關(guān)于既有接觸網(wǎng)大修中心錨結(jié)位置設(shè)置的探討

黃 河

0 引言

在既有線接觸網(wǎng)大修時(shí)，往往會(huì)遇到由于支柱跨距的調(diào)整而使整個(gè)錨段縮短或增長的情況。由此，該錨段內(nèi)中心錨結(jié)位置若仍在既有位置，則可能由于錨段長度改變和線路情況變化引起線索張力增量變化導(dǎo)致線索張力不均和定位器、腕臂偏移量大等問題。本文對(duì)既有線接觸網(wǎng)改造錨段長度變化后，重新設(shè)置中心錨結(jié)位置作一些分析和探討。

1 中心錨結(jié)的安設(shè)

在兩端裝設(shè)補(bǔ)償器的接觸網(wǎng)錨段中，必須加設(shè)中心錨結(jié)。每個(gè)錨段中心錨結(jié)安設(shè)位置應(yīng)根據(jù)線路情況和線索的張力增量計(jì)算確定。一般布置原則是使中心錨結(jié)固定點(diǎn)兩側(cè)線索的張力盡量相等，并盡可能靠近錨段中部。

當(dāng)錨段全部在直線區(qū)段或整個(gè)錨段布置在曲線半徑相同的曲線區(qū)段時(shí)，該錨段中心錨結(jié)應(yīng)安設(shè)在錨段的中間位置。

當(dāng)錨段布置在既有直線又有曲線且曲線半徑不等的區(qū)段時(shí)，該錨段的中心錨結(jié)應(yīng)設(shè)在曲線多、曲線半徑小的一側(cè)。在特殊情況下，錨段長度較短時(shí)（一般定為錨段長度800 m以下），可不設(shè)中心錨結(jié)，視為半個(gè)錨段，可將錨段一端硬錨，另一端線索安裝補(bǔ)償器，此時(shí)的硬錨就相當(dāng)于中心錨結(jié)。

2 影響中錨位置的因素

在既有網(wǎng)大修時(shí)選擇中心錨結(jié)位置時(shí)應(yīng)充分考慮以下幾方面：

（1）接觸懸掛在線路坡道處，由于懸掛本身的重量沿下坡方向產(chǎn)生作用于懸掛的分力。

（2）曲線上因旋轉(zhuǎn)腕臂偏轉(zhuǎn)，出現(xiàn)對(duì)線索向某一方向的分力作用。

（3）一側(cè)下錨轉(zhuǎn)角過大時(shí)，會(huì)限制腕臂隨溫度的偏移。

（4）風(fēng)力和受電弓對(duì)接觸線的滑動(dòng)摩擦力方向等。

（5）錨段長度變化和錨段位置變化后，線索由于線路情況發(fā)生變化而導(dǎo)致張力變化。

以上原因都可能造成中心錨結(jié)兩端張力不平衡，有時(shí)可能會(huì)重疊出現(xiàn)，誘發(fā)接觸懸掛向某一方向產(chǎn)生竄動(dòng)。

3 中心錨結(jié)的重新安設(shè)

當(dāng)錨段長度變化時(shí)，若中心錨結(jié)位置仍在原位，勢必因中心錨結(jié)兩端張力差過大而造成吊弦、腕臂偏移量過大。這里需要說明一點(diǎn)，接觸網(wǎng)張力差是始終存在的，一般情況下（中錨位置適合），張力差值最多為最大張力的10%。

3.1 定位器形成的張力增量ΔTjW

定位器在溫度變化時(shí)也因接觸線產(chǎn)生伸長（或縮短）而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在直線區(qū)段上，由于定位器對(duì)接觸線張力變化影響很?。ㄒ话銓?duì)1500 m長的錨段，其定位器產(chǎn)生的張力增量只有幾十 N），可以忽略。因此，對(duì)于定位器產(chǎn)生的張力增量，只考慮曲線上的情況。

為了確定接觸線因定位器的移動(dòng)而引起的張力變化，需研究它們的平衡條件。

因?yàn)槎ㄎ黄鞯淖饔?，在溫度變化時(shí)，接觸線產(chǎn)生張力增量ΔTjw，其受力情況如圖1和圖2所示[1]。

圖1 定位器偏移示意圖

圖2 曲線區(qū)段懸掛平面圖

由結(jié)點(diǎn)各力對(duì)垂直軸和水平軸投影可得：

由圖1和圖2可知：

由中心錨結(jié)至補(bǔ)償器間因定位器作用而形成的張力增量為Tj1－Tjm，即：

同前，將Δl = l(αΔl - ε)和 ml = L 代入上式，可得：

式中，Tjm為接觸線在補(bǔ)償處的張力，又稱為起始張力。其定位器形成張力增量ΔTjw與起始張力Tjm成比例。造成張力變化的原因，實(shí)際上是由吊弦和定位器共同作用的。因此，起始張力中必須考慮吊弦的影響。而ΔTjd是一個(gè)拋物線，其平均張力增量為(2/3)(ΔTjd)，所以計(jì)算定位器造成接觸線的張力差時(shí)，其起始張力應(yīng)?。?/p>

因而，由定位器的偏移對(duì)接觸線所引起的張力增量為

式（5）的應(yīng)用條件為在曲線區(qū)段，且只考慮溫度伸長和定位器偏移所引起的張力變化。在全補(bǔ)償鏈形懸掛中，接觸線弛度的變化更小，因溫度變化而耗損于弛度變化方向的縱向位移也更小。故在計(jì)算中ε 可忽略不計(jì)，即令ε = 0。

3.2 吊弦造成的張力增量ΔTjd

現(xiàn)在先考慮在直線區(qū)段上，接觸線由于溫度變化而伸長，因吊弦偏移而造成接觸線內(nèi)的張力變化。為分析方便，先取出錨段中第n個(gè)支柱點(diǎn)來分析張力增量的形成（圖3）。

在平均溫度時(shí)，吊弦處在垂直位置。當(dāng)溫度變化后，由于接觸線的伸長（或縮短），吊弦最低點(diǎn)的位置由A變到B。因?yàn)槭前胙a(bǔ)償，可以認(rèn)為鏈形懸掛承力索不變，此時(shí)，接觸線的受力情況要發(fā)生變化。因吊弦的傾斜產(chǎn)生了水平分量，即為張力增量，其值為

式中，m為半個(gè)錨段的跨距數(shù)；Δl為一個(gè)跨距內(nèi)接觸線的伸長，其值為

令ml = L，代入式（7）得：

式中，ΔTjd為只考慮溫度變化時(shí)，吊弦所引起的張力增量，kN；gj為接觸線單位長度重量，kN/m；L為由中心錨結(jié)至補(bǔ)償器間的距離，m；c為吊弦長度，取平均值，為最短吊弦，其值為cmin= h - F0。

圖3 吊弦的偏移示意圖

式（8）的應(yīng)用條件是在直線區(qū)段上；只考慮吊弦（Dx）所造成的張力變化和只考慮溫度引起的伸長。

在全補(bǔ)償鏈形懸掛中，接觸線弛度的變化更小，因溫度變化而耗損于弛度變化方向的縱向位移也更小。故在計(jì)算中ε 就忽略不計(jì)了，即令ε = 0。

3.3 中心錨結(jié)位置確定

在錨段長度和位置變化后，張力增量同樣不應(yīng)大于最大張力的10%，按照該條件，對(duì)變化后的錨段長度和線路情況按照式（5）、式（8）反求 L，即可求得中心錨結(jié)至補(bǔ)償器間跨距數(shù)m。

4 算例

設(shè)懸掛形式為THJ-95+CTHA-120全補(bǔ)償簡單鏈形懸掛；承力索設(shè)計(jì)張力14.7 kN；接觸線設(shè)計(jì)張力14.7 kN；承力索單位重量5.85 kN /m；接觸懸掛單位重量16.93 kN /m，錨段長度1450 m，大部分位于曲線半徑600 m位置，跨距45 m。

由式（5），α = 17.6×10-6K-1，Δt = 20℃，得：L = 493 m，則，m = 11跨。

由式（8），得：L = 402 m，則，m = 9跨。

由以上計(jì)算可得出，該錨段中心錨結(jié)位置應(yīng)靠曲線方向距離張力補(bǔ)償裝置10跨。

5 結(jié)語

通過本文的討論，對(duì)接觸網(wǎng)錨段長度和線路情況變化后中心錨結(jié)位置的設(shè)置做了簡單探討，得出了相應(yīng)計(jì)算式，從而減小了新設(shè)錨段內(nèi)吊弦、腕臂等設(shè)備偏移量，并能夠直接指導(dǎo)現(xiàn)場施工。希望本文能給遇到類似問題的工程技術(shù)人員提供幫助。

[1]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.