基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法组成比例

本发明专利技术涉及基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法。接触网施工周期短但其施工要求精细、高效。本发明专利技术分类整理腕臂安装类型形成腕臂预配工况；建立腕臂的几何约束模型、腕臂模型数据类型库并分类编号；建立腕臂预配零部件数据库和工况数据库；建立输入数据模板，输入数据；读取数据，调用对应的几何约束模型和工况数据库记录，查找对应的零部件尺寸数据，将现场测量数据以及查找到的零部件尺寸数据加载到几何约束模型中，驱动几何约束模型生成腕臂预配的结果模型，核查并生成腕臂预配图表。本发明专利技术可实现各种工况腕臂的精细化、流水化、高效化预配计算，简化接触网腕臂安装施工的工期、提高了安装精度、降低了施工成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气化铁路接触网
，具体涉及一种基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法。
技术介绍
腕臂是电气化铁路接触网系统中的核心部件，对列车安全运行、机车正常授流起着至关重要的作用。随着高铁及城际铁路在我国的不断建设，接触网施工周期越来越短，而对接触网施工的精细化、流水化、高效化要求却越来越高。由于腕臂预配可快速批量指导接触网腕臂的安装，其成为保障电气化铁路接触网施工的重要手段。因此，实现腕臂预配的精细化、流水化、高效化则成为了需要解决的首要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法，满足接触网施工过程中短时、大批量、高精度的腕臂预配计算及出图需求。本专利技术所采用的技术方案是：基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法，其特征在于：由以下步骤实现：第一步：收集接触网腕臂安装图，对其中的腕臂安装类型进行分类整理，形成腕臂预配工况；第二步：建立腕臂的几何约束模型；第三步：根据几何约束模型中的尺寸约束关系建立腕臂模型数据类型库，并对其中的数据依序进行分类编号；第四步：建立腕臂预配零部件数据库；第五步：根据腕臂预配工况及腕臂模型数据类型库建立工况数据库；第六步：建立输入数据模板；第七步：现场测量输入数据模板所需的数据，并导入输入数据模板；第八步：读取输入数据模板中的数据，根据其中的腕臂安装类型调用对应的几何约束模型，并在工况数据库中调用对应的工况数据库记录，根据工况数据库记录中的零部件尺寸索引编码在零部件数据库中查找对应的零部件尺寸数据；第九步：将现场测量数据以及查找到的零部件尺寸数据加载到几何约束模型中，驱动几何约束模型生成腕臂预配的结果模型；第十步：对腕臂预配的结果模型进行核查并生成腕臂预配图表。如结果模型有误，则重新检查并计算。第一步中，腕臂安装类型分为：直线中间柱正定位、反定位；曲线内侧及外侧中间柱正定位、反定位；直线非绝缘转换柱；曲线内侧非绝缘转换柱；曲线外侧非绝缘转换柱；直线绝缘转换柱；曲线内侧绝缘转换柱；曲线外侧绝缘转换柱；电分相转换柱；其中：、所述腕臂安装类型为单腕臂结构；～所述腕臂安装类型为双腕臂结构；双腕臂结构分为工作支与非工作支，工作支为腕臂所悬挂的接触线与受电弓直接接触的单腕臂结构，非工作支为腕臂所悬挂的接触线不与受电弓接触的单腕臂结构。第一步中，腕臂预配工况为由下述分类组合而成的腕臂预配对象：根据腕臂安装类型，分为如第一步所述的九种类型；根据腕臂系统类型，分为绝缘旋转平腕臂结构和整体钢腕臂结构；根据腕臂在支柱上的安装方式，分为预留孔安装方式和外抱安装方式。第二步中，几何约束模型由几何模型和约束关系组成，其具有唯一的几何约束模型编码；几何模型为根据腕臂预配工况使用几何元素建立的模型；约束关系为在满足接触线及承力索空间工作位置要求的前提下，对已建立的几何模型中的几何元素施加几何约束关系和尺寸约束关系；施加约束关系时，以轨面连线中心为坐标原点，由接触线及承力索空间工作位置开始向支柱方向依次施加约束关系。施加约束关系后的几何约束模型状态应为完备约束状态。第三步中，腕臂模型数据类型库中的数据包括：接触网测量数据，如轨面宽度、外轨超高、侧面限界、跨距；接触网零部件数据，如腕臂底座宽度、绝缘子长度、定位环宽度、定位器长度；接触网零部件安装位置数据，如定位环安装位置、定位器安装位置；接触网系统数据，如导线高度、结构高度、拉出值、受电弓包络线最大抬升高度；腕臂预配输出结果数据，如平腕臂长度、斜腕臂长度、腕臂支撑长度。第四步中，腕臂预配零部件数据库的建立由以下步骤组成：在接触网腕臂安装图中查找所有类型的零部件；在零部件图中查找步骤中零部件的零部件尺寸数据；创建零部件数据库并在其中建立零部件尺寸数据的记录。第五步中，工况数据库中的每一条记录对应一种腕臂预配工况，工况数据库中每条记录的建立由以下步骤组成：根据腕臂预配工况，建立腕臂预配工况索引编码；建立几何约束模型编码与腕臂预配工况索引编码之间的对应关系；根据腕臂预配工况引用对应的零部件尺寸索引编码；建立每种工况下的接触网零部件安装位置数据；建立每种工况下的接触网系统数据；第六步中，输入数据模板由腕臂模型数据类型库中的接触网测量数据及部分接触网系统数据构成。本专利技术具有以下优点：本方法可实现车站、区间内接触网各种工况的腕臂的精细化、流水化、高效化的预配计算；应用预配计算数据可指导施工单位批量化完成腕臂各管件的加工和一次安装到位，无需二次调整，大大简化了接触网腕臂安装施工的工期、提高了安装精度、降低了施工成本，具体具备以下技术优势：1、按照统一的预配输入数据模板进行数据输入，大幅度减少了输入错误；2、建立了完整的腕臂预配零部件库和工况库，保证了零部件参数和工况数据的完整、可靠；3、总结接触网腕臂安装图的各种工况，建立了参数化几何约束模型计算预配数据，严格保证了腕臂各节点及管件的相互位置关系和约束关系的正确性；4、实现了腕臂预配的精细化、流水化作业模式；5、满足接触网施工过程中短时、大批量、高精度的腕臂预配计算及出图需求。附图说明图1是系统流程图；图2是系统结构简图；图3是腕臂预配几何模型示意图；图4是腕臂预配约束模型示意图；图5是输入数据模板示意图；图6是腕臂预配计算结果图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及的基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法，是一种集成化、流水化、精细化、高效化的腕臂预配方法，具体由以下步骤实现：第一步：收集所采用的接触网腕臂安装图，对其中的腕臂安装类型进行分类整理，形成腕臂预配工况。接触网腕臂安装图是电气化铁路接触网专业用于指导腕臂安装的通用图纸。其中的腕臂安装类型是根据接触网腕臂不同特征进行的分类。腕臂安装类型分为：直线中间柱正定位、反定位；曲线内侧及外侧中间柱正定位、反定位；直线非绝缘转换柱ZF1、ZF2、ZF3、ZF4；曲线内侧非绝缘转换柱QNF1、QNF2、QNF3、QNF4；曲线外侧非绝缘转换柱QWF1、QWF2、QWF3、QWF4；直线绝缘转换柱ZJ1、ZJ2、ZJ3、ZJ4；曲线内侧绝缘转换柱QNJ1、QNJ2、QNJ3、QNJ4；曲线外侧绝缘转换柱QWJ1、QWJ2、QWJ3本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法，其特征在于：由以下步骤实现：第一步：收集接触网腕臂安装图，对其中的腕臂安装类型进行分类整理，形成腕臂预配工况；第二步：建立腕臂的几何约束模型；第三步：根据几何约束模型中的尺寸约束关系建立腕臂模型数据类型库，并对其中的数据依序进行分类编号；第四步：建立腕臂预配零部件数据库；第五步：根据腕臂预配工况及腕臂模型数据类型库建立工况数据库；第六步：建立输入数据模板；第七步：现场测量输入数据模板所需的数据，并导入输入数据模板；第八步：读取输入数据模板中的数据，根据其中的腕臂安装类型调用对应的几何约束模型，并在工况数据库中调用对应的工况数据库记录，根据工况数据库记录中的零部件尺寸索引编码在零部件数据库中查找对应的零部件尺寸数据；第九步：将现场测量数据以及查找到的零部件尺寸数据加载到几何约束模型中，驱动几何约束模型生成腕臂预配的结果模型；第十步：对腕臂预配的结果模型进行核查并生成腕臂预配图表；如结果模型有误，则重新检查并计算。

【技术特征摘要】
1.基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
第一步：收集接触网腕臂安装图，对其中的腕臂安装类型进行分类整理，形成腕臂预配
工况；
第二步：建立腕臂的几何约束模型；
第三步：根据几何约束模型中的尺寸约束关系建立腕臂模型数据类型库，并对其中的
数据依序进行分类编号；
第四步：建立腕臂预配零部件数据库；
第五步：根据腕臂预配工况及腕臂模型数据类型库建立工况数据库；
第六步：建立输入数据模板；
第七步：现场测量输入数据模板所需的数据，并导入输入数据模板；
第八步：读取输入数据模板中的数据，根据其中的腕臂安装类型调用对应的几何约束
模型，并在工况数据库中调用对应的工况数据库记录，根据工况数据库记录中的零部件尺
寸索引编码在零部件数据库中查找对应的零部件尺寸数据；
第九步：将现场测量数据以及查找到的零部件尺寸数据加载到几何约束模型中，驱动
几何约束模型生成腕臂预配的结果模型；
第十步：对腕臂预配的结果模型进行核查并生成腕臂预配图表；
如结果模型有误，则重新检查并计算。
2.根据权利要求1所述的基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法，其特征在于：
第一步中，腕臂安装类型分为：
直线中间柱正定位、反定位；
曲线内侧及外侧中间柱正定位、反定位；
直线非绝缘转换柱；
曲线内侧非绝缘转换柱；
曲线外侧非绝缘转换柱；
直线绝缘转换柱；
曲线内侧绝缘转换柱；
曲线外侧绝缘转换柱；
电分相转换柱；
其中：
、所述腕臂安装类型为单腕臂结构；
～所述腕臂安装类型为双腕臂结构；双腕臂结构分为工作支与非工作支，工作支
为腕臂所悬挂的接触线与受电弓直接接触的单腕臂结构，非工作支为腕臂所悬挂的接触线
不与受电弓接触的单腕臂结构。
3.根据权利要求1所述的基于参数化几何约束模型的腕臂预配方法，其特征在于：
第一步中，腕臂预配工况为由下述分类组合而成的腕臂预配对象：
根据腕臂安装类型，分为如第一步所述的九种类型；
根据腕臂系统类型，分为绝缘旋转平腕臂结构和整体钢腕臂结构；
根据腕臂在支柱上的安装方式，分为预留孔安装方式和外抱安装方式。

【专利技术属性】
技术研发人员：田升平，张学武，聂晶鑫，郑刚，王玉环，张珹，金光，鲍君怡，张晓栋，谷元平，宋杰，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61