接触网定位器的张力分析

2012-06-22蒋杰

电气化铁道 2012年1期

蒋杰

0 引言

在国内现行的接触网设计、施工规范和工程质量验收标准文件中，对接触网定位器的讨论大都是关于其坡度、限位间隙的大小等，几乎没有关于定位器张力的相关描述。实际上，在弓网关系中，忽略对定位器张力的规定是片面的。

通常情况下，接触线对定位器施加的张力过大会造成定位器非正常损坏；施加的张力过小又会使定位器连接钩与定位支座在受电弓通过定位点时容易发生相互碰撞而导致过度磨损，并形成技术上的硬点。例如，德国铁路采用轻型定位器，它的力FH就应该在大于80 N小于2 500 N范围之间。如果未达到最小径向力，定位器连接钩在定位支座上就会出现较松配合和出现过度磨损。如果径向力超过了允许值，会使接触线过度弯曲，导致定位器损坏[1]。所以，在现行技术文件中，应补充对定位器正常使用条件下的最大和最小张力的明确规定。

1 典型工况下定位器受力分析

任何情况下定位器都不能承受压力，只能够承受拉力。正常使用条件下，定位器的最大许用张力应保证定位器工作在正常受力状态下，在设计的工作寿命内，定位器不会出现非正常疲劳损坏；定位器的最小许用张力应保证定位器连接钩对定位支座有足够的拉力，受电弓在通过定位点时使定位器以定位支座为圆心产生弧形抬升，在两零件的连接处，定位器只有转动，没有滑动，所以，定位器连接钩和定位支座在连接处不会出现相互冲撞。

下面对曲线线路和直线线路 2种典型工况下接触网定位器的受力情况进行理论分析。

1.1 曲线工况下定位器受力分析

曲线上接触线的拉出值总是布置成拉向曲外的，在定位点处因改变方向，接触线向定位器施加了一个指向曲内的拉力，也就是定位器的张力。

如图1所示，半径为R的线路曲线上有3个定位点A、B、C，拉出值均为a，AB段和BC段接触线的张力为T，它们指向曲内的分量的合力为P。

图1 曲线上接触网定位器受力示意图

由图1可知，ΔFBE∽ΔOBC相似，所以，有

因为a＜＜R，忽略a，有

当两侧跨距不相等时，有

1.2 直线工况下定位器受力分析

为避免接触线在受电弓的某一点上局部不均匀磨耗，直线线路上接触线的拉出值呈“之”字型布置，所以，在定位点处接触线施加给定位器一个水平“之”字力。

如图2所示，A、B、C分别为直线上的3个定位点，拉出值均为a，由图可知，B定位点处的“之”字力P为

因为θ角一般都很小，所以sin θ≈tan θ，即

图2 直线上接触网定位器受力示意图

在直线工况中，有一种情况值得注意：当需要调整拉出值布置时，不能简单地使某定位点的拉出值为零，必须结合左右跨距值、拉出值和导线额定张力来确定定位点的最小拉出值。

如图3所示，A、B、C分别为直线上的3个定位点，A、C拉出值均为a，AB、BC间的跨距均为l，接触线的张力为T。在平面布置中，布置到点A时拉出值是向上的，出于某种考虑，可能会需要把 C点的拉出值布置成向下的，如果简单地使定位点B处的拉出值为0，则，定位点B处的定位器张力必为零，假设定位器的最小许用张力为Pmin，这时定位器的工作张力小于最小许用张力，这是不合适的。假设定位点B处的拉出值向下拉，其值为a1，由图3可知，B定位点处的“之”字力P为AB、BC间接触线张力垂直方向的分力之和。在B定位点处，AB间接触线张力的垂直分力向上，其值P1为

BC间接触线张力的垂直分力向下，其值P2为

定位点 B处的定位器张力必须大于最小许用张力Pmin，即P1- P2≥Pmin。所以，定位点B的拉出值a1必须满足下式：

图3 直线上拉出值过渡情况下接触网定位器受力示意图

2 定位器最大和最小张力取值分析

目前接触网定位器采用的材质有钢质和铝质2种，一般在正线上使用带限位功能的铝质组合定位器，在站线上使用普通的钢质定位器。某种型号定位器最大许用张力和该定位器的生产工艺、组成该定位器的全部零件的材质等因素有很大关系，其最小许用张力和接触线的额定张力、该定位器的重量等因素密切相关。具体到工程设计中，定位器最大和最小张力的取值可以在参考国外资料的基础上，采用试验的方法来确定。