電氣化接觸網(wǎng)超拉工藝的探討

摘要:文章針對(duì)電氣化接觸網(wǎng)在施工中為了克服線材蠕變而采用的超拉工藝進(jìn)行一些初步的探討，簡(jiǎn)要分析了超拉的原理及作用，并結(jié)合實(shí)際施工情況提出了有效的施工方案。

關(guān)鍵詞:超拉;蠕變;電氣化;接觸網(wǎng)

中圖分類號(hào):U225文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)14-0129-03

為使新線初伸長(zhǎng)(蠕變)一次基本出盡，保證接觸懸掛調(diào)整一次到位，符合設(shè)計(jì)要求，超拉是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵措施。為適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鐵路提速及建造高速的客運(yùn)專線已成為我國(guó)鐵路發(fā)展的趨勢(shì)，隨著行車速度的不斷提高，對(duì)接觸網(wǎng)的靜、動(dòng)彈性和不均勻度要求越來(lái)越高，為了使接觸線和承力索架設(shè)后一次安裝到位并達(dá)到設(shè)計(jì)要求，世界各國(guó)針對(duì)初伸長(zhǎng)對(duì)接觸懸掛質(zhì)量影響的這一主要矛盾，各國(guó)都采用了不同的超拉方法。

1“超拉”的定義

承力索和接觸線在額定張力下的蠕變伸長(zhǎng)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，其主要影響因素就是所加張力和時(shí)間。同樣的蠕變伸長(zhǎng)量，所加張力和時(shí)間成反比，即張力越大，時(shí)間就越短。在施工中，往往為了縮短施工周期，以便后序工作(安裝、調(diào)試)能迅速展開，而在保證線材不被破壞的前提下通過(guò)加大額定張力來(lái)完成承力索和接觸線大部分蠕變伸長(zhǎng)過(guò)程，這就是超拉。

2為什么要進(jìn)行超拉

2.1承力索和接觸線的蠕變伸長(zhǎng)對(duì)接觸懸掛的影響。

①在鏈型懸掛中，承力索和接觸線往往因?yàn)椴煌馁|(zhì)，其線脹系數(shù)不同，蠕變伸長(zhǎng)量是不相同的;同一種材質(zhì)的承力索和接觸線，因生產(chǎn)方法、線材結(jié)構(gòu)、補(bǔ)償張力等因素不同，其蠕變伸長(zhǎng)量也不一樣。吊弦安裝時(shí)呈鉛垂，因上下蠕變伸長(zhǎng)量不同，吊弦偏斜超出規(guī)范、驗(yàn)標(biāo)允許范圍，時(shí)間越長(zhǎng)，偏斜越嚴(yán)重，且越靠近下錨地方偏斜越嚴(yán)重，使得接觸網(wǎng)的安裝、調(diào)試不準(zhǔn)確，造成反復(fù)施工和額外返工，對(duì)整體吊弦的計(jì)算、安裝、調(diào)試影響更大，而且引起接觸線導(dǎo)高發(fā)生變化，加大施工誤差。②承力索和接觸線的蠕變伸長(zhǎng)，通過(guò)補(bǔ)償滑輪成倍(1:3或1:4)關(guān)系反映到墜砣串上，墜陀串下落距離則成倍增長(zhǎng)，致使其下落至地面，影響自動(dòng)補(bǔ)償功能，承力索和接觸線的張力比額定張力偏小，必須重新調(diào)整補(bǔ)償墜砣串的高度，使其離開地面，方可進(jìn)行后序施工;另外，也會(huì)影響補(bǔ)償墜砣串的b值調(diào)整的準(zhǔn)確，甚至還會(huì)造成b值的反復(fù)調(diào)整。

2.2超拉作用

以上分析蠕變伸長(zhǎng)對(duì)接觸懸掛的影響，對(duì)承力索和接觸線進(jìn)行超拉的目的就是為了消除新線材的蠕變伸長(zhǎng)對(duì)接觸懸掛的影響，對(duì)整體吊弦區(qū)段更為重要。

新線在一定張力作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間 (一般是較長(zhǎng)時(shí)間， 甚至十幾年， 幾十年) 以后其長(zhǎng)度比新使用時(shí)要增加， 形成塑性伸長(zhǎng)， 其用蠕變率來(lái)量化， 即蠕變引起的線材伸長(zhǎng)與原始長(zhǎng)度之比， 用百分?jǐn)?shù)表示，計(jì)算公式如下:r=(△L/L)x100%

其中:r表示蠕變率;△L表示全錨段(承力索或接觸線)的蠕變伸長(zhǎng)量;L表示全錨段(承力索或接觸線)的總長(zhǎng)度。

材質(zhì)不同，其蠕變率也不同，但同種材質(zhì)制成同樣規(guī)格的線材，蠕變率是相同的，因此經(jīng)過(guò)超拉施工時(shí)所測(cè)量的數(shù)據(jù)，計(jì)算蠕變率，可以作為檢測(cè)每個(gè)錨段的承力索或接觸線是否符合技術(shù)要求。

蠕變伸長(zhǎng)與線材的生產(chǎn)和施工方法有密切關(guān)系，一般由三部分組成: 一部分是線材在張力的作用下， 因生產(chǎn)過(guò)程中絞制結(jié)構(gòu)中單線面相互擠壓， 接觸點(diǎn)上產(chǎn)生畸變等引起的， 這部分塑性伸長(zhǎng)與線材結(jié)構(gòu)及材料性能有關(guān)， 一般經(jīng)幾百小時(shí)才趨向穩(wěn)定。第二部分是在架線施工時(shí)，架線張力短時(shí)過(guò)大而引起的塑性伸長(zhǎng)，因此， 在施工架線時(shí)要避免瞬時(shí)的機(jī)械沖擊力，盡量保持恒張力架線或額定張力架線。第三部分是線材在額定工作張力下引起的塑性伸長(zhǎng)(純金屬蠕變引起的)。

通過(guò)以上分析，對(duì)接觸網(wǎng)的承力索和接觸線進(jìn)行超拉不僅能夠消除蠕變伸長(zhǎng)對(duì)接觸懸掛安裝、調(diào)試的影響，做到安裝、調(diào)整一次到位，而且能縮短接觸網(wǎng)的施工周期，加快施工進(jìn)度，提高工作效率。

3超拉的張力標(biāo)準(zhǔn)及方式

承力索和接觸線在額定工作張力的基礎(chǔ)上究竟再加多大的力才能在短時(shí)內(nèi)將蠕變伸長(zhǎng)基本拉出，目前國(guó)內(nèi)屬于摸索階段，還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，日本、法國(guó)、德國(guó)等都有不同的要求。在武廣線和秦沈線超拉加載的標(biāo)準(zhǔn)均是參考日本模式的， 即承力索超拉張力為額定工作張力的1.6倍， 接觸線的超拉張力為額定工作張力的2.0倍。

最常用的超拉方式有兩種，{1}利用機(jī)械作業(yè)，提供超拉所需的張力并持續(xù)到相應(yīng)的時(shí)間，一般采用作業(yè)車進(jìn)行作業(yè)，這種方法需要的天窗點(diǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，在日本采用過(guò)，其夜間沒(méi)有列車運(yùn)營(yíng)。{2}增加墜砣數(shù)量(即加大墜砣串的重力)來(lái)進(jìn)行超拉， 這種方法簡(jiǎn)便、易操作、甚至可以不需要天窗點(diǎn)，國(guó)內(nèi)既有線電氣化接觸網(wǎng)施工一般采用第二種超拉方式。武廣線和秦沈線結(jié)合實(shí)際的施工情況，都是采用增加用墜砣數(shù)量的方式進(jìn)行超拉的。

4超拉的勞動(dòng)力、機(jī)、具、料安排

①施工人員:現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人1名，作業(yè)梯車2組共12名。②機(jī)械設(shè)備:作業(yè)梯車 2 組。③材料及工具:臨時(shí)拉線2組，超拉肩架2組，溫度計(jì)2支，墜砣若干，φ40鐵線若干， 平腕臂2組(含底座)，大滑輪2組，加固肩架若干，棕繩2根，鏈條葫蘆2套，鍥形線夾4個(gè)，鋼絲卡子4個(gè)，鋼絲套4套，斷線鉗2把，鋼卷尺2把，對(duì)講機(jī)5臺(tái)，防護(hù)旗(紅、黃各一面)。

5超拉的施工流程

同一錨段內(nèi)的承力索和接觸線是必須單獨(dú)進(jìn)行超拉， 其超拉流程是一致的(如圖1)。

6超拉的施工方法

①承力索和接觸線分別超拉，先超拉承力索，完畢后再超拉接觸線，超拉宜在白天進(jìn)行。承力索和接觸線同時(shí)超拉會(huì)加大支柱、腕臂的負(fù)載，甚至超出支柱、腕臂的設(shè)計(jì)容量。超拉時(shí)承力索或接觸線不裝吊弦且置于放線滑輪的槽中。

②用作業(yè)梯車在中心錨結(jié)處卡牢中錨。中心錨結(jié)不僅能縮小因超拉而出現(xiàn)的事故范圍，縮短事故時(shí)間，還可以減小因兩端加載不均而引起的左右偏移量，保證加載后測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

③兩組作業(yè)梯車分別從中錨處向下錨處進(jìn)行加固。支柱在曲內(nèi)部分，采用角鋼或平腕臂支持加固腕臂;支柱在曲外部分，采用Ф40鐵絲將承力索或接觸線分別拉在支柱上或腕臂底座上，防止超拉時(shí)線材滑出輪槽影響行車;在轉(zhuǎn)換柱處，由于腕臂底座受力較大，超拉時(shí)底座受壓易彎， 用平腕臂將底座受力直接過(guò)渡到支柱上， 另外，該處承力索或接觸線有明顯導(dǎo)角， 超拉時(shí)張力過(guò)大容易損傷線材， 用大滑輪的圓導(dǎo)角來(lái)避免對(duì)導(dǎo)線損傷(如圖2、3、4、5);在孔外安裝的下錨角鋼處，擰緊各連接螺栓，且在角鋼的下面，砼柱采用同樣的下錨角鋼進(jìn)行加固，鋼柱采用卡砣加固。

④在下錨支柱處設(shè)置臨時(shí)拉線各一組，與地面夾角不宜大于45°，對(duì)設(shè)置錨板形式的拉線根據(jù)實(shí)際情況可增加設(shè)置臨時(shí)拉線。

⑤調(diào)整墜砣串b值，以滿足超拉時(shí)墜砣有自由活動(dòng)的空間。根據(jù)中心錨結(jié)距下錨處的長(zhǎng)度(L1或L2)、及相應(yīng)線材每單位長(zhǎng)度在承受由額定工作張力至超拉張力時(shí)伸長(zhǎng)量(△r)。因此，線材在由額定工作張力到超拉張力時(shí)，在下錨處線材伸長(zhǎng)量(△L1或△L2)為:

△L1=L1x△r，△L2=L2x△r

再由補(bǔ)償滑輪傳動(dòng)比關(guān)系(1:3或1:4)，折算到墜砣串下降高度，并結(jié)合溫度的變化，將墜砣的b值調(diào)整到適當(dāng)高度，以防止超拉時(shí)墜砣串著地，達(dá)不到超拉張力，影響超拉效果。

⑥超拉加載，由施工負(fù)責(zé)人統(tǒng)一負(fù)責(zé)指揮。根據(jù)施工前制定的超拉張力標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)補(bǔ)償滑輪轉(zhuǎn)傳動(dòng)比計(jì)算出加載墜砣的數(shù)量和重量進(jìn)行加載。加載時(shí)， 用對(duì)講機(jī)加強(qiáng)聯(lián)系，盡量做到同時(shí)加載， 每一次加4塊墜砣，待穩(wěn)定后測(cè)出b值及溫度， 每隔10 min后， 重復(fù)以上操作， 加載完畢后， 每隔一定時(shí)間記錄下b值及溫度， 承力索超拉持續(xù)時(shí)間宜為4 h，接觸線超拉持續(xù)時(shí)間宜為6 h。

⑦超拉完畢后，同時(shí)拆除超拉墜砣， 恢復(fù)至額定張力，測(cè)出b值及溫度并作好記錄，將墜砣串調(diào)整到適量的高度。由于為滿足超拉時(shí)墜砣能有自由活動(dòng)的空間，將其b值調(diào)整偏大，溫度變化時(shí)，補(bǔ)償滑輪與墜砣桿間距小，墜砣桿卡在滑輪槽中，承力索和接觸線無(wú)法隨溫度降低而收縮，補(bǔ)償裝置失去正常的功能，情況嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致承力索和接觸線斷裂，因此，超拉完畢后必須將墜砣串的b值調(diào)整到適量的高度，

⑧拆除臨時(shí)拉線及相應(yīng)加固裝置， 同時(shí)檢查超拉錨段是否存在安全隱患，將檢查結(jié)果報(bào)告給施工負(fù)責(zé)人，確認(rèn)無(wú)安全隱患后方可撤出施工現(xiàn)場(chǎng)。

⑨施工記錄數(shù)據(jù)的處理。根據(jù)測(cè)量溫度、b值及錨段長(zhǎng)度，計(jì)算出承力索或接觸線的蠕變率。

7施工安全注意事項(xiàng)

①超拉前，對(duì)支柱的容量及關(guān)鍵受力部位的零件強(qiáng)度必須進(jìn)行校核。②臨時(shí)拉線、曲內(nèi)外支柱、轉(zhuǎn)換柱加固裝置必須牢固。③通訊聯(lián)系保持暢通，同時(shí)加載、防止偏載。④加載時(shí)，必須設(shè)置可靠的行車防護(hù)。⑤超拉時(shí)必須加強(qiáng)巡視，特別是關(guān)鍵部位可設(shè)置專人盯防。⑥孔外安裝的下錨角鋼，防止下滑。⑦超拉肩架平行鐵路放置，防止侵限。⑧超拉完畢后，檢查承力索或接觸線是否引起變形、變性。

8結(jié) 語(yǔ)

對(duì)武廣線和秦沈線所有的超拉數(shù)據(jù)進(jìn)行分析中發(fā)現(xiàn):經(jīng)超拉試驗(yàn)計(jì)算出的蠕變率都比設(shè)計(jì)和廠家提供的技術(shù)資料(0.03%)偏小;曲線上比直線上的蠕變率要偏小。造成的原因有兩點(diǎn):①腕臂底座與腕臂之間存在摩擦力，承力索或接觸線與滑輪之間也存在摩擦力，這兩摩擦力與超拉張力方向相反，與超拉張力作用，使得超拉線材的張力減小，越靠近中錨的地方，超拉張力越小，承力索或接觸線張力偏小，從而影響超拉效果;曲線部分由于腕臂和滑輪在水平方向受力比直線更大，其摩擦力更大，承力索或接觸線張力比要求的超拉張力更小。②補(bǔ)償滑輪也存在摩擦阻力，影響補(bǔ)償功率，承力索或接觸線所受張力比傳動(dòng)比乘以超拉墜砣的重力小，達(dá)不到超拉的效果。

通過(guò)以上分析，為了減小誤差，改善超拉效果，在今后的施工中要注意:第一，宜采用恒張力放線車進(jìn)行作業(yè)，第二，滑輪涂油保護(hù)以減小摩擦力，不用生銹或損壞的滑輪，第三，補(bǔ)償滑輪組應(yīng)改善傳動(dòng)補(bǔ)償功能，第四、結(jié)合到補(bǔ)償功率和摩擦力的影響，可適當(dāng)加大超拉張力。

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