高速鐵路工程中接觸網(wǎng)新線蠕變危害及工程消除方法

張 興

中鐵電氣化局集團(tuán)三公司，河南 鄭州 450000

新線初伸長是承力索、接觸線作為非完全彈性體加載后產(chǎn)生永久性伸長變形的暫態(tài)過程，直接影響接觸懸掛施工質(zhì)量即給弓網(wǎng)關(guān)系帶來不利影響，且隨車速提高而增大。結(jié)合我國接觸網(wǎng)實(shí)際建投情況看，如果設(shè)計(jì)和施工時(shí)未考慮新線蠕變，那么接觸懸掛隨時(shí)間變化需多次進(jìn)行調(diào)整，甚至運(yùn)營后也不得不再行調(diào)整才能達(dá)到質(zhì)量穩(wěn)定的程度。要提高受電弓的取流質(zhì)量，施工中必須重視承力索和接觸線的新線蠕變。

新線初伸長的大小與其自身結(jié)構(gòu)、起始彈性系數(shù)，外加荷重大小及加荷延續(xù)時(shí)間有關(guān)。

為接觸網(wǎng)消除承力索和接觸線新線蠕變影響，國內(nèi)外采用的方法有3種：

1）德國、西班牙的額定張力式超拉（將線索在其設(shè)計(jì)額定張力下放置一段時(shí)間）方法；

2）法國、韓國的增加墜砣的超拉方法；

3）日本的機(jī)械超拉方法。

1 法國的增加墜砣超拉工藝

法國在普通干線鐵路電化改造時(shí)，采用接觸線超拉1.25倍72h的方法。此時(shí)超拉張力為15kN，即超拉拉應(yīng)力約為140N/mm2。在第一條高速新線――東南線施工中，法國也同樣采用接觸線超拉1.25倍72h的方法。

2 德國額定張力下預(yù)張拉工藝

德國Re250和Re330高速新線和Re200電化改造的接觸網(wǎng)施工中，承力索和接觸線的新線初伸長均是在其額定張力下放置一段時(shí)間（一般需要6周左右）來克服的。

表1 德國的額定張力式超拉方式

3 日本的“預(yù)超拉工法”

日本高速鐵路接觸線更換施工，因換線后立即恢復(fù)高速行車，所以不得不對剛換上的新接觸線Cu110進(jìn)行2倍的額定張力超拉30min。超拉為采用兩臺架線車上的緊線裝置，且利用線路封閉點(diǎn)進(jìn)行。

4 我國采用的不占用封閉線路超拉方法

我國接觸網(wǎng)施工大多在運(yùn)輸十分繁忙的既有線上進(jìn)行，施工與運(yùn)輸?shù)拿苁旨怃J，加之架線車數(shù)量不足，架線任務(wù)相對集中，因此，工程中探索研究了不占用封閉線路的接觸網(wǎng)超拉方式。

1）不占用封閉線路超拉原則的確定

首先，超拉張力必須小于線材的屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）。其次，超拉張力的選擇受支柱容量、絕緣子、支持裝置和下錨補(bǔ)償裝置等各種裝配結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的制約。接頭線夾、終端錨固線夾的起始滑動荷重在超拉時(shí)可不考慮，因其滑動荷重是工作載荷的3倍以上。

計(jì)算選定超拉張力后，超拉時(shí)間應(yīng)通過工地現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)再予以確定：京廣線京鄭段對120mm2銀銅電車線、LXGJ100熱鍍鋁鋅鋼絞線分別進(jìn)行了2.0倍設(shè)計(jì)額定張力（設(shè)計(jì)額定張力為13kN）和1.6倍設(shè)計(jì)額定張力（設(shè)計(jì)額定張力為17kN）超拉，即超拉應(yīng)力分別為213MPa和263MPa，在超拉應(yīng)力下持續(xù)時(shí)間分別為3h和5h。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表2和表3。

從表2可知，120mm2銀銅電車線在約60%（=350MPa）下持續(xù)1h～1.5h后的新線蠕變率為6×10-4左右。

表2 京廣線京鄭段120mm2銀銅電車線超拉匯總表

從表2可知，LXGJ100（1X19結(jié)構(gòu)）承力索在約20%σb(σgdb=1370MPa)下持續(xù)1h后，新線蠕變停止，其新線蠕變率為0.9×10-4左右。

表3 LXGJ100承力索超拉匯總表

由于各條線采用的承力索、接觸線材質(zhì)可能不同，就是在同一材質(zhì)和截面情況下也不盡相同，因此，當(dāng)對各種線材的承力索、接觸線進(jìn)行超拉時(shí)，超拉張力、時(shí)間及新線蠕變率應(yīng)通過試驗(yàn)后再確定，不能簡單地將承力索和接觸線的超拉張力分別定為1.6和2.0倍設(shè)計(jì)額定張力，也不要將超拉時(shí)間人為地、無必要地延長。

2）確定超拉時(shí)間的方法

作出時(shí)間t——伸長△L的曲線，看△L的變化趨勢，若△L的變化其實(shí)很小，則在工程應(yīng)用上可以認(rèn)為線材的新線蠕變已完成，由此確定超拉時(shí)間。

3）不占用封閉線路超拉工藝流程

工、機(jī)具及材料準(zhǔn)備及墜跎高度計(jì)算→承力索（或接觸線）架設(shè)→加墜跎到額定張力后安裝設(shè)計(jì)中心錨結(jié)→緊固下錨補(bǔ)償裝置→安裝加載裝置→增加墜跎到超拉張力→承力索（或接觸線）超拉→卸墜跎到額定張力→結(jié)束。

4）不占用封閉線路超拉的注意事項(xiàng)

（1）利用既有接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)物（如補(bǔ)償裝置、錨柱、轉(zhuǎn)換柱等）進(jìn)行超拉時(shí)，應(yīng)對主要受力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行超拉力驗(yàn)算，以保證超拉過程中的施工安全及行車安全；

（2）超拉前應(yīng)以設(shè)計(jì)單位所作的支柱、裝配件等設(shè)備為依據(jù)進(jìn)行超拉，該加固的應(yīng)進(jìn)行加固；

（3）錨段內(nèi)受力較大的緊固件（如下錨角鋼緊固件、接頭線夾處螺栓）應(yīng)采用扭矩搬手緊固，使其達(dá)到規(guī)定的緊固力矩；

（4）當(dāng)錨段為雙邊補(bǔ)償時(shí)，為防止承力索或接觸線串動，在兩邊墜跎加到額定張力且達(dá)到超拉所要求的墜跎高度后，必須按設(shè)計(jì)要求的位置安裝中心錨結(jié)后才能進(jìn)行加載和超拉。超拉時(shí)，墜跎加載應(yīng)分級進(jìn)行，每級≯200kg。兩邊墜跎加載時(shí)應(yīng)用報(bào)話機(jī)聯(lián)系，同時(shí)進(jìn)行；墜跎卸載時(shí)亦然；

（5）當(dāng)錨段為單邊補(bǔ)償時(shí)，為防止拉線受力過大、錨支柱向受力方向傾斜，接觸線超拉前應(yīng)在硬錨處增加一臨時(shí)地錨。

[1]于萬聚著.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].西南交通大學(xué)出版社，2002，12.

[2]李宗文著.接觸網(wǎng)施工與檢修[M].中國鐵道出版社，2001.

[3]黃虎.接觸網(wǎng)導(dǎo)線工廠化超拉工作模式研究[J].城市軌道交通研究，2005(6).

[4][德]Kie ling,Pusschmann,Schmieder.電氣化鐵道接觸網(wǎng).