接觸網滑輪補償裝置定滑輪與補償繩偏磨研究

劇錦鯤

（晉能控股煤業集團鐵路運營管理山西有限公司礦山鐵路分公司，山西 大同 037003）

1 定滑輪與補償繩偏磨原因分析

1.1 接觸網支柱傾斜

通常，在錨桿上安裝有帶輪補償器，該補償器需要從豎向和順線路兩個方向上受到力的作用，最后整個承載都是靠支柱基礎承受。因為在這條鐵路上有很多疏松的粉細沙。在以上荷載作用下，由于地基較軟，錨桿在承受荷載后較易發生傾斜，從而使下錨角鋼和帶輪的補償機構之間產生相對的角度，很容易造成兩者之間鉛垂不齊，導致偏磨。

1.2 設計存在缺陷

定滑輪和支柱的移動接頭部分的連接設計存在不足，雙環桿在與下錨角鋼連接后，另一端與滑組輪相結合，基本上沒有縱向上的活動余量?；喗M和下錨角鋼的連接件是不能自由移動的，如果固定滑輪和補償索不垂直，那么連接件就不能移動，就會出現偏磨。盡管后期在聯軸器上安裝墊圈能起到很好的糾正作用，但由于墊圈的磨損，需要定期進行更換，雖然提升了實際的工作量，但是這種方法只能暫時解決問題，無法從根本上消除安全隱患[1-2]。

1.3 下錨作用力

固定滑輪與支撐配合，補償繩沿導線的回縮方向由直線中心的角度設置在固定滑輪上，從而使接觸懸架的方向發生變化，從而在桿上產生力（錨桿力），用符號PM來表示。在轉換柱上，錨桿的受力與轉換柱的鉸接類型、線路狀態以及轉換柱與錨桿的相對位置關系密切，受力情況如圖1 所示。一方面，順線路方向的載荷通過接觸懸掛在線路上產生橫向力，而在重力作用下，在垂直方向上產生一股豎向力，最后形成錨桿力PRM，使定滑輪發生偏磨。而定滑輪是與雙環連桿相聯接的，而角鋼懸吊孔與雙環桿之間存在著很大的空隙，由于受錨力的作用，定滑輪在兩個空隙之間發生翻轉、傾斜，加重了定滑輪和補償索的磨損[3-4]。

圖1 直線區段下錨作用力情況

1.4 長期設備運行發生改變

在設備安裝過程中，由于安裝角度存在一定的誤差，會造成其與滑輪組的傾角，從而造成補償繩和定滑輪的不鉛垂。另一方面，由于設備運行的時間過程，加上使用環境中其他因素的綜合作用，加速了錨角鋼位置位移速率，從而導致了偏磨[5]。

1.5 定滑輪處轉折角過大

以某車站為例，該車站共設有115 個滑輪補償器，根據有關資料記載，在1985—1996 年間，該站出現了94 次補償索錯位（包括重復），對鐵路的正常運行造成了很大的影響。經過實地考察和研究分析，發現補償器的定滑輪偏移極其嚴重，主要原因是由于補償繩與定滑輪不在一個方向上而造成的。當外部因素對導線收縮的影響較大時，很容易發生脫槽事故，或者由于固定滑輪和補償繩的長期磨損，很容易發生斷裂。

2 解決方案

解決補償繩與定滑輪偏磨的重要基礎是：在安裝時，必須以《普速鐵路接觸網運行維修規則》（TG/GD 116-2017）第109 條接觸線（六）的接觸線偏轉角度（在水平方向上發生變化）為基本原則，該方法的核心是確保補償繩處于滑輪凹槽的中心位置，補償索始終處于豎直狀態，即使下錨角鋼出現傾斜現象，也不會出現補償繩偏磨。所以，設備改裝人員要了解現有的接觸網部件的功能和作用，了解接觸網的連接方法和用途，并充分發揮它們的作用和特性，解決實際應用中的零件出現的問題，避免偏磨的產生。

2.1 改用球頭掛環加雙聯碗頭掛板

雙環棒用于將下錨角鋼與滑輪組相結合。由于連接下錨角鋼、滑輪組的環位于一個固定的平面上，且不能轉動，這就表明采用雙環連桿的整個結構是靜止的，不能轉動。由于雙環桿的特殊性，在錨角出現傾斜的情況下，它所連接的滑輪組和下錨角鋼在傾斜后也會出現在同一平面，從而使定滑輪和補償索不垂直。

經過長時間的運行和維修，對零件性能完全掌握后，采用再組裝的方法使下錨角鋼和滑輪組在連接后也能夠實現自由轉動，也就是采用球頭掛環加雙聯碗頭掛板的安裝方式，將現有的“下錨角鋼+雙環桿+滑輪組”的連接模式改為“下錨角鋼+雙環柱+雙環柱+雙頭掛環+球頭掛環+滑輪組”。雙碗頭掛板和球頭掛環相結合，球頭掛環與滑輪組相連，可在兩個碗頭吊盤上自由旋轉，當下錨角有傾斜時，利用這兩個掛環進行連接，與之相配的下錨角鋼、滑輪組工作在同一平面上，并且不會產生移動，在自身重力的作用下，可以保證定滑輪和補償索維持垂直狀態，從源頭上避免了定滑輪和補償索的偏磨問題的產生[6-7]。

2.2 改用雙環桿為杵環桿加單聯碗頭掛板

考慮到固定帶輪和補償繩偏磨的基本原則，可以采用雙環桿改為“杵環桿+單聯碗頭掛板”的方法，保證滑輪組始終工作在垂直面上，其工作原理是通過杵頭在碗頭內部自由旋轉的方式保障補償機構實現自動調節，在任何時候都要使固定帶和補償繩垂直，這樣就可以完全地解決定帶和補償帶的偏磨問題。

3 應用效果分析

3.1 設備運行效果

2018 年，在102 個軌道上，對球頭掛環加雙聯碗頭吊盤進行了改造。經過多年的使用觀測，該裝置的工作狀況良好，沒有出現由于定滑輪和補償繩的偏磨而造成的事故和故障。此裝置改型方案的優勢如下[8]：

1）克服了由于雙環桿本身不能自由旋轉、不能調節而造成的滑輪組偏磨的問題；

2）將球頭掛環與雙端碗頭懸掛板的彈性結合起來，對固定滑輪的偏移進行了動態的調節，既便于日常檢查和檢修，又減少了工人的勞動強度和作業量；

3）由于調整后的補償繩及固定滑輪均處于垂直狀態，從源頭上避免了偏磨現象的產生，并減少補償繩與雙環桿的磨損的發生。

3.2 成本節約情況

截止2021 年12 月1 日，在某線供電區管內滑輪補償器的改裝前后，對比磨和更換情況如表1 所示。

表1 滑輪補償裝置改造前后對比

從表1 可知，經過對滑輪補償裝置的調整，可以很好地改善定滑輪與補償繩的偏磨損問題。經過該系統的改進，節省了5～60 min 的天窗維修周期，節約了3.15 多萬元維修經費，同時減少了人力資源的投入，進一步降低了現場作業給工人帶來的人身安全威脅。

4 結語

通過對滑輪補償滑輪和下錨角鋼的連接方式進行改進，從根源上克服了定滑輪和補償繩的偏磨問題，從而避免了因偏磨而造成的意外。通過對日常運行監測數據和維護數據進行分析，不斷完善設計、施工，積極創新，尋找零件的裝配方式，實現對已有的裝備進行優化，保證了設備的可靠和平穩運行，保障了鐵路的安全和有序運輸。