杭長高鐵彈性吊索動態相磨問題分析及對策研究

馬時達 中國鐵路上海局集團有限公司杭州供電段

彈性吊索是高速鐵路彈性鏈形懸掛的重要特征和關鍵組成，主要作用是改善定位點處接觸線彈性，從而減小接觸網彈性不均勻系數，以保證列車高速運行時良好的弓網動態性能和取流質量。

杭長高鐵設計時速為350 km/h, 接觸網采用全補償彈性鏈形懸掛。在運行過程中發現，杭長高鐵彈性吊索與相鄰線索、腕臂結構存在動態相磨問題。本文先是對杭長高鐵彈性吊索動態相磨問題進行梳理歸納，列出彈性吊索的相關技術標準進行比對，接著從設計和施工兩方面分析動態相磨的原因，然后根據不同相磨情況提出處理方案，最后從科學運行維護的角度給出建議，以滿足高鐵供電安全可靠的需求。

1 彈性吊索運行工況分析

杭長高鐵在運行中存在彈性吊索與定位管吊線、平腕臂、承力索座吊鉤等接觸網結構相磨的情況。具體情況如下：

圖1 彈吊磨損嚴重

（1）彈性吊索磨損嚴重，共8 處，2 處在隧道內關節內(諸暨至義烏區間S106#、S149#），6 處在隧道外關節內。其中4 處彈吊掛進承力索座定位鉤、3 處與承力索座相磨、1 處與斜拉線相磨（見圖1）。

（2）空間距離小于50 mm 共42 處，都有動態相磨的痕跡，詳見表 1、圖 2、圖 3。

表1 不同彈吊相磨類型

圖2 彈吊與承力索座鉤間距45 mm

圖3 彈吊與定位管支撐間距30 mm

（3）空間距離大于（含）50 mm 且小于 100 mm 共 173 處，其中有動態相磨的痕跡41 處，大部分是和承力索座拉線定位鉤或平腕臂有磨痕（見圖4）。

圖4 彈吊與平腕臂間距60 mm 有磨痕

（4）空間距離大于等于100 mm 且有動態相磨痕跡的有4處（見圖 5、圖 6）。

圖5 彈吊與平腕臂距離100 mm

圖6 彈吊與承力索座鉤距離110 mm

2 彈吊相關技術標準

2.1 設計標準

杭長高鐵設計目標速度值為350 km/h，正線接觸網采用彈性鏈型懸掛，正線承力索型號為JTMH120，額定張力23 kN；正線接觸線型號為CTMH150,額定張力為28.5 kN；彈性吊索型號為JTMH35，額定張力為3.5 kN，設計要求第一吊弦距離懸掛點6 m 以下的彈性吊索長度為18 m，6 m 及以上的彈性吊索長度為22 m。接觸懸掛導高5 300 mm，中間柱結構高度1 600 mm，中間柱標準拉出值為＋200、－300 交錯布置。

2.2 規程規范相關規定

（1）《高速鐵路電力牽引供電工程施工質量驗收標準》（TB10758-2010）驗標要求：“定位管吊線應順直，任何情況下定位管吊線與另外一支接觸懸掛線索的空間距離不得小于100 mm”。

（2）《高速鐵路接觸網運行維修規則》（TG/GD124-2015）維規要求“設計極限溫度下，兩懸掛各部分（包括零部件）之間的距離應保持50mm 以上”。

（3）《高速鐵路電力牽引供電工程細部設計和工藝質量標準》（Q/CR 9523-2018）細部設計要求：“定位管吊線應順直受力，定位管吊線與彈性吊索間隙大于100 mm”。

3 彈吊動態相磨原因分析

彈性吊索與其它接觸網部件動態相磨可分為兩大類：一是彈性吊索垂直方向與接觸網零部件相磨，包括與承力索座、平腕臂等；二是彈性吊索水平方向與吊線、定位管支撐相磨。將現場彈性吊索測量數據與相關技術標準對比可知，彈性吊索位置偏差是造成動態相磨的重要原因，下面分別從設計和施工兩方面分析彈性吊索位置偏差的原因。

3.1 設計方面

按照設計給出的彈性吊索相關參數計算彈吊與相鄰接觸網零部件的距離是否滿足規范要求。以直線中間柱定位時彈性吊索，結構高度 1 600 mm，拉出值＋200 mm、－300 mm，平均跨距48 m，彈性吊索長度18 m，第一吊弦6 m，彈吊張力3.5 kN 為例，分析標準中間柱定位的彈性吊索位置。

根據平面模擬，彈性吊索水平偏移承力索座處承力索中心的距離一般為94 mm，一般來說為遠離定位管吊線方向（見圖 7）。

圖7 典型中間柱時彈性吊索水平偏移示意圖

通過采用腕臂吊弦預配軟件計算，第一吊弦長度為1.25 m，因此基本確定承力索至彈性吊索的垂直距離為0.35 m。空間關系如圖8。

圖8 正、反定位情況下彈吊與接觸網零部件相對位置關系

通過以上計算和作圖，標準中間柱時彈性吊索與接觸網其他零部件直接的距離可控制在不小于140 mm。在關節中，由于結構高度不同，存在一定差異，但基本可保證彈性吊索距離其它零部件的距離不小于100 mm。因此，設計參數是滿足規范要求的。

3.2 施工方面

彈性吊索作為彈性鏈型懸掛的主要構件，其施工有著以下的主要特點：

（1）彈性吊索的張力較難確定與控制，其張力的正確與否受到吊弦測量、彈性吊索預制、施工偏差等各方面因素累積疊加的影響，現場施工調整的難度較大。

（2）為了保證接觸網懸掛調整的精確，使得彈性吊索的初安裝和后繼安裝必須對施工工序有著嚴格的要求。

（3）對施工精度要求較高。施工單位在彈性鏈型懸掛的吊弦預配計算過程中，承力索、接觸線及彈性吊弦張力均按照標準值進行設置。在施工現場由于各種張力的偏差（如承力索張力、彈吊張力等）、拉出值誤差等，均會造成彈性吊索實際位置與理論位置產生偏差，另一個原因是施工單位吊弦預配計算未對彈性吊索位置進行按實校驗。

4 彈吊不同動態相磨情況的處理方案

根據現場數據，彈性吊索與接觸網零部件動態互磨時，靜態距離均小于100 mm，因此將彈性吊索與其它零部件的空間距離控制在不小于100 mm 的前提下，基本可消除動態互磨的情形。

4.1 彈性吊索垂直方向磨平腕臂或承力索座

在彈性吊索張力固定的情況下，要想增大彈性吊索與平腕臂和承力索座之間的距離，從接觸懸掛立面圖上可知，需要相應增加彈性吊索的長度。

通過吊弦計算軟件模擬，在標準懸掛（中間柱：結構高度1 600 mm，拉出值＋200 mm、－300 mm，平均跨距 48 m，第一吊弦6 m，彈吊張力3.5 kN；中心柱：直線5 跨關節）情況下，分別計算18 m 和22 m 彈性吊索中間柱、中心柱吊弦長度，通過吊弦長度的變化反映彈性吊索的位置。典型計算值如表2、表3。

表2 不同長度彈性吊索中間柱及中心柱吊弦長度（單位：m）

表3 18 m、22 m 彈性吊索中間柱及中心柱吊弦長度變化（單位：mm）

根據以上數據分析可得：

（1）中間柱彈性吊索長度由18 m 改為22 m 時，懸掛點兩側降低130 mm 左右，第一吊弦之外整體降低20 mm 左右。

（2）關節中心柱彈性吊索長度由18 m 改為22 m 時，安裝彈性吊索處降低90 mm 左右，無彈吊方向高度變化很小。

4.2 彈性吊索水平方向磨定位管吊線或支撐

根據作圖模擬，在結構高度1 600 mm 標準定位情況下，將定位管上吊線鉤向定位器底座方向移動200 mm，可將定位管吊線調整遠離彈性吊索25 mm（見圖9）。

圖9 正、反定位情況下彈吊與接觸網零部件相對位置關系

4.3 取消彈吊

取消彈吊可解決互磨問題，但犧牲了接觸網的動態平順性能，局部增大了彈性不均勻度，不建議采用此種方式，對于個別點因結構高度過小，無法安裝更長的彈吊的，方可取消彈吊。

5 科學運行維護

5.1 做好施工質量源頭卡控

嚴格新線驗收標準，對新接管的接觸網設備要嚴格按照《高速鐵路電力牽引供電工程施工質量驗收標準》TB107588-2010/J 1154-2011 第5.13 條進行驗收：“定位管吊線應順直，任何情況下定位管吊線與另一支接觸懸掛線索的空間距離不得小于100 mm”。提高新線提前介入質量，加強與建設部門的信息溝通，在專業設計、設備選型、施工工藝等建設期提前考慮防范接觸網“松、脫、卡、磨、斷、裂”等慣性故障，對隧道內、線岔集中區等線索交叉較多的處所，加強排查，對難以解決線索安全間距的要及時提出改進意見或方案。

5.2 進一步提高檢測分析質量

將各類線索相磨隱患納入日常重點檢測分析項點，在數據分析中對線索間可能產生相磨的情況、線索表面磨損不均勻、粗細差別較大、間距疑似不滿足要求等情況要加強現場確認，不斷提升4C 檢測數據分析的廣度、深度和精度，盡可能采用2C 檢測數據、視頻錄像數據等多手段比對分析，及早發現線索相磨隱患并采取防范措施，確保接觸網設備運行安全。

6 結束語

本文對杭長高鐵彈性吊索動態相磨問題進行梳理歸納，并從設計和施工兩方面分析動態相磨的原因，然后根據不同相磨情況提出處理方案，最后從科學運行維護的角度給出建議，有利于高速鐵路接觸網設備安全穩定運行。