電氣化鐵道接觸網新線初伸長的影響及對策

黃繪

摘 ?要：接觸線和承力索新線初伸長是蠕變伸長和形變伸長的綜合體現，會對接觸網下錨端和懸掛設備產生影響，因此提出額定張力張拉和超拉的方法解決此問題，多采用超拉。超拉分機械超拉和增加墜砣超拉兩種方式。我國使用增加墜砣超拉方式，按照“加固-超拉-調整”的步驟進行。

關鍵詞：線索;初伸長影響;超拉

中圖分類號：U225.5 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）20-0133-02

Abstract： The initial elongation of contact wire and new load-bearing cable is the comprehensive embodiment of creep elongation and deformation elongation， which will affect the anchor end and suspension equipment under the catenary， so the methods of rated-tension stretch and overstretch are put forward to solve this problem. There are two ways of overdrawing： mechanical overstretch and adding weight overstretch. In our country， the overstretch method of adding weight is used， which is carried out according to the steps of "reinforcement-overstretch-adjustment".

Keywords： clue; effect of initial elongation; overstretch

1 概述

接觸網是電氣化鐵道鋼軌上空架設的給電力機車供電的特殊的單相工頻交流高壓輸電線路[2]。接觸網接觸線、承力索新線在架設后，由于長期處于額定張力作用狀態，在很長一段時間內會發生蠕變，產生永久性伸長現象，即為新線“初伸長”。在以往的電氣化線路接觸網施工中很少考慮過，但是隨著電氣化鐵路不斷提速，對接觸網的各部技術參數要求越來越高，線索初伸長造成的不利影響越來越凸顯。

2 線索初伸長的影響

接觸線和承力索新線初伸長量的大小與線索材質規格、外加荷載大小以及加荷載持續時間有關。新線初伸長對接觸懸掛施工質量造成不利影響，主要對補償器、吊弦、腕臂、定位裝置等相關部件的影響較大。

2.1 對下錨端的影響

接觸線和承力索下錨端均安裝有補償器，線索新線初伸長量會由補償器的傳動比成倍反應到墜砣串上，墜砣串下降距離會成倍增長，使補償器b值產生較大偏差，有可能會造成墜砣串下降至地面而使其自動補償功能失效。這時施工人員必須重新調整補償器b值，使線索恢復到額定狀態后，方可進行后序的接觸網調整作業。可見，線索新線初伸長會影響補償器b值的準確性，給施工人員增加重新調整b值的工作量。

2.2 對懸掛設備的影響

在鏈形懸掛中，如果接觸線和承力索是不同的材質，新線初伸長量一般不一致。即便線索采用相同的材質，但生產工藝、線索結構、補償張力等因素的不同，新線初伸長量也不一致。因此，即使在平均溫度下安裝的吊弦呈鉛垂狀，若接觸線和承力索的新線初伸長量不一致，則會導致吊弦產生偏斜，且越靠近下錨位置偏斜越嚴重。而且因為新線初伸長量與時間成正比關系，時間越長，吊弦偏斜愈發嚴重，對使用整體吊弦的懸掛型式影響更大，吊弦偏斜甚至可能超出允許范圍，引起接觸線高度發生變化，進而影響弓網關系。

同時，由于接觸線和承力索新線初伸長的影響，腕臂、定位裝置也會向下錨方向產生偏移，越靠近下錨方向，偏移越多，嚴重時則會導致腕臂、定位偏移量超出允許值而不得不重新調整。

3 線索新線初伸長的原因分析

接觸線和承力索的變形伸長有三個方面，即溫度伸長、彈性伸長和非彈性伸長[3]。前兩者分別以膨脹系數和彈性系數表示，而非彈性伸長又稱為永久性伸長，包含蠕變伸長及形變伸長。蠕變伸長是接觸網線索在張力作用下，線索內部分子結構產生永久變形的結果。形變伸長是接觸網線索在張力作用下，引起線股的幾何沉陷（屬純金屬蠕變）和線股間擠壓變形，導致線索微小的縱向伸長。而新線初伸長即蠕變伸長和形變伸長的綜合體現。其中蠕變伸長量會在較長時間內逐漸變大，即使所受張力不增大亦會如此，但蠕變率會隨時間的增加而逐漸減小。蠕變率即線索初伸長量與線索原長度的比值， 公式如下[1]：

線索蠕變率與線索材質和規格有關，若接觸線或承力索采用相同的材質和規格，其蠕變率也相同[1]。由此可見，蠕變率可以作為檢測每個錨段的接觸線或承力索新線初伸長是否釋放完成的判斷依據。

4 解決線索初伸長的對策

國內外解決線索初伸長的方法各有不同，大體上分為額定張力張拉和超拉兩種。

4.1 額定張力張拉

德國、西班牙解決線索初伸長的問題常采取額定張力張拉的辦法[4]。他們在接觸線和承力索架設完成后，暫時不開展后序接觸網調整作業，而是先以額定張力張拉接觸線和承力索4～8周，然后再去完成支持裝置、定位裝置和吊弦的裝配。

額定張力張拉是一個漫長的過程，主要與施加的張力大小和時間長短有關。這種方法需要的施工工期長，追求線索初伸長自然釋放，適用于運輸任務不繁忙的既有線改造或施工進度要求不緊張的新建線路。

4.2 超拉

在施工過程當中，為了后序作業能迅速開展，在確保線索無損的前提下可通過加大張力來減少初伸長量釋放的時間，即為超拉。超拉與額定張力張拉相比，釋放等量的初伸長量，超拉時施加的張力越大，所需時間就越短。

通過對接觸線和承力索進行超拉，使蠕變率在短期內趨于穩定，不但可以削減線索初伸長對接觸懸掛安裝、調試的影響，做到一次性裝配到位，同時還能減少接觸網的施工時間，提高施工進度和工作效率。

常用的超拉方式有兩種，一是機械超拉，二是增加墜砣超拉。

（1）機械超拉。機械超拉即使用作業車提供線索超拉所需的張力并延續足夠的時間。這種辦法適合在天窗點作業時間較長的電氣化線路上運用。日本常使用這種辦法。施工辦法通常是在接觸線、承力索架設后，在線索兩側下錨處各用1臺架線車以大于額定張力的力進行超拉（承力索所受張力為額定張力的1.6倍，超拉時間為10min;接觸線所受張力為額定張力的2.0倍，超拉時間為30min）。超拉結束后即可開展接觸網調整作業。在施工中，機械超拉收到很好的效果，但不適應我國接觸網施工，原因是既有線的天窗點作業時間一般少于3h，無法完成整個超拉工序。（2）增加墜砣超拉。通過增加墜砣數量（即加大墜砣串的重量）來進行超拉，這種方法簡便、易操作、甚至可以不需要天窗點作業時間，這是法國、韓國常采用的方法。接觸線、承力索架設完畢后進行超拉，接觸線下錨墜砣串總重量為額定張力的1.5倍，承力索下錨墜砣串總重量為額定張力的1.2倍，超拉時間均為72h。

5 我國實施的超拉方法

我國常采用增加墜砣重量的超拉方法來處理接觸線和承力索新線初伸長問題。接觸線、承力索架設后，應先超拉承力索，再超拉接觸線，超拉作業適宜在白天開展。接觸線和承力索同時超拉會加大支柱、腕臂的負載，嚴重的話有可能超過支柱、腕臂的設計容量。我國超拉按照“加固-超拉-調整”的步驟進行。

5.1 加固

（1）安裝中心錨結。為了防止超拉引發事故，在超拉之前應先裝設好錨段的中心錨結，中心錨結可以縮小事故范圍，減少事故搶修時間，還可以減小因兩側加載不均而引起的縱向偏移量，確保加載后線索兩側受力平衡。（2）拉線加固。在進行超拉之前，在下錨支柱處增設一組臨時拉線，并在拉線坑上方臨時放置16塊左右的墜砣或相當重量的其他重物加壓，直至超拉結束。（3）曲線區段外側支柱腕臂懸掛的線索用臨時拉線加固。位于曲線半徑600m以下的線索超拉時，用Ф4.0mm鐵絲將線索臨時拉伸固定在支柱上，并使其基本處于拉出值的位置上。（4）曲線區段內側支柱腕臂加固。在線索超拉之前，通過加固肩架來臨時支撐加固曲線區段內側轉換柱下錨支腕臂和Y形道岔定位腕臂。（5）在孔外安裝的下錨角鋼處，擰緊各連接螺栓。

5.2 超拉

（1）根據廠家給定的線索新線延伸率，計算下錨處理論新線初伸長量。再依據補償器傳動比折算出墜砣串下降高度，并綜合溫度的變化情況，將補償器b值調到適合高度，以防超拉時墜砣串著地，達不到超拉張力，影響超拉效果。須記錄此時補償器b值和溫度。（2）在墜砣桿上安裝超拉肩架。（3）增加附加墜砣時，兩組人員分別在兩端下錨處相互配合，同時給附加肩架增加4塊墜砣，然后測量補償器b值并記錄。每隔10min，再加4塊墜砣，再檢測補償器b值并填寫報表。當附加墜砣重量加至線索額定張力的一定倍數（承力索加至額定張力0.6倍，接觸線加至額定張力1.0倍）時，不再增加墜砣。承力索的超拉時間應持續5h，接觸線的超拉時間應持續6h，均須每隔2h檢測一次補償器b值并填寫報表。（4）超拉時間結束后，兩組人員配合，在兩端下錨處同時拆除附加墜砣及肩架，使線索張力恢復至額定張力，再記錄此時補償器b值和溫度。

5.3 調整

（1）根據所記錄的溫度、補償器b值及錨段長度，分別計算出接觸線和承力索的蠕變率r，若蠕變率r變化很小，則在工程應用上可以認為新線初伸長量已經基本釋放完成。（2）超拉完成后，根據溫度情況重新調節補償器b值，使補償器b值符合安裝曲線的要求。（3）拆卸各加固裝置，同時排查超拉錨段有沒有安全隱患，并將排查報告匯報施工負責人，確認無安全隱患后撤出施工現場。（4）在線索初伸長釋放完成后， 再開展后序接觸網調整作業， 此時對補償器b值有影響的因素僅溫度而已。

我國在接觸網上采用增加附加墜砣的超拉方法，使接觸線和承力索新線的蠕變伸長量得以提前釋放，對于提高接觸網結構的穩定性效果明顯。但是在超拉過程中，不可盲目樂觀，須嚴格執行超拉操作要求。對于同一錨段內的承力索和接觸線不可同時進行超拉，同一轉換柱、中心柱、道岔柱、雙線路腕臂的兩根或多根線索嚴禁同時超拉。超拉前，要確保支柱的容量及關鍵部位零件有足夠的受力強度;超拉中，須加強巡視，關鍵部位要設置專人盯防;超拉后，應對全錨段的關鍵部位進行重點檢查。

參考文獻：

[1]晏貴章.電氣化鐵路接觸網超拉施工的探討[J].城市建設理論研究（電子版），2014（18）：1176-1176.

[2]石軍.高速鐵路電力牽引供電系統[J].城市建設理論研究（電子版），2013（26）.

[3]張金利，曹德潤.前景廣闊的磷化涂層鋼絲繩[J].科技創新與應用，2015（2）：90-91.

[4]任振軍.從哈大客專淺談高速鐵路接觸網施工的關鍵環節[J].城市建設理論研究（電子版），2015（12）：5203-5204.

[5]王作祥.客運專線接觸網影響高速運行的幾個關鍵環節[J].電氣化鐵道，2007（1）：25-28.