接觸線拉出值調(diào)整與其高度的對應(yīng)關(guān)系

蘇光輝

0 引言

接觸網(wǎng)工程在施工安裝后期會對個別懸掛點(diǎn)的拉出值進(jìn)行調(diào)整，以滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。在這個階段，往往大部分接觸網(wǎng)零部件和材料都已經(jīng)安裝到位，因此更精確的獲得個別點(diǎn)的調(diào)整量，以將對相鄰跨距的懸掛狀態(tài)的不利影響降到最低，并節(jié)省調(diào)整時間和調(diào)整工作量是個比較現(xiàn)實(shí)的工程問題。

另外，由于接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，拉出值的變化必將引起定位器受力狀態(tài)的改變，進(jìn)而又與接觸線高度（下稱導(dǎo)高）、限位間隙等一系列關(guān)鍵參數(shù)聯(lián)系起來。本文針對現(xiàn)場可能采用的不同拉出值調(diào)整方案，結(jié)合案例對各方案下導(dǎo)高的變化值進(jìn)行計算，為工程實(shí)踐提供參考。

1 拉出值的調(diào)整方案

在實(shí)際工程中拉出值的調(diào)整可以靠調(diào)節(jié)定位器支座、定位環(huán)以及下腕臂底座來實(shí)現(xiàn)。具體的措施可以是單一措施調(diào)整，也可以是多個措施的組合。由于調(diào)整下腕臂底座比較困難且調(diào)整量較小，一般不予采用。下文將以增大拉出值為例展開說明。增大拉出值可以采用以下3種方案，見圖1。方案1（圖1 a）：遠(yuǎn)線路中心方向調(diào)整定位器支座位置。

圖1 拉出值調(diào)整方案圖

方案2（圖1 b）：遠(yuǎn)線路中心方向調(diào)整定位器支座位置，同時向下調(diào)整定位環(huán)。

方案3（圖1 c）：遠(yuǎn)線路中心方向調(diào)整定位器支座位置，同時向上調(diào)整定位環(huán)。

2 定位器的受力分析

定位器同時受到接觸線傳遞的水平拉力及其垂直分力，其受力狀態(tài)如圖2所示。

在不考慮氣象因素的情況下，水平力是因?yàn)榻佑|線設(shè)置了拉出值或線路是曲線引起的，也就是接觸線張力的徑向分量；垂直力主要是因?yàn)榻佑|線的重力及其張力的垂直分量引起的。由于定位器與定位器支座是鉸接形式，定位器在這兩種力的作用下穩(wěn)定后會保持力學(xué)平衡，形成了穩(wěn)定后的接觸線高度以及定位器的初始安裝坡度。

圖2 定位器受力分析圖

為了便于分析，以下將以連續(xù)2跨3根支柱的接觸懸掛為例（圖3），取2#支柱作為研究對象。

圖3 2跨3根支柱接觸懸掛示意圖

接觸網(wǎng)參數(shù)如表1。

表1 接觸網(wǎng)參數(shù)表

由表 1參數(shù)可以求得 2#支柱定位器線夾處的受力（圖4）情況如下：

水平力Fu1= 0.2×3000×4 / 50 = 48 kg

垂直力Fv1= 0.75+1.35×5 = 7.5 kg

對應(yīng)的定位器角度a1=atan(7.5/48)=8.88°

圖4 2#支柱定位器線夾處受力示意圖

若2#支柱的拉出值增大50 mm，則引起的水平力增量ΔFu= 0.05×3000×2 / 50 = 6 kg，此時：

水平力 Fu2= Fu1+ Δfu= 48 + 6 = 54 kg

垂直力Fv2= Fv1= 7.5 kg

上述討論中，接觸線高度的變化必將伴隨懸掛點(diǎn)處接觸線垂直力的變化，但由于拉出值的調(diào)整數(shù)值一般不大，因此導(dǎo)高變化引起的垂直力變化量很小，計算時可忽略。

對應(yīng)的定位器角度約a2=atan(7.5/54)=7.907°。兩者的角度差為0.973°，在定位器長度為1150 mm的情況下，垂直高度差h為19.97 mm，即在拉出值增大50 mm的情況下，會引起將近19.97 mm的垂直變化量，但是該變化量在定位器再平衡后，并不會完全引起接觸線的導(dǎo)高也會變化同樣大小，接觸線導(dǎo)高的變化量還須考慮定位器掛鉤處的高度變化對定位器平衡后角度的影響。

3 不同方案下的接觸線高度變化量

本小節(jié)將基于第2小節(jié)的計算結(jié)果，同時假設(shè)斜腕臂管的斜角為32°和定位管的傾角為3°（仰角）情況下，對3種不同調(diào)整方案下的導(dǎo)高變化值進(jìn)行計算。

（1）方案1的導(dǎo)高變化。當(dāng)定位器支座移動50 mm 后，定位器掛環(huán)中心的高度下降 50sin3°=2.6 mm，因此在上述假設(shè)條件下，若拉出值加大50 mm，導(dǎo)線高度將會抬高，抬高量為19.97 - 2.6= 17.37 mm。

（2）方案2的導(dǎo)高變化。假設(shè)定位環(huán)向下移動 40 mm，將引起拉出值增加 40cos32° =33.92 mm，定位器掛環(huán)中心的高度下降40sin32° =21.2 mm。

因此定位器支座還需要移動約 50 - 33.92 =16.08 mm以保證拉出值的調(diào)整值達(dá)到50 mm。該變化引起定位器掛環(huán)中心的高度下降量為16.08sin3° = 0.84 mm。

綜合以上結(jié)果，定位環(huán)和定位器支座按照上面數(shù)值調(diào)整后，會引起定位器掛環(huán)中心的高度總共下降0.84 + 21.2 = 22.04 mm，這時導(dǎo)線高度將會在原基礎(chǔ)上降低，降低值為22.04 - 19.97 = 2.07 mm。

（3）方案3的導(dǎo)高變化。假設(shè)定位環(huán)向上移動30 m，將引起拉出值減小30cos32° = 25.44 m，定位器掛環(huán)中心的高度上升30sin32° = 15.9 mm。

因此定位器支座還需要移動約 50 + 25.44 =75.44 mm以保證拉出值的調(diào)整值達(dá)到50 mm。這種變化引起定位器掛環(huán)中心的高度下降量為75.44sin3° = 3.95 mm。

綜合以上結(jié)果，定位環(huán)和定位器支座按照上面的調(diào)整值調(diào)整時，會引起定位器掛環(huán)中心的高度總共上升15.9 - 3.95 = 11.95 mm，導(dǎo)線高度將會上升，上升值為11.95+19.97 = 31.92 mm。

4 結(jié)論

通過上文分析可以得出如下結(jié)論：單純從拉出值變大或變小并不能準(zhǔn)確判斷導(dǎo)高是變高或者變低，拉出值的變化對導(dǎo)高的最終影響結(jié)果要結(jié)合具體的調(diào)整方案來分析，并需綜合考慮各個相關(guān)部件的位置變化對最終結(jié)果的影響。

本文僅以比較簡單的直線接觸網(wǎng)為例進(jìn)行了說明，曲線段可以參照本文的方法進(jìn)行分析，由于高速鐵路的接觸線張力比較大，外軌超高也往往超過了150 mm，因此對于外軌超高引起的張力垂直分量已經(jīng)比較客觀，必須在計算中要加以考慮，這些張力分量需要重點(diǎn)關(guān)注的地方還有縱曲線變坡區(qū)段。