杭長高鐵彈性吊索動態(tài)相磨問題分析及對策研究

馬時達(dá) 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭州供電段

彈性吊索是高速鐵路彈性鏈形懸掛的重要特征和關(guān)鍵組成，主要作用是改善定位點處接觸線彈性，從而減小接觸網(wǎng)彈性不均勻系數(shù)，以保證列車高速運行時良好的弓網(wǎng)動態(tài)性能和取流質(zhì)量。

杭長高鐵設(shè)計時速為350 km/h, 接觸網(wǎng)采用全補償彈性鏈形懸掛。在運行過程中發(fā)現(xiàn)，杭長高鐵彈性吊索與相鄰線索、腕臂結(jié)構(gòu)存在動態(tài)相磨問題。本文先是對杭長高鐵彈性吊索動態(tài)相磨問題進(jìn)行梳理歸納，列出彈性吊索的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，接著從設(shè)計和施工兩方面分析動態(tài)相磨的原因，然后根據(jù)不同相磨情況提出處理方案，最后從科學(xué)運行維護(hù)的角度給出建議，以滿足高鐵供電安全可靠的需求。

1 彈性吊索運行工況分析

杭長高鐵在運行中存在彈性吊索與定位管吊線、平腕臂、承力索座吊鉤等接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)相磨的情況。具體情況如下：

圖1 彈吊磨損嚴(yán)重

（1）彈性吊索磨損嚴(yán)重，共8 處，2 處在隧道內(nèi)關(guān)節(jié)內(nèi)(諸暨至義烏區(qū)間S106#、S149#），6 處在隧道外關(guān)節(jié)內(nèi)。其中4 處彈吊掛進(jìn)承力索座定位鉤、3 處與承力索座相磨、1 處與斜拉線相磨（見圖1）。

（2）空間距離小于50 mm 共42 處，都有動態(tài)相磨的痕跡，詳見表 1、圖 2、圖 3。

表1 不同彈吊相磨類型

圖2 彈吊與承力索座鉤間距45 mm

圖3 彈吊與定位管支撐間距30 mm

（3）空間距離大于（含）50 mm 且小于 100 mm 共 173 處，其中有動態(tài)相磨的痕跡41 處，大部分是和承力索座拉線定位鉤或平腕臂有磨痕（見圖4）。

圖4 彈吊與平腕臂間距60 mm 有磨痕

（4）空間距離大于等于100 mm 且有動態(tài)相磨痕跡的有4處（見圖 5、圖 6）。

圖5 彈吊與平腕臂距離100 mm

圖6 彈吊與承力索座鉤距離110 mm

2 彈吊相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

杭長高鐵設(shè)計目標(biāo)速度值為350 km/h，正線接觸網(wǎng)采用彈性鏈型懸掛，正線承力索型號為JTMH120，額定張力23 kN；正線接觸線型號為CTMH150,額定張力為28.5 kN；彈性吊索型號為JTMH35，額定張力為3.5 kN，設(shè)計要求第一吊弦距離懸掛點6 m 以下的彈性吊索長度為18 m，6 m 及以上的彈性吊索長度為22 m。接觸懸掛導(dǎo)高5 300 mm，中間柱結(jié)構(gòu)高度1 600 mm，中間柱標(biāo)準(zhǔn)拉出值為＋200、－300 交錯布置。

2.2 規(guī)程規(guī)范相關(guān)規(guī)定

（1）《高速鐵路電力牽引供電工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10758-2010）驗標(biāo)要求：“定位管吊線應(yīng)順直，任何情況下定位管吊線與另外一支接觸懸掛線索的空間距離不得小于100 mm”。

（2）《高速鐵路接觸網(wǎng)運行維修規(guī)則》（TG/GD124-2015）維規(guī)要求“設(shè)計極限溫度下，兩懸掛各部分（包括零部件）之間的距離應(yīng)保持50mm 以上”。

（3）《高速鐵路電力牽引供電工程細(xì)部設(shè)計和工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（Q/CR 9523-2018）細(xì)部設(shè)計要求：“定位管吊線應(yīng)順直受力，定位管吊線與彈性吊索間隙大于100 mm”。

3 彈吊動態(tài)相磨原因分析

彈性吊索與其它接觸網(wǎng)部件動態(tài)相磨可分為兩大類：一是彈性吊索垂直方向與接觸網(wǎng)零部件相磨，包括與承力索座、平腕臂等；二是彈性吊索水平方向與吊線、定位管支撐相磨。將現(xiàn)場彈性吊索測量數(shù)據(jù)與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比可知，彈性吊索位置偏差是造成動態(tài)相磨的重要原因，下面分別從設(shè)計和施工兩方面分析彈性吊索位置偏差的原因。

3.1 設(shè)計方面

按照設(shè)計給出的彈性吊索相關(guān)參數(shù)計算彈吊與相鄰接觸網(wǎng)零部件的距離是否滿足規(guī)范要求。以直線中間柱定位時彈性吊索，結(jié)構(gòu)高度 1 600 mm，拉出值＋200 mm、－300 mm，平均跨距48 m，彈性吊索長度18 m，第一吊弦6 m，彈吊張力3.5 kN 為例，分析標(biāo)準(zhǔn)中間柱定位的彈性吊索位置。

根據(jù)平面模擬，彈性吊索水平偏移承力索座處承力索中心的距離一般為94 mm，一般來說為遠(yuǎn)離定位管吊線方向（見圖 7）。

圖7 典型中間柱時彈性吊索水平偏移示意圖

通過采用腕臂吊弦預(yù)配軟件計算，第一吊弦長度為1.25 m，因此基本確定承力索至彈性吊索的垂直距離為0.35 m?？臻g關(guān)系如圖8。

圖8 正、反定位情況下彈吊與接觸網(wǎng)零部件相對位置關(guān)系

通過以上計算和作圖，標(biāo)準(zhǔn)中間柱時彈性吊索與接觸網(wǎng)其他零部件直接的距離可控制在不小于140 mm。在關(guān)節(jié)中，由于結(jié)構(gòu)高度不同，存在一定差異，但基本可保證彈性吊索距離其它零部件的距離不小于100 mm。因此，設(shè)計參數(shù)是滿足規(guī)范要求的。

3.2 施工方面

彈性吊索作為彈性鏈型懸掛的主要構(gòu)件，其施工有著以下的主要特點：

（1）彈性吊索的張力較難確定與控制，其張力的正確與否受到吊弦測量、彈性吊索預(yù)制、施工偏差等各方面因素累積疊加的影響，現(xiàn)場施工調(diào)整的難度較大。

（2）為了保證接觸網(wǎng)懸掛調(diào)整的精確，使得彈性吊索的初安裝和后繼安裝必須對施工工序有著嚴(yán)格的要求。

（3）對施工精度要求較高。施工單位在彈性鏈型懸掛的吊弦預(yù)配計算過程中，承力索、接觸線及彈性吊弦張力均按照標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)置。在施工現(xiàn)場由于各種張力的偏差（如承力索張力、彈吊張力等）、拉出值誤差等，均會造成彈性吊索實際位置與理論位置產(chǎn)生偏差，另一個原因是施工單位吊弦預(yù)配計算未對彈性吊索位置進(jìn)行按實校驗。

4 彈吊不同動態(tài)相磨情況的處理方案

根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，彈性吊索與接觸網(wǎng)零部件動態(tài)互磨時，靜態(tài)距離均小于100 mm，因此將彈性吊索與其它零部件的空間距離控制在不小于100 mm 的前提下，基本可消除動態(tài)互磨的情形。

4.1 彈性吊索垂直方向磨平腕臂或承力索座

在彈性吊索張力固定的情況下，要想增大彈性吊索與平腕臂和承力索座之間的距離，從接觸懸掛立面圖上可知，需要相應(yīng)增加彈性吊索的長度。

通過吊弦計算軟件模擬，在標(biāo)準(zhǔn)懸掛（中間柱：結(jié)構(gòu)高度1 600 mm，拉出值＋200 mm、－300 mm，平均跨距 48 m，第一吊弦6 m，彈吊張力3.5 kN；中心柱：直線5 跨關(guān)節(jié)）情況下，分別計算18 m 和22 m 彈性吊索中間柱、中心柱吊弦長度，通過吊弦長度的變化反映彈性吊索的位置。典型計算值如表2、表3。

表2 不同長度彈性吊索中間柱及中心柱吊弦長度（單位：m）

表3 18 m、22 m 彈性吊索中間柱及中心柱吊弦長度變化（單位：mm）

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析可得：

（1）中間柱彈性吊索長度由18 m 改為22 m 時，懸掛點兩側(cè)降低130 mm 左右，第一吊弦之外整體降低20 mm 左右。

（2）關(guān)節(jié)中心柱彈性吊索長度由18 m 改為22 m 時，安裝彈性吊索處降低90 mm 左右，無彈吊方向高度變化很小。

4.2 彈性吊索水平方向磨定位管吊線或支撐

根據(jù)作圖模擬，在結(jié)構(gòu)高度1 600 mm 標(biāo)準(zhǔn)定位情況下，將定位管上吊線鉤向定位器底座方向移動200 mm，可將定位管吊線調(diào)整遠(yuǎn)離彈性吊索25 mm（見圖9）。

圖9 正、反定位情況下彈吊與接觸網(wǎng)零部件相對位置關(guān)系

4.3 取消彈吊

取消彈吊可解決互磨問題，但犧牲了接觸網(wǎng)的動態(tài)平順性能，局部增大了彈性不均勻度，不建議采用此種方式，對于個別點因結(jié)構(gòu)高度過小，無法安裝更長的彈吊的，方可取消彈吊。

5 科學(xué)運行維護(hù)

5.1 做好施工質(zhì)量源頭卡控

嚴(yán)格新線驗收標(biāo)準(zhǔn)，對新接管的接觸網(wǎng)設(shè)備要嚴(yán)格按照《高速鐵路電力牽引供電工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》TB107588-2010/J 1154-2011 第5.13 條進(jìn)行驗收：“定位管吊線應(yīng)順直，任何情況下定位管吊線與另一支接觸懸掛線索的空間距離不得小于100 mm”。提高新線提前介入質(zhì)量，加強與建設(shè)部門的信息溝通，在專業(yè)設(shè)計、設(shè)備選型、施工工藝等建設(shè)期提前考慮防范接觸網(wǎng)“松、脫、卡、磨、斷、裂”等慣性故障，對隧道內(nèi)、線岔集中區(qū)等線索交叉較多的處所，加強排查，對難以解決線索安全間距的要及時提出改進(jìn)意見或方案。

5.2 進(jìn)一步提高檢測分析質(zhì)量

將各類線索相磨隱患納入日常重點檢測分析項點，在數(shù)據(jù)分析中對線索間可能產(chǎn)生相磨的情況、線索表面磨損不均勻、粗細(xì)差別較大、間距疑似不滿足要求等情況要加強現(xiàn)場確認(rèn)，不斷提升4C 檢測數(shù)據(jù)分析的廣度、深度和精度，盡可能采用2C 檢測數(shù)據(jù)、視頻錄像數(shù)據(jù)等多手段比對分析，及早發(fā)現(xiàn)線索相磨隱患并采取防范措施，確保接觸網(wǎng)設(shè)備運行安全。

6 結(jié)束語

本文對杭長高鐵彈性吊索動態(tài)相磨問題進(jìn)行梳理歸納，并從設(shè)計和施工兩方面分析動態(tài)相磨的原因，然后根據(jù)不同相磨情況提出處理方案，最后從科學(xué)運行維護(hù)的角度給出建議，有利于高速鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定運行。