接触网大修更换承力索时解决平腕臂（斜腕臂）偏移问题及值控制

卢卫东

（中国铁路成都局集团有限公司贵阳北供电段贵州贵阳550002）

摘要：从接触网大修工程中更换承力索施工当中，总结出影响承力索倒接后b值控制以及平腕臂（斜腕臂）发生偏移的因素，并找到了解决办法。对类似大修换线施工和新建电气化铁路线承力索架设提供了思路和方法。

关键词：接触网；b值；平腕臂（斜腕臂）偏移；施工

1.引言

在接触网大修工程中承力索倒接后平腕臂（斜腕臂）发生偏移以及承力索坠砣值不能达到标准是长期以来亟待解决的问题。通常在进行承力索倒接时，一般是在倒新承力索时，平腕臂（斜腕臂）向中锚方向偏一些，坠砣在承力索倒接放线前提升1.5m～2m的高度。此种方法没有对承力索倒接过程中承力索的线胀系数、线索弹性延伸、线索蠕动等一些变化量的产生进行定性分析和定量计算，其结果直接导致承力索倒接后，腕臂和定位偏移过大，从而使接触网几何参数发生变化，在参数超出极限值后将导致机车受电弓刮弓、钻弓等事故，严重情况下将影响整个锚段接触网设备的运行状况，这时需调整平腕臂（斜腕臂）和坠砣b值，大大影响了有限天窗时间。

要解决这一问题，首先应明确承力索在倒接过程中影响平腕臂（斜腕臂）偏移和影响b值的因素，以及在倒替后的环境变化对承力索的影响等。

2.影响值的几个因素

2.1新线延伸量对值的影响

《铁路电力牵引供电施工规范》（TB10208—98）5.9.8条规定，未经超拉的新铜承力索延伸率为4×10-4～7×10-4（取5×10-4），则承力索延伸量：

（1）

反映到值变化为：

（2）

其中，为滑轮传动比。

2.2曲线区段线长度变化量

在曲线区段，由于曲线力的作用，新旧承力索会产生一段水平距离，在倒承力索后会对值产生一定影响。如图1。

图1曲线段线索长度变化示意图

其中，为曲线半径；为新承力索倒接后的状态；为新承力索倒接前的状态。为倒接前后的水平距离。

由图得：

则新承力索在倒承力索后的长度变化量

其中，（3）

则（4）

通过补偿反映到值变化

即：（5）

其中值的产生是由于线索所受曲线力而形成，可作如下近似计算。

图2值近似计算示意图

（6）

根据上式可计算的近似值，根据曲线半径不同和实际情况（小曲线半径）值在100mm～200mm范围内变化。

2.3标准值差

这里引入一个标准值差的概念，即在更换承力索施工前，坠砣原值可能不是安装曲线上的标准值，该标准值与现有值之差即为标准值差，记为。可对应承力索型号查出相应条件下的标准值，则：

（7）

2.4绝缘子对齐后值变化

在接触网大修利用封锁点进行承力索更换施工中，往往绝缘子不能一次性对齐，需另外调整，调整值记为。在施工前可参照原有绝缘子错位数值进行计算，其中为传动比，那么：

（8）

以接触线下锚绝缘子为参照，若承力索下锚绝缘子向中锚方向错位，值为“+”，反之为“-”。

3.承力索更换调整

3.1承力索更换值变化量计算

综合本文2节所述影响承力索值的几个因素，可得出值变化总量，即：

直线区段（9）

曲线区（10）

3.2几种情况

以接触线下锚绝缘子为参照，承力索下锚绝缘子向中锚方向错位情况下：如果补偿滑轮间距a值过小（一般不小于1500mm），可以不考虑上下绝缘子错位的影响，仅考虑滑轮间距a值；如果在绝缘关节区段，则只考虑转换柱处承力索相对接触线绝缘子错位的数值来计算对值的影响；如果承力索绝缘子和接触线绝缘子错位过多（大于600mm），可暂不考虑绝缘子错位对值的影响，可在坠砣可升降的范围内（保证，值）考虑将错位适当减少，然后重做回头以对齐绝缘子。

4.平腕臂（斜腕臂）偏移问题的解决

在新承力索架设完成，起锚侧和落锚侧坠砣受力后，如果倒替承力索时按照原来位置倒替的承力索，那么平腕臂（斜腕臂）会从中锚位置分别偏向起锚和落锚侧，且偏移量会沿起锚、落锚侧逐渐增大。造成平腕臂（斜腕臂）偏移的原因综合起来有以下几点：线索的蠕动；线索弹性延伸；新线线胀系数；施工温度；承力索所受张力变化和负载变化后引起的弛度变化。其中，线索的弹性伸长和受外部环境影响所致，即温度变化影响，以及新线延伸影响都不属于施工现场所能控制范围。那么解决平腕臂（斜腕臂）偏移问题应该从承力索负载和张力变化入手。

4.1有载承力索张力和无载承力索张力计算

4.1.1有载承力索张力计算

按照链型接触悬挂的计算理论，对当量跨距内的接触悬挂，当外部环境条件由一种状态变化到另一种状态后，引起线索总长度的变化量为：

（11）

由于此变化是由于弹性伸长（缩短）、温度变化、新线延伸所引起，即：

（12）

那么：

（13）

亦即：

（14）

此式为有载承力索的张力普遍方程。

式中、——待求、起始状态下的承力索的跨中弛度（m）；

、——待求、起始状态下的承力索张力（KN）；

、——待求、起始状态下链型悬挂的换算负载（KN/m）；

、——待求、起始状态下链型悬挂的换算张力（KN）；

、——待求、起始状态下的温度（°C）；

——承力索弹性系数（GPa）；

——计算截面积（mm2）；

——线索的膨胀系数（1/°C）；

——新线延伸系数（0≤≤1）；

——新线延伸率。

式（14）中的、及、分别为承力索计算条件下及起始条件下的换算负载和换算张力，其值为：

；（15）

；（16）

式中、——承力索待求、起始条件下合成负载（KN/m）；

——无冰，无风时承力索总负载（KN/m）；

——在温度下承力索的张力（KN）；

——接触线张力（KN）；

式（15）、（16）中的值，表示接触悬挂的结构特征，称为结构系数，用下式确定：

（17）

式中，为由悬挂点到最近的简单支柱吊弦间的距离（m）。

4.1.2无载承力索张力计算

对于全补偿链型悬挂的承力索架线，可设：（已知量，无载承力索的自重负载，KN/m）；（未知量，无载承力索的架线张力，KN）；（未知量，无载承力索的架线温度，°C）。设起始条件：（已知量，接触悬挂合成自重负载，KN/m）；（已知量，承力索的额定张力，KN）；（已知量，平均温度°C）。

那么，式（14）可写成：

（18）

该式为无载承力索的张力普遍方程。其物理意义为：悬挂在当量跨距间的承力索，由于负载、温度、张力等变化引起该跨距线索的变化，从而使承力索弛度发生变化。

4.2平腕臂（斜腕臂）偏移量计算

若架线即倒承力索，则应综合弹性伸长和新线延伸对平腕臂（斜腕臂）偏移的影响。此时平腕臂（斜腕臂）的偏移量应以中心锚结为始点，向两个下锚方向逐跨计算，即：

（19）

4.3平腕臂（斜腕臂）偏移对值的影响

由于上述所有计算中均考虑到线索的延伸，反映到值由下式确定：

（20）

式中——坠砣底部至基础面高度（m）；

——补偿滑轮传动比；

——半个锚段长度（m）；

5.结语

本文所分析值的控制与承力索架设过程是相关的，如线路情况、线索延伸、施工当量温度，绝缘子对齐情况等以及平腕臂（斜腕臂）偏移等。但是，影响值的主要因素还是在于承力索架设过程中的一些因素，如果是放线即倒承力索，根据式（19）可计算出每一跨平腕臂（斜腕臂）的偏移量，那么在倒承力索的时候，可将平腕臂（斜腕臂）向偏移的反方向偏移计算值，这样即可保证在放线后倒承力索不会偏移。也可采取对平腕臂（斜腕臂）挂装放线滑轮，防止平腕臂（斜腕臂）偏移后不能及时校正。在平腕臂（斜腕臂）悬挂放线滑轮时，直线区段可间隔一根支柱进行悬挂放线滑轮，曲线区段需每根支柱进行悬挂放线滑轮。

在1996年7月至2016年5月在贵阳供电段接触网大修换线工程施工中，我单位在进行承力索更换施工时按照本文所述在承力索倒接后解决了值的控制和平腕臂（斜腕臂）偏移问题，对今后类似工程和新建线路承力索架设提供了思路和方法。

参考文献：

[1]《铁路电力牵引供电施工规范》（TB10208—98）。

[2]《电气化铁道施工手册-接触网》（中国电气化局集团第一工程有限公司主编）。

[3]《成都铁路局接触网作业指导书》（供函﹝2013﹞54号）。

[4]《铁路通信、信号、电力、电力牵引供电工程施工安全技术规程》（中华人民共和国铁道部发布）TB10306-2009、j949-2009。

作者简介：

卢卫东（1973年11月），男，籍贯：贵州省贵阳，技术员，贵阳北供电段接触网技术科