于不同种类的跨接线缆，又适用于不同的线路条件；能够将城市轨道交通车辆的实际运行情况考虑周全，准确地得到合理的实际跨接线缆长度l的设定范围。