装煤漏斗仓柔性移动接触网原理及组成与安装

郑建庭

(中铁十二局集团电气化工程有限公司，山西太原 030024)

0 引言

装煤漏斗仓自从国外引进以来，主要是美国的PEBCO和REMSEY，由于其大大提高效率，降低成本，减轻劳动人员的工作强度等优势，已经在我国的煤炭铁路专用线上得到广泛应用。它是一种专门应用于煤炭铁路专用线上的自动化装煤系统，能够准确、快速、稳定的将煤炭均匀的装入从下方通过的每节火车车厢。然而，在装煤漏斗仓下方如何架设接触网却成为难题。如果漏斗仓装煤系统由内燃机车牵引，可以直接装煤，不存在任何问题。但是经过接触网改造后问题就出现了，接触网和连续装煤的漏斗在同一垂直面上，它们的投影都位于铁路两轨道中心位置附近，显然不能就这样直接将接触网布置在漏斗仓下方。

我们知道，接触网是运行电压高达25 kV的高压带电体，验收标准规定:和任何设备的安全距离为500 mm，并且距离接触网5 m内的金属必须接地。由于接触网和不停车连续装煤的漏斗均在铁路线路的正上方，进行装煤作业时必然会将煤倾倒在接触网的上面，煤炭具有一定的导电性，这时就容易因为煤炭与设备的连接而导电，引起接触网接地短路故障和对装煤设备的操作人员造成触电的危险。因此直接在漏斗下方架设接触网的方式是不可取。

在经过电气化改造的煤运列车线上，常规的解决方法是:电力机车将车厢牵引至车站后，改用内燃机车将车厢牵引至装煤线上进行装煤作业，作业完成后，再改由电力机车将车厢拉走。这样的方法优点在于:在装煤线上用的是内燃机车，不需要架设接触网，也就不存在接触网与装煤的相互影响的问题。缺点是需要对电力机车解列，调车，组列，再调车，再解列，组列等一系列繁琐的操作，需要比较长的一段时间，严重降低了工作效率。或者利用机车惯性降弓通过，但是需要火车司机根据时速、车重、漏斗仓的长度等判断何时降弓且需要保持高度的紧张状态，给司机造成了精神压力，而且一旦失误将造成打弓等严重后果;如果机车发生故障导致无法降弓时，也将导致打弓。

上述方法显然太繁琐，或者安全隐患太大。现在大多采用新型的，装煤漏斗仓柔性移动接触网系统。

1 装煤漏斗仓柔性移动接触网系统工作原理

当列车机车通过漏斗仓下方时，接触网正好在受电弓上;当机车通过以后，柔性移动接触网移动到离铁路线路中心水平距离较远的位置，漏斗仓正好在线路的正上方，在进行自动装煤时，漏斗仓与煤炭均接触不到移动接触网。这样的装置是一种架设在漏斗下方的可移动式接触网，它与两端固定接触线平行、贴近、高度一致。当移动接触网在线路中心时，漏斗仓在移动接触网的正上方。当漏斗仓要进行装煤作业时，移动接触网移开，漏斗仓下降进行装煤作业。此时，柔性移动接触网位于线路外的停驻位，因而不影响漏斗槽工作，如图1所示。

图1 柔性移动接触网系统工作原理图

当需要进入漏斗仓下方的电力机车最好前弓运行(主要考虑当机车受电弓脱离移动接触网时可以提前使移动接触网进行移动，以使机后第一位车装煤时有足够的准备时间)。当列车运行到进站传感器1检测到有电力机车通过时，操作系统PCL检测负荷开关是否处于闭合位置、装煤溜槽是否处于升起位置、移动接触网投影是否位于线路中心位置、出站隔离开关是否处于闭合位置，如果没有将执行指令使它们都处于以上位置，当电力机车运行到传感器2的位置，即机车受电弓脱离移动接触网时，进站负荷开关自动断开，移动接触网自动运行到移出位，到达移出位置时解除对仓下降的锁闭，漏斗仓可以工作;当电力机车运行到传感器3的位置时，自动断开出站隔离开关，使整个漏斗仓区段断电，以保障喷洒防冻液的工作安全进行。此时移动接触网系统完成了一个工作过程，准备进入下一次程序运行(见图2)。

图2 移动接触网系统工作过程图

该系统采用了自动、手动、故障时三种控制方式及电动、人工操作两种操作方式，运行过程中可随情况选择控制及操作方式。整个电气控制过程应用了电气互锁、自动检测等安全防护措施，在系统运行过程中任何错误动作都会发出报警信号，便于操作人员及时排除故障，并且控制系统中预留接口，可根据用户的需要进行改进升级。

2 装煤漏斗仓移动接触网系统的组成

装煤漏斗仓处移动接触网主要由弹簧补偿下锚、硬横梁、移动接触网、电气绝缘设施、移动网移动部件、信号检测装置、负荷开关、隔离开关及电气智能控制装置组成。

2.1 弹簧补偿下锚

当移动接触网延伸到门型构架时需要进行下锚，常规的下锚方式存在拉线，而且靠坠砣补偿整个锚段的热胀冷缩，然而在这种情况下拉线受漏斗的影响难以安装，考虑在门型构架上装设弹簧补偿无拉线下锚，对移动接触网的伸缩量进行补偿。弹簧补偿装设在移动接触网的两端，依靠门型构架作为支撑，这就要对门型构架的支持强度进行验算是否能满足要求。由于坠砣下锚补偿具有性能稳定，施工简单，投资较少的优点，因而在普通的电气化铁路接触网的恒张力补偿设施中它被广泛采用。然而在装煤漏斗仓移动接触网系统中，受净空的影响不宜采用坠砣下锚补偿而是选用弹簧补偿下锚。弹簧补偿装置轻便简单体积小，非常适用于装煤漏斗仓移动接触网的补偿下锚。

2.2 硬横梁

硬横梁为接触线、承力索提供支撑。硬横梁是专门为装煤漏斗仓下移动接触网所定制的特殊构架，它需要为接触网的下锚连接、绝缘子、动力装置等提供预留，需要一些附件安装在硬横梁上。

2.3 移动接触网

当机车通过漏斗下方时，该装置的移动接触网部分移动至铁路线路的正上方，确保机车受电弓安全通过;当机车受电弓通过漏斗之后，该装置通过电机带动把漏斗槽运至线路正上方，移动接触网至旁边不影响装煤作业。

2.4 电气绝缘设施

在漏斗两侧采用带接地刀闸的隔离开关及分段绝缘器，既可以闭合开关让中间的刚性区带电通过，又可以断开开关让机车通过无电的刚性区。刚性区带电的优势是在过渡区电压是等位的，拉弧现象比较弱;缺点是漏斗下方存在高强电压，对人员设备可能造成影响。刚性区不带电的优势是漏斗下方不带电，对人员设备无影响;缺点是受电弓由带电区到无电区时容易拉弧，长期拉弧容易烧坏接触线。选择何种方式运营可以根据现场的运行状况确定最佳方案。

2.5 移动网移动部件

给移动接触网的运动提供动力，使其能在规定范围内移动，以满足不同情况下的位置要求。接触网的移动动力来自锚段两端的动力控制系统。动力系统由交—直—交变频器、三相交流电动机及减速机组成。变频器在控制器控制下给电动机提供动力，带动减速机工作，减速机的扭矩直接作用在移动式接触网的滑轮上。

2.6 信号检测装置

在铁路两侧分别安装信号发射装置与信号接收装置。机车通过时将信号挡住，接收端接收不到信号，此时给出机车通过信号，提示操作人员或者给程序启动脉冲。

2.7 负荷开关、隔离开关及电气智能控制装置

负荷开关、隔离开关为了给移动接触网系统的检修提供方便，电气智能控制装置可以实现自动化作业。

3 装煤漏斗仓移动接触网安装

3.1 硬横梁基坑定位测量

基坑定位测量的方法是:根据支柱侧面限界，确定支柱基坑的位置。横向测量的主要工作是将正线上的纵向测量点过渡到站场两侧靠近硬横梁的钢轨上，要求两侧硬横梁中心线的连线偏离不超过2°。

3.2 硬横梁的施工安装

硬横梁施工安装流程与接触网普通硬横梁施工类似，施工准备、硬横梁预装组装、安装硬横梁。

1)安装当天，封闭点前，作业人员提前30 min到达安列停放车站，并上车准备。

2)安列司机听从车站值班人员指挥，启动安列运行到安装地点。

3)施工负责人指挥司机对位，吊车司机操作吊车，起臂落钩，地面人员配合挂钢丝套，拴牢晃绳。

4)作业人员分两组，每组两人，系安全带、小绳分别上硬横跨柱。上到杆顶系好安全带，用小绳吊上连接螺栓和定位销钉。

5)施工负责人指挥吊车司机，吊车司机操作吊车，缓缓地起钩，负责人指挥拉晃绳人员将横梁转向90°，使横梁两端分别对准支柱。

6)横梁吊到杆顶时，杆上作业人员配合，稳住横梁，先利用定位销钉，对好横梁与支柱连接孔位，另一人配合将连接螺栓穿入连接孔，并用梅花扳手循环将螺栓拧紧，用力矩扳手检测达标。

7)另一支柱重复5)程序。

8)如横梁与实际跨度有微小差距时，可松开支柱地脚螺栓，用撬杠撬支柱底板，使其横梁与支柱连接处密贴，杆上人员按5)程序连接螺栓。

9)用经纬仪配合调整支柱垂直度，达标后，循环紧固牢靠。支柱横、顺线路标准及紧固力矩应符合设计要求。

10)重复上述1)，2)，3)程序，进行下组安装(最好分两组作业，一组预组装，一组安装)。

3.3 接触线架设

接触线是移动式接触网系统的重要组成部分，接触线的架设是施工中非常重要的一个环节。

1)接触线的放线施工。

放线时对导线的质量要求比较高(导线不能有任何小弯)，张力大小要合适、均匀。首先对接触线进行外观检查后，用紧线器从两端将旋转腕臂进行固定，人工牵引使接触线嵌入汇流排，再拧紧螺母。

2)注意事项。

用水平尺调整摆臂的底座，使其在水平方向上水平、竖直方向上竖直。调整摆臂夹具的转动轴使汇流排在线路中心正上方，调整夹具的转轴螺栓使其高度满足设计要求。调整被动臂限位器时，使被动摆臂最大转角不大于80°。

3)安装开关接触片。

按照说明书安装好开关接触片，调整开关鸭嘴片的弹簧片压力(用塞尺检测)，要求开关插拔力50 N，合上后通过电流应在200 A以上。

3.4 移动网移动部件施工安装

1)链条张紧力的调整。

对链传动装置，调整好适当的链条张紧力很重要。张紧力太大，会使链条拉力过大，影响链条的使用寿命，也会使动力消耗过大;张紧力太小，会使链条松边太松，以致传动过程中产生工作噪声和振动。这种振动将导致链条和链轮产生不正常的磨损。如何将链条张紧力调整适当可按下述方式进行调整:转动一个链轮，以至于能使下部的链条张紧，然后按图1所示，测量上部链条的挠度。在中部测得的这个挠度H值应该近似等于链轮切线长度的2%～3%。倾斜传动装置的挠度应小于水平传动装置的挠度，对于垂直传动装置(应尽量避免垂直传动)，最好具备链条张紧装置。同时还应注意，链条与链条防护罩之间有足够的间隙，否则，传动过程中链条与链条防护罩间可能发生相互磨损，当链条磨损节距升长时，链条与链条防护罩间发生相互磨损的可能性尤为严重。

2)链条的连接。

链条的连接采用连接链节，当一个连接链节被装配到链条上时，必须将外链节链板沿销轴向里推到适当位置，以便使紧固件能插入销轴内。插入紧固件后，必须将销轴两端向内铆紧，这样可保证内外链板间有正确的间隙。内外链板间有了间隙，就避免了内外链板紧贴一起以至于不能供油润滑;进行铆接，减少了链板松动乃至脱落的可能。若采用开口形卡簧，则卡簧的安装方向必须是卡簧的开口方向与链条的运行方向相反，以防卡簧在运转过程中被碰撞而脱落。注意:在中低速场合，如果采用若干挂单排链来代替多排链，在连接链条时，各挂链条的内外链节要一一对应。因为磨损后的链条内外链节节距是不相等的，对应的并列安装可使载荷均布于各排链条。

4 结语

作为一种在煤炭铁路专用线上应用的新技术，柔性移动接触网系统很好的解决了接触网在漏斗仓下如何布置的问题。移动网与漏斗仓的良好配合，使得煤炭的装载效率大为提高，而且操作简单方便灵活，可以实现全自动和半自动、人工手动等多种运行方式。但正是作为一种新的系统，在实际的应用中也许会遇到一些问题，也许还有更优良的解决方案。这需要我们现场的技术人员开动脑筋，结合现场实际，不断总结、优化，逐渐完善装煤漏斗仓移动接触网系统。