电气化铁道接触网新线初伸长的影响及对策

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：接触线和承力索新线初伸长是蠕变伸长和形变伸长的综合体现，会对接触网下锚端和悬挂设备产生影响，因此提出额定张力张拉和超拉的方法解决此问题，多采用超拉。超拉分机械超拉和增加坠砣超拉两种方式。我国使用增加坠砣超拉方式，按照“加固-超拉-调整”的步骤进行。
　　关键词：线索;初伸长影响;超拉
　　中图分类号：U225.5 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）20-0133-02
　　Abstract： The initial elongation of contact wire and new load-bearing cable is the comprehensive embodiment of creep elongation and deformation elongation， which will affect the anchor end and suspension equipment under the catenary， so the methods of rated-tension stretch and overstretch are put forward to solve this problem. There are two ways of overdrawing： mechanical overstretch and adding weight overstretch. In our country， the overstretch method of adding weight is used， which is carried out according to the steps of "reinforcement-overstretch-adjustment".
　　Keywords： clue; effect of initial elongation; overstretch
　　1 概述
　　接触網是电气化铁道钢轨上空架设的给电力机车供电的特殊的单相工频交流高压输电线路[2]。接触网接触线、承力索新线在架设后，由于长期处于额定张力作用状态，在很长一段时间内会发生蠕变，产生永久性伸长现象，即为新线“初伸长”。在以往的电气化线路接触网施工中很少考虑过，但是随着电气化铁路不断提速，对接触网的各部技术参数要求越来越高，线索初伸长造成的不利影响越来越凸显。
　　2 线索初伸长的影响
　　接触线和承力索新线初伸长量的大小与线索材质规格、外加荷载大小以及加荷载持续时间有关。新线初伸长对接触悬挂施工质量造成不利影响，主要对补偿器、吊弦、腕臂、定位装置等相关部件的影响较大。
　　2.1 对下锚端的影响
　　接触线和承力索下锚端均安装有补偿器，线索新线初伸长量会由补偿器的传动比成倍反应到坠砣串上，坠砣串下降距离会成倍增长，使补偿器b值产生较大偏差，有可能会造成坠砣串下降至地面而使其自动补偿功能失效。这时施工人员必须重新调整补偿器b值，使线索恢复到额定状态后，方可进行后序的接触网调整作业。可见，线索新线初伸长会影响补偿器b值的准确性，给施工人员增加重新调整b值的工作量。
　　2.2 对悬挂设备的影响
　　在链形悬挂中，如果接触线和承力索是不同的材质，新线初伸长量一般不一致。即便线索采用相同的材质，但生产工艺、线索结构、补偿张力等因素的不同，新线初伸长量也不一致。因此，即使在平均温度下安装的吊弦呈铅垂状，若接触线和承力索的新线初伸长量不一致，则会导致吊弦产生偏斜，且越靠近下锚位置偏斜越严重。而且因为新线初伸长量与时间成正比关系，时间越长，吊弦偏斜愈发严重，对使用整体吊弦的悬挂型式影响更大，吊弦偏斜甚至可能超出允许范围，引起接触线高度发生变化，进而影响弓网关系。
　　同时，由于接触线和承力索新线初伸长的影响，腕臂、定位装置也会向下锚方向产生偏移，越靠近下锚方向，偏移越多，严重时则会导致腕臂、定位偏移量超出允许值而不得不重新调整。
　　3 线索新线初伸长的原因分析
　　接触线和承力索的变形伸长有三个方面，即温度伸长、弹性伸长和非弹性伸长[3]。前两者分别以膨胀系数和弹性系数表示，而非弹性伸长又称为永久性伸长，包含蠕变伸长及形变伸长。蠕变伸长是接触网线索在张力作用下，线索内部分子结构产生永久变形的结果。形变伸长是接触网线索在张力作用下，引起线股的几何沉陷（属纯金属蠕变）和线股间挤压变形，导致线索微小的纵向伸长。而新线初伸长即蠕变伸长和形变伸长的综合体现。其中蠕变伸长量会在较长时间内逐渐变大，即使所受张力不增大亦会如此，但蠕变率会随时间的增加而逐渐减小。蠕变率即线索初伸长量与线索原长度的比值， 公式如下[1]：
　　线索蠕变率与线索材质和规格有关，若接触线或承力索采用相同的材质和规格，其蠕变率也相同[1]。由此可见，蠕变率可以作为检测每个锚段的接触线或承力索新线初伸长是否释放完成的判断依据。
　　4 解决线索初伸长的对策
　　国内外解决线索初伸长的方法各有不同，大体上分为额定张力张拉和超拉两种。
　　4.1 额定张力张拉
　　德国、西班牙解决线索初伸长的问题常采取额定张力张拉的办法[4]。他们在接触线和承力索架设完成后，暂时不开展后序接触网调整作业，而是先以额定张力张拉接触线和承力索4～8周，然后再去完成支持装置、定位装置和吊弦的装配。
　　额定张力张拉是一个漫长的过程，主要与施加的张力大小和时间长短有关。这种方法需要的施工工期长，追求线索初伸长自然释放，适用于运输任务不繁忙的既有线改造或施工进度要求不紧张的新建线路。
　　4.2 超拉 　　在施工过程当中，为了后序作业能迅速开展，在确保线索无损的前提下可通过加大张力来减少初伸长量释放的时间，即为超拉。超拉与额定张力张拉相比，释放等量的初伸长量，超拉时施加的张力越大，所需时间就越短。
　　通过对接触线和承力索进行超拉，使蠕变率在短期内趋于稳定，不但可以削减线索初伸长对接触悬挂安装、调试的影响，做到一次性装配到位，同时还能减少接触网的施工时间，提高施工进度和工作效率。
　　常用的超拉方式有两种，一是机械超拉，二是增加坠砣超拉。
　　（1）机械超拉。机械超拉即使用作业车提供线索超拉所需的张力并延续足够的时间。这种办法适合在天窗点作业时间较长的电气化线路上运用。日本常使用这种办法。施工办法通常是在接触线、承力索架设后，在线索两侧下锚处各用1台架线车以大于额定张力的力进行超拉（承力索所受张力为额定张力的1.6倍，超拉时间为10min;接触线所受张力为额定张力的2.0倍，超拉时间为30min）。超拉结束后即可开展接触网调整作业。在施工中，机械超拉收到很好的效果，但不适应我国接触网施工，原因是既有线的天窗点作业时间一般少于3h，無法完成整个超拉工序。（2）增加坠砣超拉。通过增加坠砣数量（即加大坠砣串的重量）来进行超拉，这种方法简便、易操作、甚至可以不需要天窗点作业时间，这是法国、韩国常采用的方法。接触线、承力索架设完毕后进行超拉，接触线下锚坠砣串总重量为额定张力的1.5倍，承力索下锚坠砣串总重量为额定张力的1.2倍，超拉时间均为72h。
　　5 我国实施的超拉方法
　　我国常采用增加坠砣重量的超拉方法来处理接触线和承力索新线初伸长问题。接触线、承力索架设后，应先超拉承力索，再超拉接触线，超拉作业适宜在白天开展。接触线和承力索同时超拉会加大支柱、腕臂的负载，严重的话有可能超过支柱、腕臂的设计容量。我国超拉按照“加固-超拉-调整”的步骤进行。
　　5.1 加固
　　（1）安装中心锚结。为了防止超拉引发事故，在超拉之前应先装设好锚段的中心锚结，中心锚结可以缩小事故范围，减少事故抢修时间，还可以减小因两侧加载不均而引起的纵向偏移量，确保加载后线索两侧受力平衡。（2）拉线加固。在进行超拉之前，在下锚支柱处增设一组临时拉线，并在拉线坑上方临时放置16块左右的坠砣或相当重量的其他重物加压，直至超拉结束。（3）曲线区段外侧支柱腕臂悬挂的线索用临时拉线加固。位于曲线半径600m以下的线索超拉时，用Ф4.0mm铁丝将线索临时拉伸固定在支柱上，并使其基本处于拉出值的位置上。（4）曲线区段内侧支柱腕臂加固。在线索超拉之前，通过加固肩架来临时支撑加固曲线区段内侧转换柱下锚支腕臂和Y形道岔定位腕臂。（5）在孔外安装的下锚角钢处，拧紧各连接螺栓。
　　5.2 超拉
　　（1）根据厂家给定的线索新线延伸率，计算下锚处理论新线初伸长量。再依据补偿器传动比折算出坠砣串下降高度，并综合温度的变化情况，将补偿器b值调到适合高度，以防超拉时坠砣串着地，达不到超拉张力，影响超拉效果。须记录此时补偿器b值和温度。（2）在坠砣杆上安装超拉肩架。（3）增加附加坠砣时，两组人员分别在两端下锚处相互配合，同时给附加肩架增加4块坠砣，然后测量补偿器b值并记录。每隔10min，再加4块坠砣，再检测补偿器b值并填写报表。当附加坠砣重量加至线索额定张力的一定倍数（承力索加至额定张力0.6倍，接触线加至额定张力1.0倍）时，不再增加坠砣。承力索的超拉时间应持续5h，接触线的超拉时间应持续6h，均须每隔2h检测一次补偿器b值并填写报表。（4）超拉时间结束后，两组人员配合，在两端下锚处同时拆除附加坠砣及肩架，使线索张力恢复至额定张力，再记录此时补偿器b值和温度。
　　5.3 调整
　　（1）根据所记录的温度、补偿器b值及锚段长度，分别计算出接触线和承力索的蠕变率r，若蠕变率r变化很小，则在工程应用上可以认为新线初伸长量已经基本释放完成。（2）超拉完成后，根据温度情况重新调节补偿器b值，使补偿器b值符合安装曲线的要求。（3）拆卸各加固装置，同时排查超拉锚段有没有安全隐患，并将排查报告汇报施工负责人，确认无安全隐患后撤出施工现场。（4）在线索初伸长释放完成后， 再开展后序接触网调整作业， 此时对补偿器b值有影响的因素仅温度而已。
　　我国在接触网上采用增加附加坠砣的超拉方法，使接触线和承力索新线的蠕变伸长量得以提前释放，对于提高接触网结构的稳定性效果明显。但是在超拉过程中，不可盲目乐观，须严格执行超拉操作要求。对于同一锚段内的承力索和接触线不可同时进行超拉，同一转换柱、中心柱、道岔柱、双线路腕臂的两根或多根线索严禁同时超拉。超拉前，要确保支柱的容量及关键部位零件有足够的受力强度;超拉中，须加强巡视，关键部位要设置专人盯防;超拉后，应对全锚段的关键部位进行重点检查。
　　参考文献：
　　[1]晏贵章.电气化铁路接触网超拉施工的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2014（18）：1176-1176.
　　[2]石军.高速铁路电力牵引供电系统[J].城市建设理论研究（电子版），2013（26）.
　　[3]张金利，曹德润.前景广阔的磷化涂层钢丝绳[J].科技创新与应用，2015（2）：90-91.
　　[4]任振军.从哈大客专浅谈高速铁路接触网施工的关键环节[J].城市建设理论研究（电子版），2015（12）：5203-5204.
　　[5]王作祥.客运专线接触网影响高速运行的几个关键环节[J].电气化铁道，2007（1）：25-28.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15255648.htm