接触网下锚上拔力与抬高量的分析探讨

2022-12-13李西锋LIXifeng李国新LIGuoxin赵卫东ZHAOWeidong

价值工程 2022年34期

李西锋 LI Xi-feng；李国新 LI Guo-xin；赵卫东 ZHAO Wei-dong

（中铁电气化局集团有限公司，北京 100000）

0 引言

在接触网下锚施工中，不管哪种下锚形式都会使线索抬高。一般按照设计原则：凡接触网关节处下锚都是过渡抬高设置，不会造成施工困难出现。在车站咽喉区接触网下锚施工中，一般正线区段接触悬挂在经过道岔后一般不直接下锚，需经过一个支柱抬高后下锚，此种情况不会造成施工困难出现；因受地形条件限制，如在机务段及编组场内，接触网下锚按照一跨设置，会出现下锚悬挂支调整高度不能达到设计要求。这种情况使非支悬挂点和下锚处形成不等高悬挂从而产生高差，由于这两处高差较大，在非支悬挂点就有可能产生上拔力，非工作支产生上拔力就会对上一跨的工作支产生较大的影响，使这处工作支的导线高度和拉出值无法达到设计要求。

1 接触网下锚非支抬高产生上拔力的原理

1.1 确定最低点

接触网作为电气化铁路的关键，其下锚施工的过程对于技术条件具备较高的要求。在接触网承力索和悬挂点存在一定的高度差时，两个悬挂点之间位置较低的一个就有一定概率出现上拔力。

如图1所示，设两点非支抬高点B和接触网下锚点C，当高度差H较大时，假设最低点A不在B与C的跨距之内，根据不等高悬挂受力分析，利用不等高悬挂驰度计算的分解法。

图1 不等高悬挂受力分析

在图1中，B点的左侧斜驰度为FB，跨距为2L1的等高悬挂的一半，由简单等高悬挂的驰度计算公式可得：

以上式中：

g——线索每米自身重力（N/m）；

T——线索张力（N）。

同样，最高点C左侧斜驰度为FC，跨距为2L2等高悬挂点的一半，由可得：

从图1上不难看出，L1为负值，式（6）等号左边为正，所以上式不成立，所以根据L1的正负，可以判断最低点是否在跨距范围内。

①当L1＞0，最低点在跨距L范围内；

②当L1＜0，最低点不在跨距L范围内；

③当L1=0，最低点就在B点。

1.2 下锚上拔力产生的条件

常见的接触网下锚方式包括三种，一是借助承力索和接触线进行的终端下锚；二是在接触网锚段部分固定接触线和承力索的承力索下锚；三是涉及到对锚和下锚两种形式的附加线下锚。

如图2所示，设两点非支抬高点B和接触网下锚点C，那么B点和C点为不等高悬挂，不等高悬挂就会有不等高张力差，我们利用不等高张力差分析B点产生上拔力产生的临界条件。

图2 不等高张力差分析

以上式中：

g——线索每米自身重力（N/m）；

T——线索张力（N）；

H——两点的高差（m）；

f——不等高悬挂斜驰度（m）；

L——两点的跨距（m）。

经推导可知：

①简单链形悬挂产生上拔力的条件为FB≥0，则有

②简单链形悬挂不产生上拔力的条件为FB＜0，则有

1.3 下锚安装的注意事项

当前接触网下锚的施工方式除了人工下锚之外，也可以借助机械下锚。如果第一次下锚失误，要想重新进行调整存在一定的难度。因为如果使用机械进行调整，会占用既有的线路，影响线路正常运行。倘若让人工进行调整，现场施工的危险性会极大地增加。

这种情况之下，下锚安装要做到一次到位。接触网下锚之前，要对锚柱进行加固处理。施工人员要仔细核对工程图纸，检查底板是否符合施工要求，避免施工过程中出现失误导致需要进行多次调整。接触网下锚过程中，要避免锚柱和下锚角钢及螺栓发生触碰。安装下锚角钢时，要保证螺栓的紧固可靠，避免角钢向下滑动。此外，由于接触网是露天设置，所以很容易受到外部环境因素的影响，因此要合理利用张力自动补偿装置，防止补偿绳跳槽或断线事故。倘若要在严寒地区进行接触网下锚施工，接触网下部的混凝土要具备一定的抗冻胀性。

2 分析

接触网网锚下锚都是不等高悬挂，在非工作支处（低悬挂点）就很有可能出现上拔力，我们根据简单链形悬挂不产生上拔力的条件分别计算出不同的跨距L从非支到下锚抬高H为多少时不会产生上拔力。针对电气化铁路接触网不同的线材、张力进行分析。

①线材张力为15kN时，接触网线材每米自重为1.082kg/m，具体线材情况见表1。

表1 铁路接触网线材张力表

当L分别为30m、40m、45m、50m、60m时，根据以上推导得出线材张力为15kN时，非支下锚的抬升量H不产生上拔力的临界值，具体结果见表2。

表2 上拔力临近值表

②线材张力为10kN时，线材每米自重为0.746kg/m，具体线材情况见表3。

表3 线材张力表

当L分别为30m、40m、45m、50m、60m时，根据以上推导得出线材张力为10kN时，非支下锚的抬升量H不产生上拔力的临界值，具体结果见表4。

表4 临界值表

③张力自动补偿装置。

张力自动补偿装置即接触网补偿装置，这一装置安装在下锚处，并且和接触线或承力索相互连接。借助张力自动补偿装置，能够有效维持接触线或承力索的张力恒定。

在我国电气化铁路的发展过程中，常见的张力自动补偿装置主要包括三种：一是滑轮式张力自动补偿装置；二是棘轮式补偿装置；三是弹性张力补偿装置。这三种张力自动补偿装置的优缺点各有不同，因此可以运用在不同的施工情况中。

滑轮式张力自动补偿装置利用不锈钢丝绳和轮槽，以保证其传动效率和机械强度。棘轮式补偿装置是来自于国外的技术，能够避免坠砣的下落。弹性张力补偿装置是近年来发展起来的一种张力自动补偿装置，通过恒张力弹簧片的嵌入，实现张力的补偿。当外部环境发生变化，致使接触线的张力发生变化时，借助弹簧片的张力进行有效的补偿。

④三种常见张力自动补偿装置的性能比较。

由于上述三种张力自动补偿装置在我国电器铁路建设中运用得较为普遍，因此对其进行性能比较，以便在接触网下锚时能够根据不同的施工环境及状况，选择最为适宜的张力自动补偿装置。

就补偿效率而言，这三种张力自动补偿装置有一个共通的特点，就是都使用不锈钢丝绳当做补偿绳，补偿效率都符合接触网施工的要求。就占用空间及景观性而言，滑轮补偿装置的占用空间较大。棘轮式补偿装置由于需要坠砣实现重量的补偿，因此也占据了一定的空间。弹性张力补偿装置由于构成要素较少，只包括补偿器和补偿绳，因此它的占用空间最小。这三种张力自动补偿装置的景观性和其占用空间呈现出正相关的态势，因此弹性张力补偿装置的景观性最强。就防断线性能而言，滑轮式张力自动补偿装置并不具备防断线性能，棘轮式补偿装置的防断线性能较好，弹性张力补偿装置的防断线性能有优前两者。就经济性能而言，受到研发投入及施工要求的影响，弹性张力补偿装置的价格最高，滑轮式张力自动补偿装置的价格最低。

⑤接触网无拉线下锚单支柱的研制。

无拉线下锚单支柱能够很好地满足电气化铁路的施工和环境要求，并且能够保证支持结构的强度和经济性。电气化铁路中的无拉线下锚单支柱改善了传统角钢格构式铁塔和双钢管柱的外形笨重的弊端，而且具有较强的承载能力，能够满足电气化铁路的发展需要。除此之外，无拉线下锚单支柱的钢材利用率较高，能够在降低成本的同时，达到减小污染的作用，具有环保价值。因此，应该加强对于接触网无拉线下锚单支柱的研制，如图3、图4两种形式所示。