城轨车辆车端跨接线长度分析计算

城轨车辆车端跨接线长度分析计算

姜洲

中车大连机车车辆有限公司 116022

摘 要 本文主要介绍了城市轨道交通车辆车端跨接线长度分析计算的方法，在车辆设计阶段对跨接线选型提供指导。

关键词 城轨车辆 车端跨接线 长度计算

1 前言

_{城轨列车由多节车辆编组构成，车辆与车辆间的电源、控制和通信传输通过车端跨接线连接，选取合适长度的车端跨接线，车辆在线路上运行时跨接线不会接磨，不会被拉断。由于不同线路列车运行曲线参数不尽相同，这就需要在车辆设计阶段，针对列车运行线路信息，结合车辆自身参数，对车端跨接线长度进行分析计算，为选型提供指导，最后通过模拟及试验验证跨接线选型是否合理。}

２ 车端跨接线长度计算分析

2.1 _{统计所需要的车辆及运行曲线参数：}

2.1.1 确定两连挂车辆车端电气连接器中心位置所需参数

1. 轨道上车端连接器中心车长方向距离L₀；

2. 车端连接器中心距离轨面高度H；

(3) 车端各连接器中心距离车辆纵向中心线距离d_1,d_2,d_{3 .......}

如图1_、图2例子所示：

图1 图2

2.1.2 确定两连挂车辆在运行线路位置所需参数

1. 车辆长度L，车辆宽度W；

2. 运行线路最小曲线半径R；

3. 车辆转向架中心距离A；

4. 转向架中心距离近端车端面距离B；

5. 车钩中心距离近端车辆端面距离C；

6. 转向架中心与近端车钩中心距离D=B-C；

7. 相邻车钩中心距离E；

8. 另外，需要距离轨面最小安全距离hs；

9. 车辆最大垂向偏移量τ；

10. 则考虑τ后的距离轨面最小安全距离Hs=hs+τ。

2.2 根据参数，确定车辆在最小弯曲半径曲线上位置

1. 以任意点O为圆心，以R为半径，做列车运行轨迹圆；

2. 在圆上任意选取距离为A的两点，即为第一辆车的两转向架的两中心点，连线，得到车辆纵向中心线；

3. 在中心线延长线上找到与转向架中心距离为C的车端面中心，并通过D=B-C在中心线上找到车钩中心，根据车长L和车宽W，画出车辆外轮廓。至此，得到第一辆车在运行曲线上的位置。

4. 以O为圆心，以第一辆车车钩中心到O点距离为半径，画出车钩中心的运行轨迹圆；以第一辆车车钩中心为圆心，以E为半径，画圆与车钩中心运行轨迹圆的交点，即为第二辆车的车钩中心。之后根据A，B，C，D，L，W等参数，可以定位第二辆车的相对位置。根据图1和图2，将车端连接器位置定位到图3中：

图3车辆最小曲线半径线路连挂图

2.3 计算场景分析

如图3所示，在最小曲线半径的轨道上，最外侧和最内侧车端连接器跨接线分别处于最大拉伸和压缩状态，只要在这两中极端情况中，跨接线不被拉坏，也不触及轨面最小安全距离，连接器跨接线长度即可满足使用需求。

图3所示最大间距L₁=1161.7mm,最小间距L₂=947.69mm，即为图4中L_x。图中连接器长度L_j及安装角度可以根据产品型号和使用情况得到，本例中L_j取210mm，从而可测得L_u，本例中分别为L_u1=798mm,L_u2=578mm。图中波纹软管L_p长度要满足在L_u1=798mm时不被拉坏，此时长度为L_pmin，L_pmin=L_u1+δ₁，δ₁为波纹软管距离被拉直状态的安全裕度，δ₁可结合具体产品确定。在L_u2=578mm时最低点不触碰安全高度,此时波纹软管长度为L_pmax，波纹软管长度L_p长度选择许满足L_pmin≤L_p≤L_pmax。

图4

3 数学建模计算波纹软管最大允许长度L_pmax

3.1 曲线方程的确定

下面通过数学建模对L_pmax值进行探索，图中的软管形状形似于一段抛物线，故采用抛物线进行长度模拟。以轨面高度为X轴，过软管最低点垂直于X轴直线为Y轴，建立坐标系，L_u=L_u2=578mm时，设抛物线方程y=ax²+b，x=0时,y=b=Hs,本案例中Hs=180mm,b=180mm；当x=578/2时，测量得到y=635mm,从而得到a=0.005447732，从而抛物线方程为y=0.005447732x²+180。

3.2 从曲线方程获取采样点

在Excel表格中输入若干X坐标位置，根据抛物线方程，得到一系列y值,从而得到一系列（x,y）点的坐标：

图5 选取的采样点

3.2 拟合波纹软管外形曲线

打开专用绘图软件，新建X，Y轴，输入曲线命令，再将Excel表格中的坐标值输入进去，软件便会用样条曲线拟合出一条抛物线，通过查询工具，可以查到抛物线的长度（图片中所示1126mm），即是所求取的L_pmax。

3 结术语

以上求取了波纹软管L_pmin和L_pmax两个极限长度（不含连接器），在距离两极限长度一定安全裕度δ₂，δ₃选取一个合适L

_P，使得L_u1+δ₁≤L_pmin，L_pmin+δ₂≤L_P≤L_pmax-δ₃，L_P再加上两端连接器长度L_j，即是设计的车端连接器和跨接线长度。

车端连接器和跨接线长度的最终确定除了理论分析计算，同时也要考虑产品特性和实际使用情况，要经过模拟试验台试验验证，方可最终确定。

参考文献

[1] 刘利.论城铁车辆车端跨接线长度分析[C].科技展望，2014.(21)

[2] 熊金红.王剑平.B型地铁车辆间电缆跨接线长度设计[C].技术与市场，2016.（023）

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