接触网补偿装置存在问题的分析及解决办法

2012-08-03常占宁

铁道机车车辆 2012年1期

常占宁

（兰州铁路局机务处，甘肃兰州730000）

补偿装置又称补偿器，它设在锚段的两端，能自动补偿接触线或承力索的张力，它是自动调整接触线或承力索张力的补偿器及其制动装置的总称。一般由滑轮组和坠砣组成，其作用是温度变化时，线索受温度影响而伸长或缩短，由于补偿器坠砣的重力作用，可使线索沿线路方向移动而自动调整线索张力，使张力恒定不变，并借以保持线索的弛度满足技术要求。随着电气化铁路的发展对它的性能要求越来越高，补偿器性能的优劣对接触网供电质量影响很大，因而对补偿器有严格的质量标准，特别是准高速、高速铁路，对补偿器传动效率、负载能力、安全性、可靠性、免维修和少维修等性能要求更高。

接触网补偿器主要有重力式补偿器和弹簧式及液力式补偿器，重力式特点为简单可靠，经济耐用；弹簧和液力补偿器造价高、补偿误差大、温度适应能力差而应用不广。

1 接触网补偿器的现状

近年来随着列车提速战略的实现，新一代铝合金滑轮组补偿器在我国新建准高速、高速电气化铁路上被大量采用，并且在既有线改造过程中也得到了普遍应用，笔者针对其在运用中存在的一些突出问题，进行了调查和资料收集，并结合运营实践中采取的一些具体措施进行了分析和研究。

新型补偿器由大小铝合金滑轮组组成，不锈钢钢丝绳取代GJ－50钢绞线，它有良好的柔韧性、防腐性；专用同侧下锚限制架（JL57－93）。

2 存在问题及原因分析

2.1 补偿绳磨双环杆

由于新型大滑轮补偿器采取了接触线和承力索在支柱同侧下锚的形式，易造成承力索补偿绳在运行过程中与接触线锚固连接件双环杆相磨，特别是采用穿孔式线承、线锚角钢时更是如此。主要表现为下面几种现象，一是无间隙直接相磨；二是尽管调出了间隙，但在风的作用下坠砣摆动蹭磨；三是加装了防磨装置，但在加装前未调出间隙，加装防磨滑轮后，承锚补偿绳在线锚双环杆上形成一个明显的折角，不但降低了传动效率，而且存在安全隐患；长期相磨也将使双环杆截面减少抗拉强度降低，造成双环杆被锯断裂塌网酿成事故。

2.2 滑轮偏磨

大滑轮安装后由于受力不平衡、轴承塑变等原因，补偿绳与定滑轮边缘相磨。滑轮长期偏磨一方面磨损滑轮边缘造成补偿绳脱槽酿成故障，另一方面造成槽边变薄，定滑轮轮缘被磨出“飞刃”，补偿绳将会被“飞刃”直接割断，从而造成塌网事故。

造成滑轮偏磨的原因有很多，其中最主要的是以下几个方面：

（1）下锚角钢安装不水平，有倾角，滑轮受力重心偏移。

（2）定滑轮至锚固点连接件铰接处间隙过大，补偿器在动态工作过程中，因弥补铰接处框量而发生偏斜。

（3）定滑轮与支柱间的连接部件过多，活动余量过大。

2.3 双环杆耳环受剪切力

由于采用了双环杆直接与线锚角钢连接的方式，虽然保证了双环杆的上下自由活动，但却限制了其左右活动，因锚支下锚偏角的影响造成双环杆与线锚角钢鸭嘴侧面相切，对双环杆耳环形成一定的剪切力，并且偏角越大剪切力越大，极易造成切断耳环的故障，如图1所示。

图1 耳环剪切断裂

2.4 接触线下锚支低头造成轨交处抬高不够

补偿器实行支柱同侧下锚后，为了使线承锚坠砣串能自由灵活的上下移动不相磨，线锚使用了690mm长的杵环杆，这就造成了接触线终锚点高度下降490mm，致使接触线终锚点高度低于转换柱处的高度，不能保证锚支接触线在轨交处的抬高，电力机车受电弓通过时可能会造成剐弓事故。

根据接触网检修工作规程的规定，接触线下锚支垂直投影与线路钢轨相交处，应高于工作支接触线300mm以上。所以线锚角钢的安装高度应保证接触线终端处、轨交处、非支定位点处3点在同一直线上为佳。

2.5 补偿装置卡滞

其一是由于安装时选取零件型号不当，如承锚使用长单联碗头挂板，线锚使用了短单联碗头挂板，造成两个坠砣串相磨；其二既有线早期采用的框架式限制架JL57－70（及－80等）的缺点就是对坠砣摆动限制乏力，坠砣摆动后碰撞限制架，常使坠砣不齐卡滞，在限制架上造成补偿失灵，特别是在多风地带，危害更大。

2.6 补偿绳断线

一是补偿绳存在“细腰”和“鼓包”现象，多股补偿绳受加工制作等因素影响，绞织时局部根数长短松紧不一致，带载后形成各股局部受力不均匀，出现抽丝断股和局部线径变小的情况；二是由于坠砣发生卡滞、温度骤降时，被补偿的线索及补偿绳出现较大幅度缩短情况，从而使补偿绳承受较大的张力，造成拉断股或断线。补偿绳断线一般是个逐步形成的过程，主要是由于发生断股后未被及时发现并作处理，进而造成拉断线。

2.7 干摩擦轴承补偿器

接触网补偿滑轮采用此类轴承属于构造缺陷，其关键部分采用了无油自润滑型轴承，该轴承是轻系列轴承，额定动负荷为11kN，额定静负荷为7.1kN，它适应在高速（270～3 800r／min）轻负荷的环境运行，而接触网补偿器的工作条件却是低转速（＜20（r·min－1）／24h），大负荷（承力索、导线额定张力分别≥15kN，10kN），上网使用后在低速转动条件下摩擦力巨大，表现为转动不灵活，甚至卡滞。

3 整改措施

3.1 保证部件之间留有间隙消除互磨条件

确保补偿绳与双环杆不互磨最有效的办法，是在加工制作线锚角钢时将锚固点偏中心设置，使承线锚角钢中心点在垂直面上分离，补偿绳与双环杆（杵环杆）之间保持一定的间隙，在运行中不相互摩擦。但由于在既有线设备改造过程中下锚角钢利旧使用，不存在上述条件，这就要求在施工安装时，要充分利用角钢穿钉预留调节孔的调节余量，将承线锚角钢错位安装，达到承锚补偿绳偏离双环杆的目的，限于条件不能调开的可以安装防磨滑轮。

3.2 改进滑轮组连接方式解决滑轮偏磨

我们通过不断的研究，并经过多次的现场试验，找到了解决问题的方法，即进行如图2所示的改造，改双环杆为杵环杆，增加一个单双耳连接器和一个单联碗头挂板，改下锚角钢—双环杆—定滑轮连接方式为下锚角钢—单双耳连接器—杵环杆—单联碗头挂板—定滑轮连接方式，这样可以实现滑轮的上下左右自由活动。

图2 大滑轮改造示意图

安装时注意首先要保证下锚角钢水平，其次消除线索带张力后的惯性扭矩，三是在滑轮框架连接处偏磨侧加装一个垫片，紧固连接螺栓至刚好保证定滑轮能绕轴上下转动的程度即可，彻底消除铰接处连接部件间的横向间隙，达到矫正滑轮的目的，减少了工作量。

3.3 加装单双耳连接器克服剪切力

在滑轮组的线锚角钢侧加装一个零件单双耳连接器如图3，既可实现滑轮的上下自由活动，又可实现滑轮组随锚支偏角变化而左右旋转。

需要注意的是利用旧线锚角钢必须锯掉锚结环，否则锚结环可能会顶在耳环的连接销钉上，限制了双环杆的向上运动，同样会因剪切掰断耳环；其次单双耳连接器如装在线锚角钢里孔，仍然会造成单双耳连结器在线锚角钢鸭嘴内卡滞，从而掰断耳环。

图3 单双耳连接器

3.4 提高线锚角钢的高度解决锚支低头

将线锚角钢安装于锚柱距轨面6 900mm（导高6 450的为7 300mm）处，避免通过提升非支吊弦保证轨交处的高度，造成吊弦受力过大，接触线出现较大负弛度，一旦吊弦断裂或脱落轨交处抬高不够造成故障。

3.5 改进坠砣限制架的形式消除外因卡滞

（1）改框架式坠砣限制架为限制绳式限制架，如图4。现场运营实践过程中，JL57－93导管式同侧下锚限制架，其坠砣前后排列，直接将坠砣限制在导管上，限制性能好，抗风能力强，补偿灵活性好，但是被盗几率大，尤其在不能及时发现的情况下，坠砣串摆动侵限会危及列车运行安全，我们改用钢绞线替代限制管，通过混凝土预埋块固定限制绳，既大大节省了材料成本，又杜绝了限制架被盗，适应性强，特别是旧线改造更换时，工作量小，安装方便。

（2）润滑脂对补偿器轴承非常重要，每隔一年为滑轮注入润滑脂，防止少油轴承发生塑变。接触网补偿器是室外静载工作设备，其最佳工作状态为满油脂工作，即轴承空隙中60%为润滑脂（5号钙基脂）。