接觸網(wǎng)張力補(bǔ)償裝置探討

接觸網(wǎng)張力補(bǔ)償裝置探討【摘要】介紹了電氣化鐵道接觸網(wǎng)4種類型的張力補(bǔ)償裝置，并對(duì)國(guó)內(nèi)使用較多的4種成熟產(chǎn)品，從組成結(jié)構(gòu)、工作性能和運(yùn)營(yíng)使用情況三方面進(jìn)行了對(duì)比性的說明探討?！娟P(guān)鍵詞】電氣化;接觸網(wǎng);補(bǔ)償裝置電氣化鐵道接觸網(wǎng)通常在錨段的兩端設(shè)置張力補(bǔ)償裝置，張力補(bǔ)償裝置可以用來自動(dòng)調(diào)節(jié)接觸線或承力索的張力。當(dāng)溫度變化時(shí)，線索由于熱脹冷縮會(huì)出現(xiàn)伸長(zhǎng)或縮短，張力補(bǔ)償裝置能夠隨著線索的長(zhǎng)度變化自動(dòng)調(diào)整線索的張力。目前國(guó)內(nèi)外接觸網(wǎng)系統(tǒng)使用的張力補(bǔ)償裝置，主要有重力補(bǔ)償裝置、彈力補(bǔ)償裝置、液氣補(bǔ)償裝置和機(jī)電補(bǔ)償裝置四大類型。重力補(bǔ)償裝置主要是利用輪軸、滑輪、滑輪組等機(jī)械原理將，墜砣重力放大傳導(dǎo)到接觸網(wǎng)上，保持接觸網(wǎng)張力趨于恒定，主要產(chǎn)品有棘輪補(bǔ)償裝置、內(nèi)置式棘輪補(bǔ)償裝置、滑輪補(bǔ)償裝置和鼓輪補(bǔ)償裝置。彈力補(bǔ)償裝置主要利用彈性形變?cè)黹_發(fā)研制而成，主要產(chǎn)品有變張力彈簧補(bǔ)償裝置和恒張力彈簧補(bǔ)償裝置。液氣補(bǔ)償裝置是用汽缸中氣體和液體的體積變化來控制接觸網(wǎng)的張力。機(jī)電補(bǔ)償裝置是通過一個(gè)電驅(qū)動(dòng)軸來補(bǔ)償溫度變化引起的接觸網(wǎng)懸掛長(zhǎng)度變化而產(chǎn)生的張力變化。由于目前鼓輪補(bǔ)償裝置和液氣補(bǔ)償裝置在產(chǎn)品性能和安裝維護(hù)等方面都明顯趨于劣勢(shì)，國(guó)內(nèi)電化線路基本已經(jīng)不再采用；變張力彈簧補(bǔ)償裝置僅在日本個(gè)別線路使用過，國(guó)內(nèi)沒有引進(jìn)使用；機(jī)電補(bǔ)償裝置僅在德國(guó)試驗(yàn)使用，產(chǎn)品沒有投入運(yùn)營(yíng)使用。本文僅分別對(duì)國(guó)內(nèi)比較常用的四種補(bǔ)償裝置，從組成結(jié)構(gòu)、工作性能和運(yùn)營(yíng)使用情況三方面進(jìn)行說明和探討。1.棘輪補(bǔ)償裝置1.1組成結(jié)構(gòu)棘輪補(bǔ)償裝置主要由棘輪本體、下錨底座、墜砣限制架、墜砣、斷線制動(dòng)裝置等部分組成。棘輪本體是棘輪補(bǔ)償下錨裝置的核心部件，主要功能是將墜砣的重力通過輪軸原理放大，并傳導(dǎo)到接觸網(wǎng)線索上；下錨底座一般固定在下錨支柱或隧道壁上，用于起到鏈接、支撐和固定棘輪本體的作用；墜砣限制架用于限制墜砣動(dòng)作，防止墜砣風(fēng)擺和扭轉(zhuǎn)；墜砣一般分為鐵墜砣和混凝土墜砣兩種類型，可為棘輪補(bǔ)償裝置持續(xù)提供重力；斷線制動(dòng)裝置能夠縮小接觸網(wǎng)事故范圍，快速回復(fù)運(yùn)營(yíng)使用。1.2工作性能1.2.1棘輪補(bǔ)償裝置的工作張力：一般為0～45KN，能夠滿足目前任意接觸網(wǎng)張力需求。1.2.2棘輪下錨補(bǔ)償裝置的破壞荷重：不小于工作荷重的3倍。1.2.3傳動(dòng)效率：墜砣上升和下降時(shí)一般都不小于97%，能夠很好保持接觸網(wǎng)張力恒定要求。1.2.4傳動(dòng)比：1:3。1.2.5補(bǔ)償距離：一般不小于1250mm，補(bǔ)償距離可以根據(jù)需求調(diào)整，能夠滿足個(gè)別超大錨段補(bǔ)償距離需求。1.2.6斷線制動(dòng)時(shí)間：一般不大于200ms，能夠有效控制墜砣向下墜落，對(duì)接觸網(wǎng)的沖擊。1.2.7補(bǔ)償裝置的耐疲勞次數(shù)：20000次以上。1.3運(yùn)營(yíng)使用情況優(yōu)點(diǎn)：棘輪補(bǔ)償裝置是目前最普遍應(yīng)用的一種張力補(bǔ)償裝置，發(fā)展起步較早，運(yùn)營(yíng)使用經(jīng)驗(yàn)比較豐富，產(chǎn)品工作性能良好而且穩(wěn)定，價(jià)格適中。不足之處：占用空間位置較大，混凝土墜砣易風(fēng)化，安裝維修比較復(fù)雜，景觀效果一般。2.內(nèi)置式棘輪補(bǔ)償裝置2.1組成結(jié)構(gòu)內(nèi)置式棘輪補(bǔ)償裝置主要由棘輪本體、下錨底座、鉛墜砣、內(nèi)置導(dǎo)向系統(tǒng)和斷線制動(dòng)裝置等部分組成。棘輪本體是棘輪補(bǔ)償下錨裝置的核心部件，主要功能是將墜砣的重力通過輪軸原理放大，并傳導(dǎo)到接觸網(wǎng)線索上；下錨底座一般固定在C型下錨支柱上，用于起到鏈接、支撐和固定棘輪本體的作用；鉛墜砣可為棘輪補(bǔ)償裝置持續(xù)提供重力；內(nèi)置導(dǎo)向系統(tǒng)主要是導(dǎo)向和傳導(dǎo)鉛墜砣重力的作用；斷線制動(dòng)裝置能夠縮小接觸網(wǎng)事故范圍，快速回復(fù)運(yùn)營(yíng)使用。2.2工作性能2.2.1棘輪補(bǔ)償裝置的工作張力：一般為0～25KN。2.2.2棘輪下錨補(bǔ)償裝置的破壞荷重：不小于工作荷重的3倍。2.2.3傳動(dòng)效率：墜砣上升和下降時(shí)一般都不小于97%，能夠很好保持接觸網(wǎng)張力恒定要求。2.2.4傳動(dòng)比：1:3。2.2.5補(bǔ)償距離：一般不小于1250mm，補(bǔ)償距離可以根據(jù)需求適當(dāng)調(diào)整。2.2.6斷線制動(dòng)時(shí)間：一般不大于200ms，能夠有效控制墜砣向下墜落，對(duì)接觸網(wǎng)的沖擊。2.2.7補(bǔ)償裝置的耐疲勞次數(shù)：20000次以上。2.3運(yùn)營(yíng)使用情況優(yōu)點(diǎn)：整體美觀、簡(jiǎn)潔能夠有效的解決架空接觸網(wǎng)和城市景觀相協(xié)調(diào)的問題，產(chǎn)品工作性能良好而且穩(wěn)定。不足之處：新產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)使用經(jīng)驗(yàn)較少，安裝維修較復(fù)雜，使用鉛墜砣價(jià)格比較昂貴，重金屬鉛易對(duì)環(huán)境造成污染需妥善保存。3.滑輪補(bǔ)償裝置3.1組成結(jié)構(gòu)滑輪補(bǔ)償裝置主要由滑輪組（1:3或1:2）、下錨底座、墜砣限制架、墜砣等部分組成?；喗M是滑輪補(bǔ)償下錨裝置的核心部件，主要功能是將墜砣的重力通過滑輪組放大，并傳導(dǎo)到接觸網(wǎng)線索上；下錨底座一般固定在下錨支柱或隧道壁上，用于起到鏈接和固定滑輪組的作用；墜砣限制架用于限制墜砣動(dòng)作，防止墜砣風(fēng)擺和扭轉(zhuǎn)；墜砣一般分為鐵墜砣和混凝土墜砣兩種類型，可為滑輪補(bǔ)償裝置持續(xù)提供重力。3.2工作性能3.2.1滑輪補(bǔ)償裝置的工作張力：一般為0～30KN。3.2.2滑輪下錨補(bǔ)償裝置的破壞荷重：不小于工作荷重的3倍。3.2.3傳動(dòng)效率：墜砣上升和下降時(shí)一般都不小于97%，能夠很好保持接觸網(wǎng)張力恒定要求。3.2.4傳動(dòng)比：1:2或1:3。3.2.5補(bǔ)償距離：由墜砣的上下自由移動(dòng)空間決定，補(bǔ)償距離可以根據(jù)需求調(diào)整，能夠滿足個(gè)別超大錨段補(bǔ)償距離需求。3.2.6斷線制動(dòng)時(shí)間：無斷線制動(dòng)功能。3.2.7補(bǔ)償裝置的耐疲勞次數(shù)：20000次以上。3.3運(yùn)營(yíng)使用情況優(yōu)點(diǎn)：發(fā)展起步較早，運(yùn)營(yíng)使用經(jīng)驗(yàn)比較豐富，產(chǎn)品工作性能良好而且穩(wěn)定，價(jià)格較低，安裝維修比較簡(jiǎn)單。不足之處：沒有斷線制動(dòng)裝置，占用空間位置較大，混凝土墜砣易風(fēng)化，景觀效果一般。4.彈簧補(bǔ)償裝置4.1組成結(jié)構(gòu)彈簧補(bǔ)償裝置主要由儲(chǔ)能組件、承錨角鋼、制動(dòng)裝置、鎖定裝置、刻度盤、漸開輪等部分組成。儲(chǔ)能組件是彈簧補(bǔ)償裝置的核心部件，內(nèi)部設(shè)置平面渦卷彈簧，主要功能是為補(bǔ)償裝置提供持續(xù)的張力；承錨角鋼一般固定在下錨支柱或隧道壁上，用于鏈接和固定儲(chǔ)能組件；制動(dòng)裝置能夠縮小接觸網(wǎng)事故范圍，快速回復(fù)運(yùn)營(yíng)使用；鎖定裝置用于鎖定儲(chǔ)能組件，工作時(shí)即解除鎖定；刻度盤用于觀察工作行程刻度，便于安裝和檢修；漸開輪面的作用是與平面渦卷彈簧搭配組合確保補(bǔ)償裝置輸出恒定的張力。4.2工作性能4.2.1彈簧補(bǔ)償裝置的工作張力：一般為0～25KN。4.2.2彈簧補(bǔ)償裝置的破壞荷重：不小于工作荷重的3倍。4.2.3傳動(dòng)效率：不小于97%，能夠很好保持接觸網(wǎng)張力恒定要求。4.2.4補(bǔ)償距離：0～1300mm或0～2000mm兩種，可滿足不同長(zhǎng)度接觸網(wǎng)錨段補(bǔ)償要求。4.2.5斷線制動(dòng)時(shí)間：低于200ms。4.2.6補(bǔ)償裝置的耐疲勞次數(shù)：20000次以上。4.3運(yùn)營(yíng)使用情況優(yōu)點(diǎn)：沒有墜砣體積較小占用空間小，外形設(shè)計(jì)比較美觀美觀、簡(jiǎn)潔，產(chǎn)品工作性能良好而且穩(wěn)定，安裝操作簡(jiǎn)單，維修工作量少。不足之處：新產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)使用經(jīng)驗(yàn)較少，價(jià)格較高，工作張力較小，不適用于大張力接觸網(wǎng)系統(tǒng)。5.工程建議方案從上述的介紹和分析中可以發(fā)現(xiàn)，這四種接觸網(wǎng)張力補(bǔ)償，選型時(shí)建議參照以下幾點(diǎn)建議：5.1滿足接觸網(wǎng)功能使用要求對(duì)于簡(jiǎn)單鏈型懸掛或簡(jiǎn)單彈性鏈型懸掛，建議選用帶有斷線制動(dòng)裝置的設(shè)備，對(duì)于大于25KN的大張力接觸網(wǎng)系統(tǒng)建議選用棘輪補(bǔ)償裝置。5.2滿足景觀