淺談如何提高接觸網(wǎng)安全及穩(wěn)定性

周升偉 高健 王桂軒 邢西沙

【摘 要】本文簡單介紹了電氣化鐵路中的接觸網(wǎng)的重要性，并從設(shè)備的構(gòu)造、特點等方面進(jìn)行了分析，查找存在的問題并提出了相關(guān)的改進(jìn)措施，達(dá)到提高接觸網(wǎng)安全及穩(wěn)定性的目的。

【關(guān)鍵詞】接觸懸掛;定位裝置;支柱基礎(chǔ)

隨著中國大規(guī)模的新建及改建的電氣化鐵路的增多，而作為電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的主要設(shè)備的接觸網(wǎng)，其性能的優(yōu)劣直接決定著電力機(jī)車受電弓的受流質(zhì)量，最終影響列車的運行速度與安全。現(xiàn)實中接觸網(wǎng)的特殊性主要表現(xiàn)為：露天設(shè)置，無備用性，負(fù)荷的不確定性和移動設(shè)備的不固定性。由于這些特殊性，接觸網(wǎng)故障復(fù)雜而且頻發(fā)。為了解決接觸網(wǎng)的一些常見故障和提高接觸網(wǎng)的性能，本文從接觸懸掛、定位裝置和支柱基礎(chǔ)三個方面進(jìn)行了闡述。

1 接觸懸掛

接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接零件。接觸懸掛通過支持裝置架設(shè)在支柱上，其功用是將從牽引變電所獲得的電能輸送給電力機(jī)車。接觸懸掛的彈性是其質(zhì)量優(yōu)劣的主要標(biāo)志。接觸懸掛的彈性是指懸掛中某一點在受電弓的壓力下，每單位垂直力使接觸線升高的程度。

接觸懸掛彈性的衡量標(biāo)準(zhǔn)：一是彈性的大小，取決于接觸線的張力;二是彈性的均勻程度，它取決于接觸懸掛的結(jié)構(gòu)。為了使接觸懸掛具有良好的彈性，以使受電弓高質(zhì)量地取流，從而提高電力機(jī)車的運行速度，就必須對與懸掛彈性有關(guān)的設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和改革。

改善接觸懸掛彈性及取流：（1）盡量使受電弓對接觸線的壓力不隨受電弓的起伏波動而變化，這就需要從受電弓結(jié)構(gòu)方面研究改進(jìn);（2）使受電弓沿接觸線滑行時接觸點的軌跡，盡可能地近于水平直線。這就要盡量地減小接觸線的馳度，改善接觸懸掛的彈性、性能。改善接觸懸掛的彈性性能，重點應(yīng)在于提高定位點、分段分相、絕緣器、線岔等處的彈性，同時盡量使全線接觸懸掛的彈性均勻一致，有條件的話可以采用雙鏈形接觸懸掛和其他辦法。

改善接觸網(wǎng)彈性的措施很多，但由于有些辦法改造難度大，投資高，不適合我國的國情，基于我國的接觸懸掛的現(xiàn)狀，對于提高接觸懸掛的彈性，本文僅介紹采用帶彈性吊弦的接觸懸掛。

我國電氣化鐵道大多采用簡單鏈形懸掛，這種懸掛型式在定位點處易產(chǎn)生硬點，受電弓在跨距中間和定位點處的導(dǎo)線抬高量相差較大，整個跨距內(nèi)的接觸網(wǎng)彈性不均勻，高速行車時受電弓離線、拉弧現(xiàn)象比較明顯。根據(jù)資料顯示簡單鏈形懸掛彈性的非均勻度，在靜態(tài)情況下為25%，動態(tài)情況下為28%，而這些遠(yuǎn)大于10% 的非均勻度是不適合高速行車要求的（國外高速鐵路接觸網(wǎng)的彈性非均勻度標(biāo)準(zhǔn)為不大于10%）。根據(jù)國外比較成熟的經(jīng)驗，電氣化水平較高的國家均采用帶彈性吊弦的接觸懸掛，這種懸掛型式在支柱處的彈性可達(dá)到跨中的90%，從而可以使非均勻度小于10%。低于10%的非均勻度是高速鐵路接觸網(wǎng)所追求的目標(biāo)。所以必須從改善彈性的非均勻度人手，將現(xiàn)有的簡單鏈形懸掛改為帶彈性吊弦的鏈形懸掛，從而使整個跨距內(nèi)彈性趨于均勻。

2 定位裝置

定位裝置包括定位管和定位器，其功用是固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。

因腕臂定位環(huán)斷裂后定位管（器）脫落低于接觸線以及定位環(huán)斷裂后接觸線失去定位使拉出值發(fā)生變化造成的弓網(wǎng)事故屢見不鮮。這類事故一般發(fā)生在定位偏移量大、偏轉(zhuǎn)活動頻繁的錨段關(guān)節(jié)處以及曲線內(nèi)側(cè)反定位和靠近錨段關(guān)節(jié)反定位的腕臂定位環(huán)處。接觸網(wǎng)運行時間越長，這類事故的發(fā)生就越頻繁。

腕臂定位環(huán)斷裂的現(xiàn)象96%均發(fā)生在錨段關(guān)節(jié)處的非支反定位、曲線內(nèi)側(cè)支柱反定位和靠近錨段關(guān)節(jié)反定位處。造成以上部位定位鉤環(huán)經(jīng)常斷裂及環(huán)鉤脫離的原因除部分屬材質(zhì)問題外，95%以上的是定位處的定位鉤與定位環(huán)之間一直處于非正常的受壓狀態(tài)造成的。當(dāng)定位管受力偏轉(zhuǎn)時，由于壓力作用使定位環(huán)根部將對定位鉤頂部產(chǎn)生一個摩擦阻力，此時定位環(huán)頂部的點將同時受到定位環(huán)根部側(cè)緣給它的推力的作用，其大小與相等且與定位環(huán)所受壓力成正比。推力將使定位環(huán)頂部產(chǎn)生一個以定位環(huán)根部為軸心的轉(zhuǎn)動扭矩。該扭矩將使定位環(huán)以定位環(huán)根部內(nèi)緣的點為支點發(fā)生一定程度彎曲，其彎曲程度與定位環(huán)所受壓力大小及定位管偏轉(zhuǎn)角度有關(guān)。同時，當(dāng)定位管偏轉(zhuǎn)角度較大時，定位環(huán)很容易從定位鉤的開口處擠出而使定位鉤失去固定。為防止以上事故的發(fā)生，本文采取的措施是：用靈活偏轉(zhuǎn)且各零部件之間的連接沒有開口的新零件取代反定位處的腕臂定位環(huán)，以減少故障，增加它的穩(wěn)定性。

3 支柱基礎(chǔ)

支柱與基礎(chǔ)用以承受接觸懸掛、支持和定位裝置的全部負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。

隨著電氣化鐵道的運營，接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)長期遭受環(huán)境和列車載荷的反復(fù)作用，并由于線路路基修建以及電氣化改造時受經(jīng)濟(jì)條件、施工質(zhì)量的限制和影響，接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)存在著一些影響安全供電的潛在隱患。如支柱基礎(chǔ)下沉、支柱基礎(chǔ)邊坡滑塌等。接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)病害的存在，直接影響了接觸網(wǎng)檢修質(zhì)量的穩(wěn)定性，加重了接觸網(wǎng)養(yǎng)護(hù)維修工作質(zhì)量，也縮短了支柱所掛接觸網(wǎng)維護(hù)周期。作為一項影響安全供電的潛在重要隱患予以充分重視并加以研究。為此本文提出以下三個建議：

（1）改造支柱基礎(chǔ)底部。在既有營運線上施工改造，這項措施工程量大，在支柱基礎(chǔ)下沉量大的情況下才可采用，否則盡量不動支柱基坑基礎(chǔ)。采用這種整治辦法，主要用于以下幾種情況：1）分層夯實基坑底部土質(zhì)，提高基坑下基床密實度;2）采用漿砌一定厚度片石，甚至澆筑一定強(qiáng)度的鋼筋混凝土法，加固支柱基礎(chǔ)基底。

（2）整治電化改造所遺留支柱基礎(chǔ)工程質(zhì)量問題以及因支柱上部接觸網(wǎng)縱向受力不均引起的支柱基礎(chǔ)偏斜，按不同情況，可采用檢調(diào)接觸網(wǎng)支柱附加懸掛、支持定位裝置等方式改善支柱縱向受力、橫向受力情況，再進(jìn)行支柱基礎(chǔ)的扶正、加固措施。

（3）對于早期出現(xiàn)的支柱基礎(chǔ)沉陷，在不影響接觸網(wǎng)安全供電的情況下，可采用做好加固措施后，用混凝土澆筑成砼橫臥板的方法進(jìn)行綜合整治，現(xiàn)澆鋼筋混凝土橫臥板面積大小、厚度、數(shù)量可根據(jù)支柱周圍土體條件以及基礎(chǔ)外載荷情況決定，達(dá)到增強(qiáng)支柱基礎(chǔ)穩(wěn)定性，以防支柱基礎(chǔ)的繼續(xù)沉陷。

4 總結(jié)

接觸網(wǎng)是一種特殊的供電線路，根據(jù)其特有的特點，以及對高速、穩(wěn)定的要求，本文通過對接觸網(wǎng)各部分的認(rèn)識以及對現(xiàn)存問題的建議，希望可以提高接觸網(wǎng)的運行安全性和可靠性，以適應(yīng)大規(guī)模、高速鐵路的需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].西南交通大學(xué)出版社，2003.

[2]吉鵬霄.電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：薛俊歌]