淺談解決蘭新客專接觸線高度不平順的方法

1、    淺談解決蘭新客專接觸線高度不平順的方法    摘要：為了解決蘭新客專接觸網(wǎng)首件示范施工中接觸線高度不平順的問題，從施工方法和設(shè)計結(jié)構(gòu)兩方面進行了簡單的分析，并提出了解決方案。通過付諸實施，保證了蘭新客專電力機車高速穩(wěn)定運營的要求。同時，為蘭新客專的運營維護提供了借鑒，為今后類似的設(shè)計提出了建議。關(guān)鍵詞：解決；接觸線；高度；不平順；方法0 引言蘭新客專采用無砟軌道，最高時速為275km/h，接觸網(wǎng)采用簡單鏈形懸掛，裝配結(jié)構(gòu)采用整體式腕臂結(jié)構(gòu)和彈性定位器。相對于普速鐵路，蘭新客專接觸網(wǎng)按照高速鐵路標準進行驗收，誤差允許范圍小、安裝工藝要求高。如何使接

2、觸線高度的平順性達到理想狀態(tài)，是保證蘭新客專電力機車高速穩(wěn)定運營的關(guān)鍵。1 首件評估試驗錨段施工中發(fā)現(xiàn)的問題按照鐵路總公司關(guān)于“四電工程”進行首件評估的要求，選取了柳溝南至石板墩南區(qū)間第70錨段和72錨段進行試驗性施工。軌道精調(diào)完成后，吊弦的計算采用額定張力，按設(shè)計要求不考慮預留馳度。在對第72錨段吊弦布置后，通過激光測距儀測量各定位點及吊弦點的靜態(tài)數(shù)據(jù)抽查情況，見表1。通過表2可以發(fā)現(xiàn)，雖然各主控項目都沒有超標，但是接觸線高度的平順性較差，而且跨中接觸線高度有明顯的負馳度。受電弓的上舉力和高速運行時的加速度對正馳度有一定的補償，而在負弛度時反而會加大負馳度。接觸線的負馳度對電力機車高速運行時

3、的受流及接觸網(wǎng)的使用壽命都是非常有害的。2 接觸線高度不平順的原因分析根據(jù)多年的施工經(jīng)驗，現(xiàn)場施工工藝的控制和吊弦測量計算對接觸線高度的影響較大。因此，按照驗收標準中的相關(guān)規(guī)定，重點對以下兩方面進行了檢查。2.1 從施工工藝方面的檢查（1）逐一檢查定位器的開口，要求500±20mm；（2）逐一檢查腕臂隨溫度的偏移值、吊弦的安裝編號、吊弦的安裝位置誤差、吊弦安裝的垂直度偏差、吊弦的加工制作尺寸誤差；（3）檢查單個墜砣重量和整串墜砣重量與理論重量的差值。經(jīng)檢查，第（1）項、第（2）項均符合設(shè)計和驗收標準的要求。第（3）項超出了驗收標準規(guī)定的“墜砣單塊質(zhì)量允許偏差±3%，整串質(zhì)量

4、允許偏差±1%”的要求，整串墜砣質(zhì)量偏差達到了5%。經(jīng)檢查墜砣的到料情況，原因是該批單塊鐵墜砣的重量全部都偏重。2.2 從吊弦測量計算方面的檢查（1）對激光測距儀、鋼卷尺等測量工具進行比對性校核；（2）逐一對跨距進行測量復核、對承力索高度進行復測；（3）對吊弦計算參數(shù)進行檢查。經(jīng)檢查，第（1）項、第（2）項均符合要求，第（3）項線索的張力采用的是額定張力，對吊弦計算結(jié)果產(chǎn)生影響。（4）為了驗證張力對吊弦計算結(jié)果和安裝結(jié)果的影響程度，便于數(shù)據(jù)對比，仍使用原來的墜砣串。分三種情況進行了計算和現(xiàn)場驗證，驗證結(jié)果如下。承力索采用額定張力，接觸線采用實際張力。結(jié)果與表1基本一致。承力索采用實際

5、張力，接觸線采用額定張力。承力索采用實際張力，接觸線采用實際張力。結(jié)果與第種情況一樣。將表1、表2、表3的數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)：接觸線的張力對計算結(jié)果沒有影響，承力索的張力對吊弦的計算結(jié)果影響很大。利用接觸網(wǎng)計算軟件進行數(shù)據(jù)模擬分析的結(jié)果與實際安裝結(jié)果一致：當承力索額定張力為21kn時，采用實際張力比額定張力大5%時，吊弦1、吊弦2、吊弦3的計算長度分別長6.8mm、14.7mm、18.6mm；采用實際張力比額定張力大1%時，吊弦1、吊弦2、吊弦3的計算長度分別長1.5mm、3mm、3.9mm。2.3 采取的措施及實施后的效果（1）采取的措施。對承力索的墜砣串進行配重，滿足驗收標準±1%

6、的要求。吊弦計算時承力索的張力采用實際張力，接觸線的張力采用額定張力。（2）實施效果。承力索采用實際張力計算吊弦安裝后的抽查結(jié)果見表4。從表4可以發(fā)現(xiàn)，定位點處接觸線普遍比相鄰吊弦點高5mm至7mm，1406#、1418#超過了驗收標準規(guī)定的“定位點兩側(cè)第一吊弦處接觸線高度應等高，相對該定位點的接觸線高度允許偏差±10mm”要求。對試裝的2個錨段進行逐點測量檢查，情況基本一致。經(jīng)過與京滬、哈大等高速鐵路的測量數(shù)據(jù)進行對比，所有的測量結(jié)果中雖然沒有出現(xiàn)驗收標準規(guī)定的“不得出現(xiàn)v字形”的規(guī)定，但是全部都呈倒“v”字形。屬于不正常的現(xiàn)象。3 定位點處接觸線高度偏高的原因分析3.1 彈性定位

7、器的相關(guān)理論參數(shù)根據(jù)廠家提供的彈性定位器的使用說明書，要求定位器靜態(tài)時的開口為450mm，定位器安裝后的開口為500mm，定位器安裝后開口誤差±20mm。3.2 定位器的受力狀態(tài)分析以直線區(qū)段為例，對彈性定位器的受力進行力學分析計算，以定位器為受力單元， 以其受力平衡為前提， 詳細分析其各個力的作用， 確定力的大小和方向。（1）接觸網(wǎng)的設(shè)計參數(shù)。接觸線的高度為5300mm；正定位拉出值為a=250mm；相鄰兩根支柱的拉出值分別為反定位a1=-250mm、a2=-250mm；跨距l(xiāng)1=50m、l2=50m；定位管坡度為0；接觸線線密度q=1.35kg/m；彈性定位器重量gd=3.25k

8、g；定位器長度 l=1200mm；定位器受力后的角度為12°；接觸線的額定張力為t0=25kn；定位器至第一根吊弦距離 ld=5m；定位器的最大限位抬升d=200mm；彈性定位器向上抬升力1.15kg。（2）直線區(qū)段定位器水平分力t1計算。3.3 產(chǎn)生問題的原因分析（1）接觸線額定張力為25kn，呈“之”字形布置，由于接觸線張力的影響，在定位器處產(chǎn)生向上的垂直分力。通過上面的計算可以看出，定位器角度設(shè)計為12°，造成定位點處垂直分力過大，在曲線區(qū)段的作用更明顯。（2）根據(jù)定位器的使用說明書，要求定位器靜態(tài)時的開口為450mm，在定位器安裝后開口為500mm。定位器安裝后對接

9、觸線產(chǎn)生向上的反作用力。3.4解決問題的方法及采取的對策（1）解決問題的方法。如果不改變設(shè)計參數(shù)、不改變定位器的結(jié)構(gòu)，根據(jù)定位器的受力特性，可以從三方面消除定位器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。通過減小拉出值來減小定位器處的水平分力t1；定位器的開口取值按設(shè)計要求的下限，以減小定位器角度；增大第一吊弦距定位點的距離，以增加定位點處向下的垂直分力g。通過現(xiàn)場實際驗證，三種方法同時使用的效果比較明顯。（2）采取的具體對策。腕臂計算和懸掛調(diào)整時拉出值按220mm、承力索高度誤差按-20mm、定位管高度誤差按-20mm；已經(jīng)安裝腕臂的部分，在調(diào)整完成后對每個吊弦點和定位點處的導高進行測量，利用excel表格做成簡易的

10、分析圖，對存在問題的支柱裝配進行調(diào)整；對問題突出的部分定位點，將第1吊弦的位置移到距定位點6m；對進場的定位器逐一進行檢查，保證定位器靜態(tài)時的開口不小于450mm；架線后，腕臂及定位器偏移調(diào)整、吊弦安裝之前，必須先檢查補償是否達標，整改達標后方可進行施工。3.5采取對策后的效果分析（1）靜態(tài)測量的數(shù)據(jù)分析動態(tài)驗收前，用激光測距儀逐點進行靜態(tài)測量，典型結(jié)果見表5。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，采取上述措施后，定位點仍然比相鄰第1吊弦點高，無法完全消除影響，但基本上控制在5mm以內(nèi)。相鄰吊弦高差、相鄰定位點高差、定位點與第一吊弦的高差都在驗收標準允許范圍內(nèi)，而且基本上達到了理想狀態(tài)。（2）動態(tài)試驗結(jié)果根據(jù)

11、蘭新客專烏魯木齊至石板墩南段、石板墩南至蘭州段的動態(tài)試驗報告及弓網(wǎng)受流特性日報，采取上述措施后的甘青公司玉門指揮部管段內(nèi)弓網(wǎng)受流質(zhì)量明顯比其它區(qū)段好，確保了聯(lián)調(diào)聯(lián)試的順利進行，得到了建設(shè)單位和用戶的一致好評。4 結(jié)束語不論是高速鐵路還是普速鐵路，不論是新建還是改建接觸網(wǎng)，為了保證接觸線高度的平順性和良好的弓網(wǎng)關(guān)系，必須嚴格執(zhí)行施工工藝，特別是必須對承力索墜砣串進行稱重，采用實際參數(shù)進行吊弦計算。在動態(tài)驗收前，對吊弦安裝后的效果必須采用激光測距儀逐點測量，最后采用無接觸式檢測方法進行復測，提前消除可疑高差。在蘭新客專運營維護和更新改造時也要嚴格執(zhí)行上述要求。設(shè)計院要考慮對于定位器的結(jié)構(gòu)及拉出值的大小對定位點處接觸線高度的影響，在接觸網(wǎng)平面布置和支柱裝配選型時應分析定位器的受力情況，進行綜合考慮。參考文獻：1 以力學分析計算方法確定接觸網(wǎng)定位器狀態(tài)方式的探討.許建國，紀小軍.鐵道技術(shù)監(jiān)督，2003年第4期.