裝煤漏斗倉柔性移動接觸網(wǎng)原理及組成與安裝

鄭建庭

(中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，山西太原 030024)

0 引言

裝煤漏斗倉自從國外引進(jìn)以來，主要是美國的PEBCO和REMSEY，由于其大大提高效率，降低成本，減輕勞動人員的工作強(qiáng)度等優(yōu)勢，已經(jīng)在我國的煤炭鐵路專用線上得到廣泛應(yīng)用。它是一種專門應(yīng)用于煤炭鐵路專用線上的自動化裝煤系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確、快速、穩(wěn)定的將煤炭均勻的裝入從下方通過的每節(jié)火車車廂。然而，在裝煤漏斗倉下方如何架設(shè)接觸網(wǎng)卻成為難題。如果漏斗倉裝煤系統(tǒng)由內(nèi)燃機(jī)車牽引，可以直接裝煤，不存在任何問題。但是經(jīng)過接觸網(wǎng)改造后問題就出現(xiàn)了，接觸網(wǎng)和連續(xù)裝煤的漏斗在同一垂直面上，它們的投影都位于鐵路兩軌道中心位置附近，顯然不能就這樣直接將接觸網(wǎng)布置在漏斗倉下方。

我們知道，接觸網(wǎng)是運(yùn)行電壓高達(dá)25 kV的高壓帶電體，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:和任何設(shè)備的安全距離為500 mm，并且距離接觸網(wǎng)5 m內(nèi)的金屬必須接地。由于接觸網(wǎng)和不停車連續(xù)裝煤的漏斗均在鐵路線路的正上方，進(jìn)行裝煤作業(yè)時必然會將煤傾倒在接觸網(wǎng)的上面，煤炭具有一定的導(dǎo)電性，這時就容易因?yàn)槊禾颗c設(shè)備的連接而導(dǎo)電，引起接觸網(wǎng)接地短路故障和對裝煤設(shè)備的操作人員造成觸電的危險。因此直接在漏斗下方架設(shè)接觸網(wǎng)的方式是不可取。

在經(jīng)過電氣化改造的煤運(yùn)列車線上，常規(guī)的解決方法是:電力機(jī)車將車廂牽引至車站后，改用內(nèi)燃機(jī)車將車廂牽引至裝煤線上進(jìn)行裝煤作業(yè)，作業(yè)完成后，再改由電力機(jī)車將車廂拉走。這樣的方法優(yōu)點(diǎn)在于:在裝煤線上用的是內(nèi)燃機(jī)車，不需要架設(shè)接觸網(wǎng)，也就不存在接觸網(wǎng)與裝煤的相互影響的問題。缺點(diǎn)是需要對電力機(jī)車解列，調(diào)車，組列，再調(diào)車，再解列，組列等一系列繁瑣的操作，需要比較長的一段時間，嚴(yán)重降低了工作效率?；蛘呃脵C(jī)車慣性降弓通過，但是需要火車司機(jī)根據(jù)時速、車重、漏斗倉的長度等判斷何時降弓且需要保持高度的緊張狀態(tài)，給司機(jī)造成了精神壓力，而且一旦失誤將造成打弓等嚴(yán)重后果;如果機(jī)車發(fā)生故障導(dǎo)致無法降弓時，也將導(dǎo)致打弓。

上述方法顯然太繁瑣，或者安全隱患太大。現(xiàn)在大多采用新型的，裝煤漏斗倉柔性移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)。

1 裝煤漏斗倉柔性移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)工作原理

當(dāng)列車機(jī)車通過漏斗倉下方時，接觸網(wǎng)正好在受電弓上;當(dāng)機(jī)車通過以后，柔性移動接觸網(wǎng)移動到離鐵路線路中心水平距離較遠(yuǎn)的位置，漏斗倉正好在線路的正上方，在進(jìn)行自動裝煤時，漏斗倉與煤炭均接觸不到移動接觸網(wǎng)。這樣的裝置是一種架設(shè)在漏斗下方的可移動式接觸網(wǎng)，它與兩端固定接觸線平行、貼近、高度一致。當(dāng)移動接觸網(wǎng)在線路中心時，漏斗倉在移動接觸網(wǎng)的正上方。當(dāng)漏斗倉要進(jìn)行裝煤作業(yè)時，移動接觸網(wǎng)移開，漏斗倉下降進(jìn)行裝煤作業(yè)。此時，柔性移動接觸網(wǎng)位于線路外的停駐位，因而不影響漏斗槽工作，如圖1所示。

圖1 柔性移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)工作原理圖

當(dāng)需要進(jìn)入漏斗倉下方的電力機(jī)車最好前弓運(yùn)行(主要考慮當(dāng)機(jī)車受電弓脫離移動接觸網(wǎng)時可以提前使移動接觸網(wǎng)進(jìn)行移動，以使機(jī)后第一位車裝煤時有足夠的準(zhǔn)備時間)。當(dāng)列車運(yùn)行到進(jìn)站傳感器1檢測到有電力機(jī)車通過時，操作系統(tǒng)PCL檢測負(fù)荷開關(guān)是否處于閉合位置、裝煤溜槽是否處于升起位置、移動接觸網(wǎng)投影是否位于線路中心位置、出站隔離開關(guān)是否處于閉合位置，如果沒有將執(zhí)行指令使它們都處于以上位置，當(dāng)電力機(jī)車運(yùn)行到傳感器2的位置，即機(jī)車受電弓脫離移動接觸網(wǎng)時，進(jìn)站負(fù)荷開關(guān)自動斷開，移動接觸網(wǎng)自動運(yùn)行到移出位，到達(dá)移出位置時解除對倉下降的鎖閉，漏斗倉可以工作;當(dāng)電力機(jī)車運(yùn)行到傳感器3的位置時，自動斷開出站隔離開關(guān)，使整個漏斗倉區(qū)段斷電，以保障噴灑防凍液的工作安全進(jìn)行。此時移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)完成了一個工作過程，準(zhǔn)備進(jìn)入下一次程序運(yùn)行(見圖2)。

圖2 移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)工作過程圖

該系統(tǒng)采用了自動、手動、故障時三種控制方式及電動、人工操作兩種操作方式，運(yùn)行過程中可隨情況選擇控制及操作方式。整個電氣控制過程應(yīng)用了電氣互鎖、自動檢測等安全防護(hù)措施，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中任何錯誤動作都會發(fā)出報警信號，便于操作人員及時排除故障，并且控制系統(tǒng)中預(yù)留接口，可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行改進(jìn)升級。

2 裝煤漏斗倉移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)的組成

裝煤漏斗倉處移動接觸網(wǎng)主要由彈簧補(bǔ)償下錨、硬橫梁、移動接觸網(wǎng)、電氣絕緣設(shè)施、移動網(wǎng)移動部件、信號檢測裝置、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)及電氣智能控制裝置組成。

2.1 彈簧補(bǔ)償下錨

當(dāng)移動接觸網(wǎng)延伸到門型構(gòu)架時需要進(jìn)行下錨，常規(guī)的下錨方式存在拉線，而且靠墜砣補(bǔ)償整個錨段的熱脹冷縮，然而在這種情況下拉線受漏斗的影響難以安裝，考慮在門型構(gòu)架上裝設(shè)彈簧補(bǔ)償無拉線下錨，對移動接觸網(wǎng)的伸縮量進(jìn)行補(bǔ)償。彈簧補(bǔ)償裝設(shè)在移動接觸網(wǎng)的兩端，依靠門型構(gòu)架作為支撐，這就要對門型構(gòu)架的支持強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算是否能滿足要求。由于墜砣下錨補(bǔ)償具有性能穩(wěn)定，施工簡單，投資較少的優(yōu)點(diǎn)，因而在普通的電氣化鐵路接觸網(wǎng)的恒張力補(bǔ)償設(shè)施中它被廣泛采用。然而在裝煤漏斗倉移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)中，受凈空的影響不宜采用墜砣下錨補(bǔ)償而是選用彈簧補(bǔ)償下錨。彈簧補(bǔ)償裝置輕便簡單體積小，非常適用于裝煤漏斗倉移動接觸網(wǎng)的補(bǔ)償下錨。

2.2 硬橫梁

硬橫梁為接觸線、承力索提供支撐。硬橫梁是專門為裝煤漏斗倉下移動接觸網(wǎng)所定制的特殊構(gòu)架，它需要為接觸網(wǎng)的下錨連接、絕緣子、動力裝置等提供預(yù)留，需要一些附件安裝在硬橫梁上。

2.3 移動接觸網(wǎng)

當(dāng)機(jī)車通過漏斗下方時，該裝置的移動接觸網(wǎng)部分移動至鐵路線路的正上方，確保機(jī)車受電弓安全通過;當(dāng)機(jī)車受電弓通過漏斗之后，該裝置通過電機(jī)帶動把漏斗槽運(yùn)至線路正上方，移動接觸網(wǎng)至旁邊不影響裝煤作業(yè)。

2.4 電氣絕緣設(shè)施

在漏斗兩側(cè)采用帶接地刀閘的隔離開關(guān)及分段絕緣器，既可以閉合開關(guān)讓中間的剛性區(qū)帶電通過，又可以斷開開關(guān)讓機(jī)車通過無電的剛性區(qū)。剛性區(qū)帶電的優(yōu)勢是在過渡區(qū)電壓是等位的，拉弧現(xiàn)象比較弱;缺點(diǎn)是漏斗下方存在高強(qiáng)電壓，對人員設(shè)備可能造成影響。剛性區(qū)不帶電的優(yōu)勢是漏斗下方不帶電，對人員設(shè)備無影響;缺點(diǎn)是受電弓由帶電區(qū)到無電區(qū)時容易拉弧，長期拉弧容易燒壞接觸線。選擇何種方式運(yùn)營可以根據(jù)現(xiàn)場的運(yùn)行狀況確定最佳方案。

2.5 移動網(wǎng)移動部件

給移動接觸網(wǎng)的運(yùn)動提供動力，使其能在規(guī)定范圍內(nèi)移動，以滿足不同情況下的位置要求。接觸網(wǎng)的移動動力來自錨段兩端的動力控制系統(tǒng)。動力系統(tǒng)由交—直—交變頻器、三相交流電動機(jī)及減速機(jī)組成。變頻器在控制器控制下給電動機(jī)提供動力，帶動減速機(jī)工作，減速機(jī)的扭矩直接作用在移動式接觸網(wǎng)的滑輪上。

2.6 信號檢測裝置

在鐵路兩側(cè)分別安裝信號發(fā)射裝置與信號接收裝置。機(jī)車通過時將信號擋住，接收端接收不到信號，此時給出機(jī)車通過信號，提示操作人員或者給程序啟動脈沖。

2.7 負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)及電氣智能控制裝置

負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)為了給移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)的檢修提供方便，電氣智能控制裝置可以實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)。

3 裝煤漏斗倉移動接觸網(wǎng)安裝

3.1 硬橫梁基坑定位測量

基坑定位測量的方法是:根據(jù)支柱側(cè)面限界，確定支柱基坑的位置。橫向測量的主要工作是將正線上的縱向測量點(diǎn)過渡到站場兩側(cè)靠近硬橫梁的鋼軌上，要求兩側(cè)硬橫梁中心線的連線偏離不超過2°。

3.2 硬橫梁的施工安裝

硬橫梁施工安裝流程與接觸網(wǎng)普通硬橫梁施工類似，施工準(zhǔn)備、硬橫梁預(yù)裝組裝、安裝硬橫梁。

1)安裝當(dāng)天，封閉點(diǎn)前，作業(yè)人員提前30 min到達(dá)安列停放車站，并上車準(zhǔn)備。

2)安列司機(jī)聽從車站值班人員指揮，啟動安列運(yùn)行到安裝地點(diǎn)。

3)施工負(fù)責(zé)人指揮司機(jī)對位，吊車司機(jī)操作吊車，起臂落鉤，地面人員配合掛鋼絲套，拴牢晃繩。

4)作業(yè)人員分兩組，每組兩人，系安全帶、小繩分別上硬橫跨柱。上到桿頂系好安全帶，用小繩吊上連接螺栓和定位銷釘。

5)施工負(fù)責(zé)人指揮吊車司機(jī)，吊車司機(jī)操作吊車，緩緩地起鉤，負(fù)責(zé)人指揮拉晃繩人員將橫梁轉(zhuǎn)向90°，使橫梁兩端分別對準(zhǔn)支柱。

6)橫梁吊到桿頂時，桿上作業(yè)人員配合，穩(wěn)住橫梁，先利用定位銷釘，對好橫梁與支柱連接孔位，另一人配合將連接螺栓穿入連接孔，并用梅花扳手循環(huán)將螺栓擰緊，用力矩扳手檢測達(dá)標(biāo)。

7)另一支柱重復(fù)5)程序。

8)如橫梁與實(shí)際跨度有微小差距時，可松開支柱地腳螺栓，用撬杠撬支柱底板，使其橫梁與支柱連接處密貼，桿上人員按5)程序連接螺栓。

9)用經(jīng)緯儀配合調(diào)整支柱垂直度，達(dá)標(biāo)后，循環(huán)緊固牢靠。支柱橫、順線路標(biāo)準(zhǔn)及緊固力矩應(yīng)符合設(shè)計要求。

10)重復(fù)上述1)，2)，3)程序，進(jìn)行下組安裝(最好分兩組作業(yè)，一組預(yù)組裝，一組安裝)。

3.3 接觸線架設(shè)

接觸線是移動式接觸網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，接觸線的架設(shè)是施工中非常重要的一個環(huán)節(jié)。

1)接觸線的放線施工。

放線時對導(dǎo)線的質(zhì)量要求比較高(導(dǎo)線不能有任何小彎)，張力大小要合適、均勻。首先對接觸線進(jìn)行外觀檢查后，用緊線器從兩端將旋轉(zhuǎn)腕臂進(jìn)行固定，人工牽引使接觸線嵌入?yún)R流排，再擰緊螺母。

2)注意事項(xiàng)。

用水平尺調(diào)整擺臂的底座，使其在水平方向上水平、豎直方向上豎直。調(diào)整擺臂夾具的轉(zhuǎn)動軸使匯流排在線路中心正上方，調(diào)整夾具的轉(zhuǎn)軸螺栓使其高度滿足設(shè)計要求。調(diào)整被動臂限位器時，使被動擺臂最大轉(zhuǎn)角不大于80°。

3)安裝開關(guān)接觸片。

按照說明書安裝好開關(guān)接觸片，調(diào)整開關(guān)鴨嘴片的彈簧片壓力(用塞尺檢測)，要求開關(guān)插拔力50 N，合上后通過電流應(yīng)在200 A以上。

3.4 移動網(wǎng)移動部件施工安裝

1)鏈條張緊力的調(diào)整。

對鏈傳動裝置，調(diào)整好適當(dāng)?shù)逆湕l張緊力很重要。張緊力太大，會使鏈條拉力過大，影響鏈條的使用壽命，也會使動力消耗過大;張緊力太小，會使鏈條松邊太松，以致傳動過程中產(chǎn)生工作噪聲和振動。這種振動將導(dǎo)致鏈條和鏈輪產(chǎn)生不正常的磨損。如何將鏈條張緊力調(diào)整適當(dāng)可按下述方式進(jìn)行調(diào)整:轉(zhuǎn)動一個鏈輪，以至于能使下部的鏈條張緊，然后按圖1所示，測量上部鏈條的撓度。在中部測得的這個撓度H值應(yīng)該近似等于鏈輪切線長度的2%～3%。傾斜傳動裝置的撓度應(yīng)小于水平傳動裝置的撓度，對于垂直傳動裝置(應(yīng)盡量避免垂直傳動)，最好具備鏈條張緊裝置。同時還應(yīng)注意，鏈條與鏈條防護(hù)罩之間有足夠的間隙，否則，傳動過程中鏈條與鏈條防護(hù)罩間可能發(fā)生相互磨損，當(dāng)鏈條磨損節(jié)距升長時，鏈條與鏈條防護(hù)罩間發(fā)生相互磨損的可能性尤為嚴(yán)重。

2)鏈條的連接。

鏈條的連接采用連接鏈節(jié)，當(dāng)一個連接鏈節(jié)被裝配到鏈條上時，必須將外鏈節(jié)鏈板沿銷軸向里推到適當(dāng)位置，以便使緊固件能插入銷軸內(nèi)。插入緊固件后，必須將銷軸兩端向內(nèi)鉚緊，這樣可保證內(nèi)外鏈板間有正確的間隙。內(nèi)外鏈板間有了間隙，就避免了內(nèi)外鏈板緊貼一起以至于不能供油潤滑;進(jìn)行鉚接，減少了鏈板松動乃至脫落的可能。若采用開口形卡簧，則卡簧的安裝方向必須是卡簧的開口方向與鏈條的運(yùn)行方向相反，以防卡簧在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中被碰撞而脫落。注意:在中低速場合，如果采用若干掛單排鏈來代替多排鏈，在連接鏈條時，各掛鏈條的內(nèi)外鏈節(jié)要一一對應(yīng)。因?yàn)槟p后的鏈條內(nèi)外鏈節(jié)節(jié)距是不相等的，對應(yīng)的并列安裝可使載荷均布于各排鏈條。

4 結(jié)語

作為一種在煤炭鐵路專用線上應(yīng)用的新技術(shù)，柔性移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)很好的解決了接觸網(wǎng)在漏斗倉下如何布置的問題。移動網(wǎng)與漏斗倉的良好配合，使得煤炭的裝載效率大為提高，而且操作簡單方便靈活，可以實(shí)現(xiàn)全自動和半自動、人工手動等多種運(yùn)行方式。但正是作為一種新的系統(tǒng)，在實(shí)際的應(yīng)用中也許會遇到一些問題，也許還有更優(yōu)良的解決方案。這需要我們現(xiàn)場的技術(shù)人員開動腦筋，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，不斷總結(jié)、優(yōu)化，逐漸完善裝煤漏斗倉移動接觸網(wǎng)系統(tǒng)。