強風區接觸網腕臂施工技術分析

王加杰

（中鐵十六局集團電氣化工程有限公司，北京 100018）

接觸網在風場作用之下，會發生不同形式的振動，對導線以及相應零部件產生不同程度地影響，給列車的正常運行帶來安全隱患。因此加強對于強風區接觸網腕臂施工技術的研究和探討是十分有必要的。

1 強風區接觸網腕臂施工難點

基于普通區與強風區的特點，二者在接觸網腕臂管的厚度、角度以及相應連接方式等方面都存在較大差異，其中強風區對于接觸網腕臂施工有著更高的要求，因此其施工難度也就相對更大。在對強風區腕臂結構進行模擬動態分析過程中，不僅需要通過反復測試，確定相關技術參數，同時對于施工精度也有著較高的要求，各種施工過程中的影響因素，都需要將其考慮在內。此外，當腕臂結構處于強風環境時，風力作用會對其中的部件產生不同程度影響，為保障整體施工質量，還需要對此類風偏數據進行測算分析[1]。

2 強風區接觸網腕臂施工技術

2.1 防風型腕臂結構安裝技術措施

以整體式三角旋轉腕臂結構為例，進行防風型腕臂結構安裝措施進行探討，該結構安裝方式包括正定位安裝和反定位安裝兩種形式，如圖1、圖2所示。這種結構的腕臂主要包括水平腕臂、斜腕臂以及相應定位支撐結構等。

圖1 正定位安裝

圖2 反正定位安裝

主要安裝技術措施如下:

第一，相較于普通腕臂技術，強風區的腕臂材料需要有更高的強度，因此需要采用型號為Q345的無縫鋼管作為腕臂。此外，由于強風區風力作用影響較大，因此要采取相應措施，進一步提高腕臂的整體剛性，摒棄普通腕臂的非整體結構形式，采用整體式腕臂。

第二，為保障腕臂結構的抗風性能，需要進一步加強結構中銷釘以及銷軸的強度和耐磨性，因此需要將結構中的底座、絕緣子等相關位置的銷釘更換為性能更好的45號鋼。

第三，保障材料質量和致密性，需要選用型材進行關鍵部分零件的加工。

第四，加強對于相應加工工藝的把控，連接零部件采用型材加工方式，通過干結和整體熱彎工藝進行連接加工。

第五，結合強風區實際情況以及鐵路運行需求，合理優化零部件結構，降低風沙環境對于零件的影響，在進行零部件設計的過程中，需要減少溝、槽等結構的設計。

第六，為確保強風作用下，整體結構的穩定性以及可靠性，需要對腕臂間的結構采取相應加強措施，設置可靠的腕臂支撐結構。

第七，在零件連接環節，需要改變普通區腕臂技術，將傳統掛鉤連接方式，轉變為銷軸連接方式，主要變更位置包括定位管端頭等。加強腕臂與絕緣子之間的連接，將普通腕臂中單銷釘連接方式優化為雙銷釘連接。在進行承力索座與腕臂連接安裝的過程中，需要將普通外抱螺栓固定方式，轉變為銷釘連接方式，同時確保軸向無滑移情況。

第八，合理優化整體結構，減少零件種類，以抱箍雙耳代替傳統定位環和套管雙耳。

第九，為提高整體結構的抗風韌性，需要進一步增強結構的抗滑移性能，在將抱箍雙耳與腕臂進行連接安裝施工過程中，需要將抱接長度設置為60mm。

第十，定位器優化，相較于普通腕臂中使用的矩形定位器而言，圓管形限位定位器有著更好的性能和精度。

最后，為進一步保障整體腕臂結構的可靠性以及穩定性，需要在安裝施工完畢之后，對其性能進行試驗評估。同時，為保障結構零部件的使用壽命，還需要在關鍵部位設置相應保護結構，并結合實際需求，延長承力索位置的預絞絲長度。此外，相較于普通區的腕臂結構而言，強風區對于腕臂結構的防腐性能有著更高的要求，因此，需要強風區腕臂整體結構在防腐能力方面，能夠滿足3級熱浸鍍鋅標準[2]。

2.2 防風型腕臂結構技術要求

本文以新疆強風區鐵路接觸電網腕臂施工為例，針對其結構技術要求展開分析。新疆地區鐵路線風場涉及長度達508.2 km，當地大風天氣較多，風力較強，而且風力變化劇烈，環境最為惡劣的情況下，其最大瞬時風速達到過60m/s，經常發生鐵路設施破壞事故，嚴重影響了當地線路的安全運行。

在進行腕臂結構設計的過程中，為確保相應施工技術能夠滿足鐵路運行需求，保障鐵路運行安全，需要對其力學技術進行分析，主要分析的內容包括以下幾個方面。

第一，風荷載條件校驗。通過對鐵路沿線風場區域進行試驗模擬，并結合當地氣象局提供的準確氣象信息，進行計算，得到該鐵路線路大風區域內接觸網設計風速值，如表1所示。

表1 接觸網設計風速取值

第二，腕臂管風壓計算。不同風向對于整個腕臂管的影響不同，因此其受力情況也存在一定差異。當風向與線路之間互相垂直的情況下，下錨最遠位置的腕臂受力最大，因此，在強風作用下，此位置的偏角也就最大；當風向與線路之間平行時，中心錨結位置所受到的風荷載最大。經過測量分析，得到在當地溫度處于±35℃之間時，錨段長度越長，其所形成的腕臂最大偏角也就越大。經過計算分析得到兩條線路腕臂管承受的風壓情況如表2所示。

表2 腕臂管風荷載

第三，為保障整體結構設計的可靠性以及安全性，需要對此次設計的腕臂結構進行穩定性分析。本文通過有限元分析法，分別對正定位結構以及反定位結構進行分析。在實際鐵路運行的過程中，不僅接觸網會受到外部荷載作用，此外如上述分析，腕臂結構也會在風場中受到相應風荷載以及動荷載，因此，在實際進行結構穩定性分析驗證的過程中，需要將上述提到的相應荷載作用考慮全面。

第四，在此過程中，要對腕臂結構上不同節點的受力情況以及整個腕臂結構的變形趨勢進行分析。定位器作為整個腕臂結構當中的重要部分，其受力情況以及引起的結構變形情況直接影響著整個腕臂的可靠性，因此，定位器受力是驗證分析過程中的主要部分。經過試驗分析可知，案例中腕臂結構定位器位置，在風場中，所受到的最大力為2.99 kN，此時，腕臂垂直撓度變形情況為1.55 mm，能夠滿足當地鐵路安全運行需求。詳細腕臂結構驗算數據如表3所示。

表3 腕臂結構穩定驗算

經上述分析可知，本文提出的強風區接觸網腕臂施工技術措施，符合案例實際需求，在實際進行強風區腕臂結構設計的過程中，必須要結合強風區實際風力情況和氣候特點，科學合理地對其技術要求、受力情況進行分析，然后再進行腕臂結構的設計，并做好穩定性分析相關工作，保障整體結構符合實際運行需求[3]。

結束語

綜上所述，為進一步保障鐵路運行安全，在強風區進行接觸網腕臂施工的過程中，必須要加強對其防風性能的設計，結合施工當地實際情況，針對其腕臂力學要求進行分析，再結合相應分析結果，采用合理的施工技術措施。相信隨著對強風區接觸網腕臂施工技術的深入研究和探討，我國鐵路建設工程水平將會得到進一步提升。