接触网棘轮补偿装置的使用问题分析及对策

王绍普

（郑州铁路局 洛阳供电段，河南洛阳471002）

接触网棘轮补偿装置的使用问题分析及对策

王绍普

（郑州铁路局 洛阳供电段，河南洛阳471002）

接触网棘轮补偿装置由于其补偿效率高、断线止动性能好的特点，在高速铁路上得到了全面的应用，同时在普速铁路也得到越来越广泛的应用。在运营使用中，由于产品工艺不完善、施工安装不到位、运营维护经验不足方面的问题，造成了接触网运行的安全风险。通过对郑西（郑州—西安）高铁及普速铁路棘轮补偿使用问题的系统分析，提出针对性的解决方案。

棘轮补偿；分析；对策

接触网自动张力补偿装置是接触网的一个重要组成部分，补偿效率和效果直接关系到接触网张力的大小和波动传播速度，从而影响接触网的弓网性能和运行安全性。棘轮补偿装置除满足接触网张力补偿的要求以外，其良好的断线止动性能（断线时，坠砣下落距离不大于200 mm），在故障（事故）情况下能够有效缩小设备影响范围，降低事故等级。在接触网新建和更改设计中对安装防窜不防断形式中心锚结锚段的补偿装置也普遍采用棘轮补偿弥补防窜中心锚结在断线故障情况下的不足。下面对郑西高铁和普速接触网运营过程中棘轮补偿装置出现的各种问题进行分析，并提出针对性的对应措施，指导接触网棘轮补偿装置维护，提高安全运营能力。

棘轮补偿装置出现的主要问题是棘轮补偿装置的补偿绳与棘轮本体、卡线槽的偏磨问题和限制架卡滞、松脱的问题。棘轮的偏磨在造成设备损伤、损坏的同时，都会严重降低补偿效率甚至造成断线事故。补偿装置的卡滞、松脱将直接导致接触网张力恶化，严重时直接造成行车事故。

1 隧道外棘轮的补偿绳缠绕叠压交错

1.1 设备问题

隧道外棘轮补偿绳缠绕出现叠压、交错，补偿绳严重变形或偏磨断股。如果补偿绳叠压情况严重，极有可能造成补偿绳脱槽，补偿直接卡死。

1.2 原因分析

隧道外棘轮补偿装置的技术标准要求：补偿绳的缠绕应正确入槽，防止绳股之间交错、重叠，大轮最多缠绕三圈半。而根据棘轮补偿装置安装曲线计算，长度为700 m的半锚段，在温度达到－20℃时，棘轮大轮的缠绕圈数达到3.3圈。

实际棘轮产品的大轮允许缠绕最宽处为38 mm，在安装楔块处的最窄处宽度为27 mm。补偿绳线径为9.5 mm，补偿绳缠绕到3圈，缠绕宽度就需要28.5 mm。实际上，当大轮圈数达到2.8圈后，在楔块处的补偿绳缠绕将出现挤压、重叠现象，不能满足棘轮安装技术要求，如图1。

1.3 解决措施

（1）厂家对棘轮装置的结构进行调整：增大棘轮大轮内允许缠绕的有效宽度，满足极限低温时，大轮补偿绳平整有序缠绕的宽度。

（2）接触网设备维护单位，在气温低于－10℃低温时，加强对大轮内补偿绳状态的检查，检查是否有严重的断股并及时调整缠绕情况，避免补偿绳脱槽。

2 小轮补偿绳磨棘轮外缘

2.1 设备问题

小轮一侧的补偿绳偏磨棘轮本体的外缘，易造成小轮补偿绳断丝、断股，严重时造成卡滞。

2.2 原因分析

这种情况是由于棘轮本体沿下锚方向不平顺，向垂直线路方向偏斜，造成一侧的补偿绳磨棘轮外缘。棘轮的安装标准要求：两侧小轮补偿绳与棘轮本体两侧的距离对称，最大水平差值应不大于5 mm。现场造成棘轮偏斜的原因有以下两方面。

（1）主要原因是小轮两侧的补偿绳张力F1、F2大小不等（见图2），使棘轮本体两侧同方向受力不匀发生偏斜，造成补偿绳偏磨棘轮的外缘。

造成补偿绳张力F1、F2大小不等的原因是棘轮平衡轮与其轴承间是滑动摩擦，传动效率低。当|F1－F2|小于平衡轮的静摩擦力时，平衡轮不能转动，不能起到平衡两侧力的作用。如果施工时没有调整好两侧小绳的张力，受补偿张力后很容易造成棘轮两侧的小轮补偿绳张力不等，拉偏棘轮。郑西高铁开通以来，已发现处理多处此类设备缺陷。

（2）另外的情况是固定棘轮两侧的摆动杆长度不一致或本体轴承安装不对称造成棘轮本体在摆动杆内的结构安装偏斜。

2.3 解决措施

首先通过现场测量，确定如果是因为产品零配件的问题造成棘轮偏斜，更换相应零部件即可解决。

如果是小轮两侧补偿绳受力不平衡造成的，则将平衡轮的受力卸载，利用小轮补偿绳人工转动平衡轮调整两侧的补偿绳张力，观察小轮两侧补偿绳距棘轮本体中心距离相同时，再恢复补偿张力，即可调平小轮两侧补偿绳张力，消除隐患。

3 隧道内棘轮补偿绳磨制动卡块

3.1 设备问题

隧道内棘轮补偿的制动卡块侵入补偿绳运动路径，补偿绳与制动卡块摩擦，降低补偿效率，造成补偿绳断丝或断股。

3.2 原因分析

在施工过程中，由于安装棘轮底座的槽道偏离垂向较多，造成棘轮支架下固定点后缩，制动卡块也随之后移（如图3），而补偿绳垂直向下的受力方向、运动路径不变，从而使制动卡块侵入补偿绳受力运动路径并产生碰触摩擦。

3.3 解决措施

（1）当槽道倾斜度小于3°时，可在棘轮连接架与制动卡块之间加装16 mm厚的调整垫块，使制动卡块前移，满足制动块与补偿绳的间隙。

（2）当槽道倾斜度大于3°时，增加垫块无法解决问题，只能重新按要求安装棘轮槽道，从根本上解决问题。

4 隧道内棘轮补偿绳磨制动卡板槽侧壁

4.1 设备问题

随着温度的变化，在最高或最低的极限温度附近，出现坠砣补偿绳磨制动卡板槽的侧壁，会降低补偿效率，造成补偿绳断丝或断股。

4.2 原因分析

坠砣补偿绳在棘轮旋转过程中，在大轮轮槽内沿水平方向排列缠绕变化。垂直补偿绳的位置随着缠绕的位置发生水平方向的位置移动。在极限温度时，垂直补偿绳在水平方向上达到最大偏移值。棘轮安装技术要求在张力状态下，棘轮本体应处于铅垂状态无偏倒，最大水平差值应不大于5 mm。

施工安装时，未按要求对棘轮本体的铅垂度进行测量、调整，导致棘轮安装时偏倒参数超标。施工当时保证了补偿绳不磨制动卡板槽侧壁，没有考虑补偿绳随缠绕位置变化后与制动卡板槽侧壁接触摩擦的情况。而设备运行在接近极限温度时，垂直补偿绳在棘轮倒向侧的水平偏移位置超过产品设计范围，与制动卡板槽的侧壁严重摩擦。

4.3 解决措施

（1）对棘轮本体的铅垂度进行检查、测量，检查技术参数是否符合要求。

（2）若棘轮本体的铅垂度不符合技术要求，则将棘轮本体拆卸，松开棘轮调节板的螺栓（施工未安装调节板时，补装调节板），通过调节板调整棘轮本体的铅垂状态，至偏倒值a≤5 mm。

（3）如果调节板的极限位置仍不能调整棘轮本体铅垂。则需要拆卸棘轮本体后，通过加装滑槽底座垫块的形式改变滑槽位置来调整滑槽上棘轮装置的水平位置，满足棘轮本体的铅垂度调整要求。

5 隧道外棘轮补偿绳磨棘轮槽内壁

隧道外大轮补偿绳偏磨轮槽内壁情况较为普遍，影响补偿效率，同时造成坠砣补偿绳的断丝、断股，严重时棘轮的轮齿挤压、剪切补偿绳，造成补偿绳的严重损伤。

这种情况的原因还是棘轮本体偏倒参数超标较多。造成棘轮本体偏倒的原因与4.2相同，主要是棘轮铅垂度超标严重，造成摩擦温升的变化，补偿绳缠绕到垂直补偿绳贴近棘轮偏倒侧边缘时，造成垂直补偿绳与棘轮槽内壁互磨严重。问题的解决措施与4.3相同，能够保障设备正常运行。

6 坠砣抱箍与限制架导管卡滞

6.1 设备问题

现场接触网中心锚节严重变形，辅助绳一侧绷紧抬升导管，另一侧严重松弛，贴近或低于接触线，补偿b值明显失常，易直接造成弓网故障，严重威胁行车安全。

6.2 原因分析

施工安装时如果导管不铅垂，坠砣垂直向下的力会使导管变形，造成坠砣抱箍与导管之间在某一位置别劲、咬死、坠砣卡滞，接触悬挂补偿张力改变，失去平衡。

6.3 解决措施

卸开固定导管的钩螺栓，使坠砣串自然下垂，根据坠砣串位置，重新固定导管位置并调整其铅垂，调整完毕后拖动检查坠砣升降是否灵活，坠砣升降期间导管是否还会变形。

7 限制架导管上端脱开

7.1 设备问题

坠砣限制架的导管上部从钩螺栓中脱出，坠砣串失去限制。恶劣情况下，坠砣串带着导管共同大幅摆动，造成坠砣串侵限或导管脱落，侵入线路，引发恶性事故。

7.2 原因分析

坠砣限制架是为了防止坠砣串向线路侧摆动侵入行车限界。限制架导管两端通过钩螺栓垂直部分内嵌羁绊固定。在受到动车通过的风力及振动的影响时，或者在恶劣天气情况下，当坠砣串摆动时，带动导管偏移，导管则带动钩螺栓偏转，由于钩螺栓伸入导管长度仅有100 mm，并且产品的制造误差和导管受重力下落的情况会使上部钩螺栓垂直部分实际深入长度更短，造成钩螺栓垂直部分向水平方向偏转后从导管中脱出，导致导管上部脱开，失去限制功能。

7.3 解决措施

由于钩螺栓固定导管的安装方式不能避免导管带动钩螺栓偏转的情况。要保证导管上部不从钩螺栓处脱出，则必须加长上部钩螺栓的垂直部分，使其深入导管长度不小于200 mm。可以解决在导管带动钩螺栓发生水平偏转的情况下，导管上部不会从钩螺栓处脱出，避免坠砣限位作用失效。

8 结束语

棘轮补偿装置是随着高速铁路发展而大量使用的，其功能特点和运行状态的变化主要与温度相关联。在日常运行工作中以温度变化为主线，特别是临近环境极限温度时，加强对补偿装置状态的监控、检查，及时发现处理安全问题，不仅确保接触网的运行安全，更为加快消化吸收、扩展应用引进的新技术、新装备积累宝贵的运行经验。

［1］ TB/T 2075.13－2012.电气化铁道接触网零部件第13部分：定位线夹［S］.

［2］ TB 10621－2009.高速铁路设计规范（试行）［S］.

［3］ 郑西客运专线接触网产品安装使用手册［R］.宝鸡：宝鸡保德利电气设备有限公司.2010.

Fault Analysis and Countermeasures of Catenary Ratchet Compensation Device

WANG Shaopu
（Luoyang Power Supply Section，Zhengzhou Railway Bureau，Luoyang 471002 Henan，China）

Catenary ratchet compensation device has been comprehensively used on the high－speed railway due to its high compensation efficiency and good break line stop performance，and has also achieved more and more application in normal-speed railway.In the operation use，the catenary is caused running safety risk because the product technology is imperfect，the installation does not reach the designated position and the operation＆maintenance experience is insufficient.By systematic analysis of the faults of catenary ratchet compensation which happened at Zheng-xi high-speed railway and normal-speed railway，this paper puts forward the corresponding countermeasures.

ratchet compensation；analysis；countermeasure

U255.8＋3

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.05.29

1008－7842（2014）05－0107－03

6—）男，高级工程师（

2014－03－25）