接觸網(wǎng)棘輪補(bǔ)償裝置的使用問題分析及對策

王紹普

（鄭州鐵路局 洛陽供電段，河南洛陽471002）

接觸網(wǎng)棘輪補(bǔ)償裝置的使用問題分析及對策

王紹普

（鄭州鐵路局 洛陽供電段，河南洛陽471002）

接觸網(wǎng)棘輪補(bǔ)償裝置由于其補(bǔ)償效率高、斷線止動(dòng)性能好的特點(diǎn)，在高速鐵路上得到了全面的應(yīng)用，同時(shí)在普速鐵路也得到越來越廣泛的應(yīng)用。在運(yùn)營使用中，由于產(chǎn)品工藝不完善、施工安裝不到位、運(yùn)營維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足方面的問題，造成了接觸網(wǎng)運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過對鄭西（鄭州—西安）高鐵及普速鐵路棘輪補(bǔ)償使用問題的系統(tǒng)分析，提出針對性的解決方案。

棘輪補(bǔ)償；分析；對策

接觸網(wǎng)自動(dòng)張力補(bǔ)償裝置是接觸網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分，補(bǔ)償效率和效果直接關(guān)系到接觸網(wǎng)張力的大小和波動(dòng)傳播速度，從而影響接觸網(wǎng)的弓網(wǎng)性能和運(yùn)行安全性。棘輪補(bǔ)償裝置除滿足接觸網(wǎng)張力補(bǔ)償?shù)囊笠酝?，其良好的斷線止動(dòng)性能（斷線時(shí)，墜砣下落距離不大于200 mm），在故障（事故）情況下能夠有效縮小設(shè)備影響范圍，降低事故等級(jí)。在接觸網(wǎng)新建和更改設(shè)計(jì)中對安裝防竄不防斷形式中心錨結(jié)錨段的補(bǔ)償裝置也普遍采用棘輪補(bǔ)償彌補(bǔ)防竄中心錨結(jié)在斷線故障情況下的不足。下面對鄭西高鐵和普速接觸網(wǎng)運(yùn)營過程中棘輪補(bǔ)償裝置出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行分析，并提出針對性的對應(yīng)措施，指導(dǎo)接觸網(wǎng)棘輪補(bǔ)償裝置維護(hù)，提高安全運(yùn)營能力。

棘輪補(bǔ)償裝置出現(xiàn)的主要問題是棘輪補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償繩與棘輪本體、卡線槽的偏磨問題和限制架卡滯、松脫的問題。棘輪的偏磨在造成設(shè)備損傷、損壞的同時(shí)，都會(huì)嚴(yán)重降低補(bǔ)償效率甚至造成斷線事故。補(bǔ)償裝置的卡滯、松脫將直接導(dǎo)致接觸網(wǎng)張力惡化，嚴(yán)重時(shí)直接造成行車事故。

1 隧道外棘輪的補(bǔ)償繩纏繞疊壓交錯(cuò)

1.1 設(shè)備問題

隧道外棘輪補(bǔ)償繩纏繞出現(xiàn)疊壓、交錯(cuò)，補(bǔ)償繩嚴(yán)重變形或偏磨斷股。如果補(bǔ)償繩疊壓情況嚴(yán)重，極有可能造成補(bǔ)償繩脫槽，補(bǔ)償直接卡死。

1.2 原因分析

隧道外棘輪補(bǔ)償裝置的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求：補(bǔ)償繩的纏繞應(yīng)正確入槽，防止繩股之間交錯(cuò)、重疊，大輪最多纏繞三圈半。而根據(jù)棘輪補(bǔ)償裝置安裝曲線計(jì)算，長度為700 m的半錨段，在溫度達(dá)到－20℃時(shí)，棘輪大輪的纏繞圈數(shù)達(dá)到3.3圈。

實(shí)際棘輪產(chǎn)品的大輪允許纏繞最寬處為38 mm，在安裝楔塊處的最窄處寬度為27 mm。補(bǔ)償繩線徑為9.5 mm，補(bǔ)償繩纏繞到3圈，纏繞寬度就需要28.5 mm。實(shí)際上，當(dāng)大輪圈數(shù)達(dá)到2.8圈后，在楔塊處的補(bǔ)償繩纏繞將出現(xiàn)擠壓、重疊現(xiàn)象，不能滿足棘輪安裝技術(shù)要求，如圖1。

1.3 解決措施

（1）廠家對棘輪裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整：增大棘輪大輪內(nèi)允許纏繞的有效寬度，滿足極限低溫時(shí)，大輪補(bǔ)償繩平整有序纏繞的寬度。

（2）接觸網(wǎng)設(shè)備維護(hù)單位，在氣溫低于－10℃低溫時(shí)，加強(qiáng)對大輪內(nèi)補(bǔ)償繩狀態(tài)的檢查，檢查是否有嚴(yán)重的斷股并及時(shí)調(diào)整纏繞情況，避免補(bǔ)償繩脫槽。

2 小輪補(bǔ)償繩磨棘輪外緣

2.1 設(shè)備問題

小輪一側(cè)的補(bǔ)償繩偏磨棘輪本體的外緣，易造成小輪補(bǔ)償繩斷絲、斷股，嚴(yán)重時(shí)造成卡滯。

2.2 原因分析

這種情況是由于棘輪本體沿下錨方向不平順，向垂直線路方向偏斜，造成一側(cè)的補(bǔ)償繩磨棘輪外緣。棘輪的安裝標(biāo)準(zhǔn)要求：兩側(cè)小輪補(bǔ)償繩與棘輪本體兩側(cè)的距離對稱，最大水平差值應(yīng)不大于5 mm?，F(xiàn)場造成棘輪偏斜的原因有以下兩方面。

（1）主要原因是小輪兩側(cè)的補(bǔ)償繩張力F1、F2大小不等（見圖2），使棘輪本體兩側(cè)同方向受力不勻發(fā)生偏斜，造成補(bǔ)償繩偏磨棘輪的外緣。

造成補(bǔ)償繩張力F1、F2大小不等的原因是棘輪平衡輪與其軸承間是滑動(dòng)摩擦，傳動(dòng)效率低。當(dāng)|F1－F2|小于平衡輪的靜摩擦力時(shí)，平衡輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，不能起到平衡兩側(cè)力的作用。如果施工時(shí)沒有調(diào)整好兩側(cè)小繩的張力，受補(bǔ)償張力后很容易造成棘輪兩側(cè)的小輪補(bǔ)償繩張力不等，拉偏棘輪。鄭西高鐵開通以來，已發(fā)現(xiàn)處理多處此類設(shè)備缺陷。

（2）另外的情況是固定棘輪兩側(cè)的擺動(dòng)桿長度不一致或本體軸承安裝不對稱造成棘輪本體在擺動(dòng)桿內(nèi)的結(jié)構(gòu)安裝偏斜。

2.3 解決措施

首先通過現(xiàn)場測量，確定如果是因?yàn)楫a(chǎn)品零配件的問題造成棘輪偏斜，更換相應(yīng)零部件即可解決。

如果是小輪兩側(cè)補(bǔ)償繩受力不平衡造成的，則將平衡輪的受力卸載，利用小輪補(bǔ)償繩人工轉(zhuǎn)動(dòng)平衡輪調(diào)整兩側(cè)的補(bǔ)償繩張力，觀察小輪兩側(cè)補(bǔ)償繩距棘輪本體中心距離相同時(shí)，再恢復(fù)補(bǔ)償張力，即可調(diào)平小輪兩側(cè)補(bǔ)償繩張力，消除隱患。

3 隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償繩磨制動(dòng)卡塊

3.1 設(shè)備問題

隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償?shù)闹苿?dòng)卡塊侵入補(bǔ)償繩運(yùn)動(dòng)路徑，補(bǔ)償繩與制動(dòng)卡塊摩擦，降低補(bǔ)償效率，造成補(bǔ)償繩斷絲或斷股。

3.2 原因分析

在施工過程中，由于安裝棘輪底座的槽道偏離垂向較多，造成棘輪支架下固定點(diǎn)后縮，制動(dòng)卡塊也隨之后移（如圖3），而補(bǔ)償繩垂直向下的受力方向、運(yùn)動(dòng)路徑不變，從而使制動(dòng)卡塊侵入補(bǔ)償繩受力運(yùn)動(dòng)路徑并產(chǎn)生碰觸摩擦。

3.3 解決措施

（1）當(dāng)槽道傾斜度小于3°時(shí)，可在棘輪連接架與制動(dòng)卡塊之間加裝16 mm厚的調(diào)整墊塊，使制動(dòng)卡塊前移，滿足制動(dòng)塊與補(bǔ)償繩的間隙。

（2）當(dāng)槽道傾斜度大于3°時(shí)，增加墊塊無法解決問題，只能重新按要求安裝棘輪槽道，從根本上解決問題。

4 隧道內(nèi)棘輪補(bǔ)償繩磨制動(dòng)卡板槽側(cè)壁

4.1 設(shè)備問題

隨著溫度的變化，在最高或最低的極限溫度附近，出現(xiàn)墜砣補(bǔ)償繩磨制動(dòng)卡板槽的側(cè)壁，會(huì)降低補(bǔ)償效率，造成補(bǔ)償繩斷絲或斷股。

4.2 原因分析

墜砣補(bǔ)償繩在棘輪旋轉(zhuǎn)過程中，在大輪輪槽內(nèi)沿水平方向排列纏繞變化。垂直補(bǔ)償繩的位置隨著纏繞的位置發(fā)生水平方向的位置移動(dòng)。在極限溫度時(shí)，垂直補(bǔ)償繩在水平方向上達(dá)到最大偏移值。棘輪安裝技術(shù)要求在張力狀態(tài)下，棘輪本體應(yīng)處于鉛垂?fàn)顟B(tài)無偏倒，最大水平差值應(yīng)不大于5 mm。

施工安裝時(shí)，未按要求對棘輪本體的鉛垂度進(jìn)行測量、調(diào)整，導(dǎo)致棘輪安裝時(shí)偏倒參數(shù)超標(biāo)。施工當(dāng)時(shí)保證了補(bǔ)償繩不磨制動(dòng)卡板槽側(cè)壁，沒有考慮補(bǔ)償繩隨纏繞位置變化后與制動(dòng)卡板槽側(cè)壁接觸摩擦的情況。而設(shè)備運(yùn)行在接近極限溫度時(shí)，垂直補(bǔ)償繩在棘輪倒向側(cè)的水平偏移位置超過產(chǎn)品設(shè)計(jì)范圍，與制動(dòng)卡板槽的側(cè)壁嚴(yán)重摩擦。

4.3 解決措施

（1）對棘輪本體的鉛垂度進(jìn)行檢查、測量，檢查技術(shù)參數(shù)是否符合要求。

（2）若棘輪本體的鉛垂度不符合技術(shù)要求，則將棘輪本體拆卸，松開棘輪調(diào)節(jié)板的螺栓（施工未安裝調(diào)節(jié)板時(shí)，補(bǔ)裝調(diào)節(jié)板），通過調(diào)節(jié)板調(diào)整棘輪本體的鉛垂?fàn)顟B(tài)，至偏倒值a≤5 mm。

（3）如果調(diào)節(jié)板的極限位置仍不能調(diào)整棘輪本體鉛垂。則需要拆卸棘輪本體后，通過加裝滑槽底座墊塊的形式改變滑槽位置來調(diào)整滑槽上棘輪裝置的水平位置，滿足棘輪本體的鉛垂度調(diào)整要求。

5 隧道外棘輪補(bǔ)償繩磨棘輪槽內(nèi)壁

隧道外大輪補(bǔ)償繩偏磨輪槽內(nèi)壁情況較為普遍，影響補(bǔ)償效率，同時(shí)造成墜砣補(bǔ)償繩的斷絲、斷股，嚴(yán)重時(shí)棘輪的輪齒擠壓、剪切補(bǔ)償繩，造成補(bǔ)償繩的嚴(yán)重?fù)p傷。

這種情況的原因還是棘輪本體偏倒參數(shù)超標(biāo)較多。造成棘輪本體偏倒的原因與4.2相同，主要是棘輪鉛垂度超標(biāo)嚴(yán)重，造成摩擦溫升的變化，補(bǔ)償繩纏繞到垂直補(bǔ)償繩貼近棘輪偏倒側(cè)邊緣時(shí)，造成垂直補(bǔ)償繩與棘輪槽內(nèi)壁互磨嚴(yán)重。問題的解決措施與4.3相同，能夠保障設(shè)備正常運(yùn)行。

6 墜砣抱箍與限制架導(dǎo)管卡滯

6.1 設(shè)備問題

現(xiàn)場接觸網(wǎng)中心錨節(jié)嚴(yán)重變形，輔助繩一側(cè)繃緊抬升導(dǎo)管，另一側(cè)嚴(yán)重松弛，貼近或低于接觸線，補(bǔ)償b值明顯失常，易直接造成弓網(wǎng)故障，嚴(yán)重威脅行車安全。

6.2 原因分析

施工安裝時(shí)如果導(dǎo)管不鉛垂，墜砣垂直向下的力會(huì)使導(dǎo)管變形，造成墜砣抱箍與導(dǎo)管之間在某一位置別勁、咬死、墜砣卡滯，接觸懸掛補(bǔ)償張力改變，失去平衡。

6.3 解決措施

卸開固定導(dǎo)管的鉤螺栓，使墜砣串自然下垂，根據(jù)墜砣串位置，重新固定導(dǎo)管位置并調(diào)整其鉛垂，調(diào)整完畢后拖動(dòng)檢查墜砣升降是否靈活，墜砣升降期間導(dǎo)管是否還會(huì)變形。

7 限制架導(dǎo)管上端脫開

7.1 設(shè)備問題

墜砣限制架的導(dǎo)管上部從鉤螺栓中脫出，墜砣串失去限制。惡劣情況下，墜砣串帶著導(dǎo)管共同大幅擺動(dòng)，造成墜砣串侵限或?qū)Ч苊撀洌秩刖€路，引發(fā)惡性事故。

7.2 原因分析

墜砣限制架是為了防止墜砣串向線路側(cè)擺動(dòng)侵入行車限界。限制架導(dǎo)管兩端通過鉤螺栓垂直部分內(nèi)嵌羈絆固定。在受到動(dòng)車通過的風(fēng)力及振動(dòng)的影響時(shí)，或者在惡劣天氣情況下，當(dāng)墜砣串?dāng)[動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)導(dǎo)管偏移，導(dǎo)管則帶動(dòng)鉤螺栓偏轉(zhuǎn)，由于鉤螺栓伸入導(dǎo)管長度僅有100 mm，并且產(chǎn)品的制造誤差和導(dǎo)管受重力下落的情況會(huì)使上部鉤螺栓垂直部分實(shí)際深入長度更短，造成鉤螺栓垂直部分向水平方向偏轉(zhuǎn)后從導(dǎo)管中脫出，導(dǎo)致導(dǎo)管上部脫開，失去限制功能。

7.3 解決措施

由于鉤螺栓固定導(dǎo)管的安裝方式不能避免導(dǎo)管帶動(dòng)鉤螺栓偏轉(zhuǎn)的情況。要保證導(dǎo)管上部不從鉤螺栓處脫出，則必須加長上部鉤螺栓的垂直部分，使其深入導(dǎo)管長度不小于200 mm?？梢越鉀Q在導(dǎo)管帶動(dòng)鉤螺栓發(fā)生水平偏轉(zhuǎn)的情況下，導(dǎo)管上部不會(huì)從鉤螺栓處脫出，避免墜砣限位作用失效。

8 結(jié)束語

棘輪補(bǔ)償裝置是隨著高速鐵路發(fā)展而大量使用的，其功能特點(diǎn)和運(yùn)行狀態(tài)的變化主要與溫度相關(guān)聯(lián)。在日常運(yùn)行工作中以溫度變化為主線，特別是臨近環(huán)境極限溫度時(shí)，加強(qiáng)對補(bǔ)償裝置狀態(tài)的監(jiān)控、檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理安全問題，不僅確保接觸網(wǎng)的運(yùn)行安全，更為加快消化吸收、擴(kuò)展應(yīng)用引進(jìn)的新技術(shù)、新裝備積累寶貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

［1］ TB/T 2075.13－2012.電氣化鐵道接觸網(wǎng)零部件第13部分：定位線夾［S］.

［2］ TB 10621－2009.高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）［S］.

［3］ 鄭西客運(yùn)專線接觸網(wǎng)產(chǎn)品安裝使用手冊［R］.寶雞：寶雞保德利電氣設(shè)備有限公司.2010.

Fault Analysis and Countermeasures of Catenary Ratchet Compensation Device

WANG Shaopu
（Luoyang Power Supply Section，Zhengzhou Railway Bureau，Luoyang 471002 Henan，China）

Catenary ratchet compensation device has been comprehensively used on the high－speed railway due to its high compensation efficiency and good break line stop performance，and has also achieved more and more application in normal-speed railway.In the operation use，the catenary is caused running safety risk because the product technology is imperfect，the installation does not reach the designated position and the operation＆maintenance experience is insufficient.By systematic analysis of the faults of catenary ratchet compensation which happened at Zheng-xi high-speed railway and normal-speed railway，this paper puts forward the corresponding countermeasures.

ratchet compensation；analysis；countermeasure

U255.8＋3

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.05.29

1008－7842（2014）05－0107－03

6—）男，高級(jí)工程師（

2014－03－25）