電氣化鐵道接觸網(wǎng)新線初伸長(zhǎng)的影響及對(duì)策

黃繪

摘 ?要：接觸線和承力索新線初伸長(zhǎng)是蠕變伸長(zhǎng)和形變伸長(zhǎng)的綜合體現(xiàn)，會(huì)對(duì)接觸網(wǎng)下錨端和懸掛設(shè)備產(chǎn)生影響，因此提出額定張力張拉和超拉的方法解決此問(wèn)題，多采用超拉。超拉分機(jī)械超拉和增加墜砣超拉兩種方式。我國(guó)使用增加墜砣超拉方式，按照“加固-超拉-調(diào)整”的步驟進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：線索;初伸長(zhǎng)影響;超拉

中圖分類(lèi)號(hào)：U225.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）20-0133-02

Abstract： The initial elongation of contact wire and new load-bearing cable is the comprehensive embodiment of creep elongation and deformation elongation， which will affect the anchor end and suspension equipment under the catenary， so the methods of rated-tension stretch and overstretch are put forward to solve this problem. There are two ways of overdrawing： mechanical overstretch and adding weight overstretch. In our country， the overstretch method of adding weight is used， which is carried out according to the steps of "reinforcement-overstretch-adjustment".

Keywords： clue; effect of initial elongation; overstretch

1 概述

接觸網(wǎng)是電氣化鐵道鋼軌上空架設(shè)的給電力機(jī)車(chē)供電的特殊的單相工頻交流高壓輸電線路[2]。接觸網(wǎng)接觸線、承力索新線在架設(shè)后，由于長(zhǎng)期處于額定張力作用狀態(tài)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生蠕變，產(chǎn)生永久性伸長(zhǎng)現(xiàn)象，即為新線“初伸長(zhǎng)”。在以往的電氣化線路接觸網(wǎng)施工中很少考慮過(guò)，但是隨著電氣化鐵路不斷提速，對(duì)接觸網(wǎng)的各部技術(shù)參數(shù)要求越來(lái)越高，線索初伸長(zhǎng)造成的不利影響越來(lái)越凸顯。

2 線索初伸長(zhǎng)的影響

接觸線和承力索新線初伸長(zhǎng)量的大小與線索材質(zhì)規(guī)格、外加荷載大小以及加荷載持續(xù)時(shí)間有關(guān)。新線初伸長(zhǎng)對(duì)接觸懸掛施工質(zhì)量造成不利影響，主要對(duì)補(bǔ)償器、吊弦、腕臂、定位裝置等相關(guān)部件的影響較大。

2.1 對(duì)下錨端的影響

接觸線和承力索下錨端均安裝有補(bǔ)償器，線索新線初伸長(zhǎng)量會(huì)由補(bǔ)償器的傳動(dòng)比成倍反應(yīng)到墜砣串上，墜砣串下降距離會(huì)成倍增長(zhǎng)，使補(bǔ)償器b值產(chǎn)生較大偏差，有可能會(huì)造成墜砣串下降至地面而使其自動(dòng)補(bǔ)償功能失效。這時(shí)施工人員必須重新調(diào)整補(bǔ)償器b值，使線索恢復(fù)到額定狀態(tài)后，方可進(jìn)行后序的接觸網(wǎng)調(diào)整作業(yè)?？梢?jiàn)，線索新線初伸長(zhǎng)會(huì)影響補(bǔ)償器b值的準(zhǔn)確性，給施工人員增加重新調(diào)整b值的工作量。

2.2 對(duì)懸掛設(shè)備的影響

在鏈形懸掛中，如果接觸線和承力索是不同的材質(zhì)，新線初伸長(zhǎng)量一般不一致。即便線索采用相同的材質(zhì)，但生產(chǎn)工藝、線索結(jié)構(gòu)、補(bǔ)償張力等因素的不同，新線初伸長(zhǎng)量也不一致。因此，即使在平均溫度下安裝的吊弦呈鉛垂?fàn)?，若接觸線和承力索的新線初伸長(zhǎng)量不一致，則會(huì)導(dǎo)致吊弦產(chǎn)生偏斜，且越靠近下錨位置偏斜越嚴(yán)重。而且因?yàn)樾戮€初伸長(zhǎng)量與時(shí)間成正比關(guān)系，時(shí)間越長(zhǎng)，吊弦偏斜愈發(fā)嚴(yán)重，對(duì)使用整體吊弦的懸掛型式影響更大，吊弦偏斜甚至可能超出允許范圍，引起接觸線高度發(fā)生變化，進(jìn)而影響弓網(wǎng)關(guān)系。

同時(shí)，由于接觸線和承力索新線初伸長(zhǎng)的影響，腕臂、定位裝置也會(huì)向下錨方向產(chǎn)生偏移，越靠近下錨方向，偏移越多，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)導(dǎo)致腕臂、定位偏移量超出允許值而不得不重新調(diào)整。

3 線索新線初伸長(zhǎng)的原因分析

接觸線和承力索的變形伸長(zhǎng)有三個(gè)方面，即溫度伸長(zhǎng)、彈性伸長(zhǎng)和非彈性伸長(zhǎng)[3]。前兩者分別以膨脹系數(shù)和彈性系數(shù)表示，而非彈性伸長(zhǎng)又稱為永久性伸長(zhǎng)，包含蠕變伸長(zhǎng)及形變伸長(zhǎng)。蠕變伸長(zhǎng)是接觸網(wǎng)線索在張力作用下，線索內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久變形的結(jié)果。形變伸長(zhǎng)是接觸網(wǎng)線索在張力作用下，引起線股的幾何沉陷（屬純金屬蠕變）和線股間擠壓變形，導(dǎo)致線索微小的縱向伸長(zhǎng)。而新線初伸長(zhǎng)即蠕變伸長(zhǎng)和形變伸長(zhǎng)的綜合體現(xiàn)。其中蠕變伸長(zhǎng)量會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)逐漸變大，即使所受張力不增大亦會(huì)如此，但蠕變率會(huì)隨時(shí)間的增加而逐漸減小。蠕變率即線索初伸長(zhǎng)量與線索原長(zhǎng)度的比值， 公式如下[1]：

線索蠕變率與線索材質(zhì)和規(guī)格有關(guān)，若接觸線或承力索采用相同的材質(zhì)和規(guī)格，其蠕變率也相同[1]。由此可見(jiàn)，蠕變率可以作為檢測(cè)每個(gè)錨段的接觸線或承力索新線初伸長(zhǎng)是否釋放完成的判斷依據(jù)。

4 解決線索初伸長(zhǎng)的對(duì)策

國(guó)內(nèi)外解決線索初伸長(zhǎng)的方法各有不同，大體上分為額定張力張拉和超拉兩種。

4.1 額定張力張拉

德國(guó)、西班牙解決線索初伸長(zhǎng)的問(wèn)題常采取額定張力張拉的辦法[4]。他們?cè)诮佑|線和承力索架設(shè)完成后，暫時(shí)不開(kāi)展后序接觸網(wǎng)調(diào)整作業(yè)，而是先以額定張力張拉接觸線和承力索4～8周，然后再去完成支持裝置、定位裝置和吊弦的裝配。

額定張力張拉是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，主要與施加的張力大小和時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。這種方法需要的施工工期長(zhǎng)，追求線索初伸長(zhǎng)自然釋放，適用于運(yùn)輸任務(wù)不繁忙的既有線改造或施工進(jìn)度要求不緊張的新建線路。

4.2 超拉

在施工過(guò)程當(dāng)中，為了后序作業(yè)能迅速開(kāi)展，在確保線索無(wú)損的前提下可通過(guò)加大張力來(lái)減少初伸長(zhǎng)量釋放的時(shí)間，即為超拉。超拉與額定張力張拉相比，釋放等量的初伸長(zhǎng)量，超拉時(shí)施加的張力越大，所需時(shí)間就越短。

通過(guò)對(duì)接觸線和承力索進(jìn)行超拉，使蠕變率在短期內(nèi)趨于穩(wěn)定，不但可以削減線索初伸長(zhǎng)對(duì)接觸懸掛安裝、調(diào)試的影響，做到一次性裝配到位，同時(shí)還能減少接觸網(wǎng)的施工時(shí)間，提高施工進(jìn)度和工作效率。

常用的超拉方式有兩種，一是機(jī)械超拉，二是增加墜砣超拉。

（1）機(jī)械超拉。機(jī)械超拉即使用作業(yè)車(chē)提供線索超拉所需的張力并延續(xù)足夠的時(shí)間。這種辦法適合在天窗點(diǎn)作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)的電氣化線路上運(yùn)用。日本常使用這種辦法。施工辦法通常是在接觸線、承力索架設(shè)后，在線索兩側(cè)下錨處各用1臺(tái)架線車(chē)以大于額定張力的力進(jìn)行超拉（承力索所受張力為額定張力的1.6倍，超拉時(shí)間為10min;接觸線所受張力為額定張力的2.0倍，超拉時(shí)間為30min）。超拉結(jié)束后即可開(kāi)展接觸網(wǎng)調(diào)整作業(yè)。在施工中，機(jī)械超拉收到很好的效果，但不適應(yīng)我國(guó)接觸網(wǎng)施工，原因是既有線的天窗點(diǎn)作業(yè)時(shí)間一般少于3h，無(wú)法完成整個(gè)超拉工序。（2）增加墜砣超拉。通過(guò)增加墜砣數(shù)量（即加大墜砣串的重量）來(lái)進(jìn)行超拉，這種方法簡(jiǎn)便、易操作、甚至可以不需要天窗點(diǎn)作業(yè)時(shí)間，這是法國(guó)、韓國(guó)常采用的方法。接觸線、承力索架設(shè)完畢后進(jìn)行超拉，接觸線下錨墜砣串總重量為額定張力的1.5倍，承力索下錨墜砣串總重量為額定張力的1.2倍，超拉時(shí)間均為72h。

5 我國(guó)實(shí)施的超拉方法

我國(guó)常采用增加墜砣重量的超拉方法來(lái)處理接觸線和承力索新線初伸長(zhǎng)問(wèn)題。接觸線、承力索架設(shè)后，應(yīng)先超拉承力索，再超拉接觸線，超拉作業(yè)適宜在白天開(kāi)展。接觸線和承力索同時(shí)超拉會(huì)加大支柱、腕臂的負(fù)載，嚴(yán)重的話有可能超過(guò)支柱、腕臂的設(shè)計(jì)容量。我國(guó)超拉按照“加固-超拉-調(diào)整”的步驟進(jìn)行。

5.1 加固

（1）安裝中心錨結(jié)。為了防止超拉引發(fā)事故，在超拉之前應(yīng)先裝設(shè)好錨段的中心錨結(jié)，中心錨結(jié)可以縮小事故范圍，減少事故搶修時(shí)間，還可以減小因兩側(cè)加載不均而引起的縱向偏移量，確保加載后線索兩側(cè)受力平衡。（2）拉線加固。在進(jìn)行超拉之前，在下錨支柱處增設(shè)一組臨時(shí)拉線，并在拉線坑上方臨時(shí)放置16塊左右的墜砣或相當(dāng)重量的其他重物加壓，直至超拉結(jié)束。（3）曲線區(qū)段外側(cè)支柱腕臂懸掛的線索用臨時(shí)拉線加固。位于曲線半徑600m以下的線索超拉時(shí)，用Ф4.0mm鐵絲將線索臨時(shí)拉伸固定在支柱上，并使其基本處于拉出值的位置上。（4）曲線區(qū)段內(nèi)側(cè)支柱腕臂加固。在線索超拉之前，通過(guò)加固肩架來(lái)臨時(shí)支撐加固曲線區(qū)段內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)換柱下錨支腕臂和Y形道岔定位腕臂。（5）在孔外安裝的下錨角鋼處，擰緊各連接螺栓。

5.2 超拉

（1）根據(jù)廠家給定的線索新線延伸率，計(jì)算下錨處理論新線初伸長(zhǎng)量。再依據(jù)補(bǔ)償器傳動(dòng)比折算出墜砣串下降高度，并綜合溫度的變化情況，將補(bǔ)償器b值調(diào)到適合高度，以防超拉時(shí)墜砣串著地，達(dá)不到超拉張力，影響超拉效果。須記錄此時(shí)補(bǔ)償器b值和溫度。（2）在墜砣桿上安裝超拉肩架。（3）增加附加墜砣時(shí)，兩組人員分別在兩端下錨處相互配合，同時(shí)給附加肩架增加4塊墜砣，然后測(cè)量補(bǔ)償器b值并記錄。每隔10min，再加4塊墜砣，再檢測(cè)補(bǔ)償器b值并填寫(xiě)報(bào)表。當(dāng)附加墜砣重量加至線索額定張力的一定倍數(shù)（承力索加至額定張力0.6倍，接觸線加至額定張力1.0倍）時(shí)，不再增加墜砣。承力索的超拉時(shí)間應(yīng)持續(xù)5h，接觸線的超拉時(shí)間應(yīng)持續(xù)6h，均須每隔2h檢測(cè)一次補(bǔ)償器b值并填寫(xiě)報(bào)表。（4）超拉時(shí)間結(jié)束后，兩組人員配合，在兩端下錨處同時(shí)拆除附加墜砣及肩架，使線索張力恢復(fù)至額定張力，再記錄此時(shí)補(bǔ)償器b值和溫度。

5.3 調(diào)整

（1）根據(jù)所記錄的溫度、補(bǔ)償器b值及錨段長(zhǎng)度，分別計(jì)算出接觸線和承力索的蠕變率r，若蠕變率r變化很小，則在工程應(yīng)用上可以認(rèn)為新線初伸長(zhǎng)量已經(jīng)基本釋放完成。（2）超拉完成后，根據(jù)溫度情況重新調(diào)節(jié)補(bǔ)償器b值，使補(bǔ)償器b值符合安裝曲線的要求。（3）拆卸各加固裝置，同時(shí)排查超拉錨段有沒(méi)有安全隱患，并將排查報(bào)告匯報(bào)施工負(fù)責(zé)人，確認(rèn)無(wú)安全隱患后撤出施工現(xiàn)場(chǎng)。（4）在線索初伸長(zhǎng)釋放完成后， 再開(kāi)展后序接觸網(wǎng)調(diào)整作業(yè)， 此時(shí)對(duì)補(bǔ)償器b值有影響的因素僅溫度而已。

我國(guó)在接觸網(wǎng)上采用增加附加墜砣的超拉方法，使接觸線和承力索新線的蠕變伸長(zhǎng)量得以提前釋放，對(duì)于提高接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性效果明顯。但是在超拉過(guò)程中，不可盲目樂(lè)觀，須嚴(yán)格執(zhí)行超拉操作要求。對(duì)于同一錨段內(nèi)的承力索和接觸線不可同時(shí)進(jìn)行超拉，同一轉(zhuǎn)換柱、中心柱、道岔柱、雙線路腕臂的兩根或多根線索嚴(yán)禁同時(shí)超拉。超拉前，要確保支柱的容量及關(guān)鍵部位零件有足夠的受力強(qiáng)度;超拉中，須加強(qiáng)巡視，關(guān)鍵部位要設(shè)置專(zhuān)人盯防;超拉后，應(yīng)對(duì)全錨段的關(guān)鍵部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

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