寶蘭客專棘輪補(bǔ)償裝置繩索及配重設(shè)計

趙曉琴

摘 要：根據(jù)客專接觸網(wǎng)設(shè)計張力、支柱預(yù)留安裝孔位要求，對補(bǔ)償裝置進(jìn)行了設(shè)計計算，精確計算出補(bǔ)償繩纏繞圈數(shù)及長度，確定墜砣數(shù)量，校核墜砣行程，并以此繪制了施工安裝曲線，解決了施工現(xiàn)場物資提報材料時缺乏參數(shù)依據(jù)，出現(xiàn)設(shè)備不能滿足行程要求或繩索需要現(xiàn)場裁剪的問題，尤其是用于施工安裝指導(dǎo)的安裝曲線，為現(xiàn)場不同溫度下施工提供了便捷明了的安裝指導(dǎo)，同時為其他線路的設(shè)計提供了參考。

關(guān)鍵詞：張力補(bǔ)償;補(bǔ)償裝置;棘輪繩長設(shè)計;配重計算

中圖分類號：U225 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）12-0051-02

1 引言及線路基本設(shè)計狀況

1.1 引言

電氣化鐵路通過接觸網(wǎng)為電力機(jī)車輸送電能，接觸網(wǎng)是露天裝置，大氣溫度變化對其產(chǎn)生較大的影響，為保證線索不受室外溫度影響而保持恒定張力，目前高速及客專線路中普遍采用具有斷線制動功能的棘輪補(bǔ)償裝置[1]。補(bǔ)償裝置中補(bǔ)償繩的規(guī)格及配重墜砣的選取是一項十分重要的一部分，配重墜砣及繩索選取不當(dāng)會導(dǎo)致大氣溫度最高時墜砣已落地而線索失去張力，導(dǎo)致受電弓取流失敗以致機(jī)車失去動力;或者溫度最低時墜砣上升太高，超出了限制導(dǎo)管的頂端，甚至出現(xiàn)卡滯，不能自由上下滑動，線索不能自由伸縮，導(dǎo)致斷線事故發(fā)生。

1.2 線路基本設(shè)計條件

寶蘭客專線路設(shè)計條件：接觸線張力：25kN;承力索張力：20kN;錨段長度L=2×700mm;線索溫度：tmax+80℃;tmax-30℃。

2 補(bǔ)償繩規(guī)格確定及墜砣配重計算

2.1 補(bǔ)償繩規(guī)格確定

補(bǔ)償繩規(guī)格確定：線索最大張力為25kN，取3倍安全系數(shù)，則繩索破斷力不小于：25kN×3=75kN，經(jīng)查選用Φ9.5浸瀝青不銹鋼絲繩《GB/T8706-2006》[2]，破斷力≥75.4kN。

2.2 墜砣配重計算

接觸線張力為25kN，承力索張力20kN;棘輪補(bǔ)償裝置變比1：3。故得接觸線墜砣配重量為25/3=8.33kN（850kG），承力索墜砣配重量為20/3=6.667kN（680kG）;選用每塊25kG）/35mm厚的標(biāo)準(zhǔn)鐵墜砣[3]，則：接觸線需要墜砣為：850/25=34（塊）;接觸線需要墜砣為：680/25=27.2（塊），取27塊。

3 補(bǔ)償距離及追砣行程計算

3.1 補(bǔ)償距離計算

補(bǔ)償距離d=Lα（tmax-min）=0.700×103×1.7×10-5×（80+30）=1.309（m）

3.2 墜砣行程計算

h=3d=1309×3=3927mm。

4 接觸線棘輪大小輪繞繩長度計算

4.1 技術(shù)要求

（1）輪體上最小繞繩圈數(shù)為0.625圈;（2）棘輪中心到平衡輪中心的距離L最短為1.5m;（3）墜砣最低位置距離基礎(chǔ)面大于等于300mm。

4.2 接觸線棘輪繩長理論計算

寶蘭客專棘輪補(bǔ)償下錨采用接觸線正制動、承力索正制動的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)支柱預(yù)留開孔圖，則安裝尺寸要求為：

（1）接觸線棘輪安裝位置距地面高度：mj=6500mm（見圖1）;（2）承力索棘輪安裝位置距離地面高度：mc=7670mm（見圖1）;（3）接觸線墜砣高度：fj=34（塊）×35mm/塊=1190mm;（4）承力索墜砣高度：fc=27×35=945mm。

輪體尺寸參數(shù)如：大輪輪槽直徑Φ511mm，小輪輪槽直徑Φ164mm。小輪一圈繞繩長l=π·d=（164+9.5）×π=545mm。大輪一圈繞繩長L=π·D=（511+9.5）×π=1634.37mm。

則：線路補(bǔ)償距離要求輪體轉(zhuǎn)動圈數(shù)n==1309/545 =2.402圈。

假設(shè)：本棘輪裝置設(shè)定使用溫度為+80℃時，墜砣下降至最低位置，墜砣距離地面300mm。假設(shè)此時大輪上鋼絲繩纏繞圈數(shù)為最小值0.625圈，根據(jù)大輪與小輪的幾何關(guān)系，此時小輪上的纏繞圈數(shù)為0.625+N（N為自然數(shù)）。

當(dāng)溫度為-30℃時，墜砣上升至最高處，輪體轉(zhuǎn)動2.402圈，此時大輪鋼絲繩纏繞圈數(shù)=0.625+2.402=3.027圈，滿足設(shè)計要求。同時，小輪鋼絲繩纏繞圈數(shù)=0.625+N-2.402≥0.625，求得N的最小自然數(shù)為3。（溫度最高時大輪輪體上剩余繩長不得少于0.625圈，溫度最低時小輪輪體上剩余繩長也不得少于0.625圈）。

則：寶蘭線可取+80℃時，墜砣下降至最低點，此時大輪鋼絲繩纏繞1.625圈（考慮一圈的安全余量），小輪鋼絲繩纏繞3.625圈。

接觸線大輪鋼絲繩長度Fj大=300mm（繩頭）+1.625×1634mm（輪體纏繞繩長）+（6500（mj）-1190（fj）-300（b）-87.5（n）-130）+300mm（繩頭）+500（預(yù)留）=8247.75mm，取8.3米。

接觸線小輪鋼絲繩長度Fj小=（3.625×545（輪體纏繞繩長）+300（繩頭））×2+237（平衡輪包線部分）+2L=4789mm+ 2Bmm=7789mm，取7.8米。

5 承力索棘輪大小輪繞繩長度計算

承力索大小輪繩長與接觸線大小輪繩長計算方法相同，只是承力索與接觸線下錨高度不同，配重墜砣的高度不同。則：

承力索大輪鋼絲繩長度Fc大=300mm（繩頭）+1.625×1634mm（輪體纏繞繩長）+（7670（mc）-980（fc）-300（b）-87.5（n）-130）+300mm（繩頭）+500（預(yù)留）=9927.75mm，取10米。

承力索小輪鋼絲繩長度Fc小=（3.625×545（輪體纏繞繩長）+300（繩頭））×2+237（平衡輪包線部分）+2L+2*600（承力索輪體中心與接觸線輪體中心在水平面上投影的間距）=4789+2L+2*600=8989mm，取9.0米。

6 施工安裝溫度曲線的繪制

大輪溫度最高為+80℃時，輪體繞繩1.625圈，小輪繞繩3.625圈，墜砣安裝高度b（底部距離地面的距離）為300mm;當(dāng)溫度由+80℃變化為-30℃時，輪體轉(zhuǎn)動2.402圈，則：

-30℃時：大輪繞繩為：1.625+2.402=4.027（圈），小輪繞繩為：3.625-2.402=1.223（圈），墜砣安裝高度b（底部距離地面的距離）為：b+h=300+3927=4227（mm），據(jù)此繪制安裝曲線如下圖2所示：

7 結(jié)語

寶蘭線用棘輪補(bǔ)償裝置補(bǔ)償繩選用φ9.5的浸瀝青不銹鋼絲繩，接觸線及承力索大小輪繞繩長度及墜砣配重選用如表1所示，配重選用每塊25kG）/35mm厚的標(biāo)準(zhǔn)鐵墜砣。

溫度最高為80℃時，大輪輪體繞繩1.625圈，小輪繞繩3.625圈，墜砣安裝高度b（底部距離地面的距離）為300mm;當(dāng)溫度由+80℃變?yōu)?30℃時，輪體轉(zhuǎn)動2.402圈，大輪繞繩4.027（圈），小輪繞繩1.223（圈），墜砣安裝高度b（底部距離地面的距離）為：4227mm，其他溫度時參數(shù)如圖2所示。

參考文獻(xiàn)

[1] 于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].西南交通大學(xué)出版社，2013.

[2] GB/T8706-2006/ISO 17893：2004.鋼絲繩術(shù)語、標(biāo)記和分類[S].

[3] TB/T2075-2010.電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件[S].