強(qiáng)風(fēng)區(qū)接觸網(wǎng)腕臂施工技術(shù)分析

王加杰

（中鐵十六局集團(tuán)電氣化工程有限公司，北京 100018）

接觸網(wǎng)在風(fēng)場(chǎng)作用之下，會(huì)發(fā)生不同形式的振動(dòng)，對(duì)導(dǎo)線以及相應(yīng)零部件產(chǎn)生不同程度地影響，給列車的正常運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。因此加強(qiáng)對(duì)于強(qiáng)風(fēng)區(qū)接觸網(wǎng)腕臂施工技術(shù)的研究和探討是十分有必要的。

1 強(qiáng)風(fēng)區(qū)接觸網(wǎng)腕臂施工難點(diǎn)

基于普通區(qū)與強(qiáng)風(fēng)區(qū)的特點(diǎn)，二者在接觸網(wǎng)腕臂管的厚度、角度以及相應(yīng)連接方式等方面都存在較大差異，其中強(qiáng)風(fēng)區(qū)對(duì)于接觸網(wǎng)腕臂施工有著更高的要求，因此其施工難度也就相對(duì)更大。在對(duì)強(qiáng)風(fēng)區(qū)腕臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬動(dòng)態(tài)分析過(guò)程中，不僅需要通過(guò)反復(fù)測(cè)試，確定相關(guān)技術(shù)參數(shù)，同時(shí)對(duì)于施工精度也有著較高的要求，各種施工過(guò)程中的影響因素，都需要將其考慮在內(nèi)。此外，當(dāng)腕臂結(jié)構(gòu)處于強(qiáng)風(fēng)環(huán)境時(shí)，風(fēng)力作用會(huì)對(duì)其中的部件產(chǎn)生不同程度影響，為保障整體施工質(zhì)量，還需要對(duì)此類風(fēng)偏數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算分析[1]。

2 強(qiáng)風(fēng)區(qū)接觸網(wǎng)腕臂施工技術(shù)

2.1 防風(fēng)型腕臂結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)措施

以整體式三角旋轉(zhuǎn)腕臂結(jié)構(gòu)為例，進(jìn)行防風(fēng)型腕臂結(jié)構(gòu)安裝措施進(jìn)行探討，該結(jié)構(gòu)安裝方式包括正定位安裝和反定位安裝兩種形式，如圖1、圖2所示。這種結(jié)構(gòu)的腕臂主要包括水平腕臂、斜腕臂以及相應(yīng)定位支撐結(jié)構(gòu)等。

圖1 正定位安裝

圖2 反正定位安裝

主要安裝技術(shù)措施如下:

第一，相較于普通腕臂技術(shù)，強(qiáng)風(fēng)區(qū)的腕臂材料需要有更高的強(qiáng)度，因此需要采用型號(hào)為Q345的無(wú)縫鋼管作為腕臂。此外，由于強(qiáng)風(fēng)區(qū)風(fēng)力作用影響較大，因此要采取相應(yīng)措施，進(jìn)一步提高腕臂的整體剛性，摒棄普通腕臂的非整體結(jié)構(gòu)形式，采用整體式腕臂。

第二，為保障腕臂結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能，需要進(jìn)一步加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中銷釘以及銷軸的強(qiáng)度和耐磨性，因此需要將結(jié)構(gòu)中的底座、絕緣子等相關(guān)位置的銷釘更換為性能更好的45號(hào)鋼。

第三，保障材料質(zhì)量和致密性，需要選用型材進(jìn)行關(guān)鍵部分零件的加工。

第四，加強(qiáng)對(duì)于相應(yīng)加工工藝的把控，連接零部件采用型材加工方式，通過(guò)干結(jié)和整體熱彎工藝進(jìn)行連接加工。

第五，結(jié)合強(qiáng)風(fēng)區(qū)實(shí)際情況以及鐵路運(yùn)行需求，合理優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)，降低風(fēng)沙環(huán)境對(duì)于零件的影響，在進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要減少溝、槽等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

第六，為確保強(qiáng)風(fēng)作用下，整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及可靠性，需要對(duì)腕臂間的結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)加強(qiáng)措施，設(shè)置可靠的腕臂支撐結(jié)構(gòu)。

第七，在零件連接環(huán)節(jié)，需要改變普通區(qū)腕臂技術(shù)，將傳統(tǒng)掛鉤連接方式，轉(zhuǎn)變?yōu)殇N軸連接方式，主要變更位置包括定位管端頭等。加強(qiáng)腕臂與絕緣子之間的連接，將普通腕臂中單銷釘連接方式優(yōu)化為雙銷釘連接。在進(jìn)行承力索座與腕臂連接安裝的過(guò)程中，需要將普通外抱螺栓固定方式，轉(zhuǎn)變?yōu)殇N釘連接方式，同時(shí)確保軸向無(wú)滑移情況。

第八，合理優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)，減少零件種類，以抱箍雙耳代替?zhèn)鹘y(tǒng)定位環(huán)和套管雙耳。

第九，為提高整體結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)韌性，需要進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗滑移性能，在將抱箍雙耳與腕臂進(jìn)行連接安裝施工過(guò)程中，需要將抱接長(zhǎng)度設(shè)置為60mm。

第十，定位器優(yōu)化，相較于普通腕臂中使用的矩形定位器而言，圓管形限位定位器有著更好的性能和精度。

最后，為進(jìn)一步保障整體腕臂結(jié)構(gòu)的可靠性以及穩(wěn)定性，需要在安裝施工完畢之后，對(duì)其性能進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)估。同時(shí)，為保障結(jié)構(gòu)零部件的使用壽命，還需要在關(guān)鍵部位設(shè)置相應(yīng)保護(hù)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合實(shí)際需求，延長(zhǎng)承力索位置的預(yù)絞絲長(zhǎng)度。此外，相較于普通區(qū)的腕臂結(jié)構(gòu)而言，強(qiáng)風(fēng)區(qū)對(duì)于腕臂結(jié)構(gòu)的防腐性能有著更高的要求，因此，需要強(qiáng)風(fēng)區(qū)腕臂整體結(jié)構(gòu)在防腐能力方面，能夠滿足3級(jí)熱浸鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.2 防風(fēng)型腕臂結(jié)構(gòu)技術(shù)要求

本文以新疆強(qiáng)風(fēng)區(qū)鐵路接觸電網(wǎng)腕臂施工為例，針對(duì)其結(jié)構(gòu)技術(shù)要求展開(kāi)分析。新疆地區(qū)鐵路線風(fēng)場(chǎng)涉及長(zhǎng)度達(dá)508.2 km，當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)天氣較多，風(fēng)力較強(qiáng)，而且風(fēng)力變化劇烈，環(huán)境最為惡劣的情況下，其最大瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)到過(guò)60m/s，經(jīng)常發(fā)生鐵路設(shè)施破壞事故，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐€路的安全運(yùn)行。

在進(jìn)行腕臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為確保相應(yīng)施工技術(shù)能夠滿足鐵路運(yùn)行需求，保障鐵路運(yùn)行安全，需要對(duì)其力學(xué)技術(shù)進(jìn)行分析，主要分析的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

第一，風(fēng)荷載條件校驗(yàn)。通過(guò)對(duì)鐵路沿線風(fēng)場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀缶痔峁┑臏?zhǔn)確氣象信息，進(jìn)行計(jì)算，得到該鐵路線路大風(fēng)區(qū)域內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)風(fēng)速值，如表1所示。

表1 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)風(fēng)速取值

第二，腕臂管風(fēng)壓計(jì)算。不同風(fēng)向?qū)τ谡麄€(gè)腕臂管的影響不同，因此其受力情況也存在一定差異。當(dāng)風(fēng)向與線路之間互相垂直的情況下，下錨最遠(yuǎn)位置的腕臂受力最大，因此，在強(qiáng)風(fēng)作用下，此位置的偏角也就最大；當(dāng)風(fēng)向與線路之間平行時(shí)，中心錨結(jié)位置所受到的風(fēng)荷載最大。經(jīng)過(guò)測(cè)量分析，得到在當(dāng)?shù)販囟忍幱凇?5℃之間時(shí)，錨段長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其所形成的腕臂最大偏角也就越大。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析得到兩條線路腕臂管承受的風(fēng)壓情況如表2所示。

表2 腕臂管風(fēng)荷載

第三，為保障整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性以及安全性，需要對(duì)此次設(shè)計(jì)的腕臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。本文通過(guò)有限元分析法，分別對(duì)正定位結(jié)構(gòu)以及反定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。在實(shí)際鐵路運(yùn)行的過(guò)程中，不僅接觸網(wǎng)會(huì)受到外部荷載作用，此外如上述分析，腕臂結(jié)構(gòu)也會(huì)在風(fēng)場(chǎng)中受到相應(yīng)風(fēng)荷載以及動(dòng)荷載，因此，在實(shí)際進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析驗(yàn)證的過(guò)程中，需要將上述提到的相應(yīng)荷載作用考慮全面。

第四，在此過(guò)程中，要對(duì)腕臂結(jié)構(gòu)上不同節(jié)點(diǎn)的受力情況以及整個(gè)腕臂結(jié)構(gòu)的變形趨勢(shì)進(jìn)行分析。定位器作為整個(gè)腕臂結(jié)構(gòu)當(dāng)中的重要部分，其受力情況以及引起的結(jié)構(gòu)變形情況直接影響著整個(gè)腕臂的可靠性，因此，定位器受力是驗(yàn)證分析過(guò)程中的主要部分。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析可知，案例中腕臂結(jié)構(gòu)定位器位置，在風(fēng)場(chǎng)中，所受到的最大力為2.99 kN，此時(shí)，腕臂垂直撓度變形情況為1.55 mm，能夠滿足當(dāng)?shù)罔F路安全運(yùn)行需求。詳細(xì)腕臂結(jié)構(gòu)驗(yàn)算數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 腕臂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算

經(jīng)上述分析可知，本文提出的強(qiáng)風(fēng)區(qū)接觸網(wǎng)腕臂施工技術(shù)措施，符合案例實(shí)際需求，在實(shí)際進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)區(qū)腕臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要結(jié)合強(qiáng)風(fēng)區(qū)實(shí)際風(fēng)力情況和氣候特點(diǎn)，科學(xué)合理地對(duì)其技術(shù)要求、受力情況進(jìn)行分析，然后再進(jìn)行腕臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并做好穩(wěn)定性分析相關(guān)工作，保障整體結(jié)構(gòu)符合實(shí)際運(yùn)行需求[3]。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為進(jìn)一步保障鐵路運(yùn)行安全，在強(qiáng)風(fēng)區(qū)進(jìn)行接觸網(wǎng)腕臂施工的過(guò)程中，必須要加強(qiáng)對(duì)其防風(fēng)性能的設(shè)計(jì)，結(jié)合施工當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，針對(duì)其腕臂力學(xué)要求進(jìn)行分析，再結(jié)合相應(yīng)分析結(jié)果，采用合理的施工技術(shù)措施。相信隨著對(duì)強(qiáng)風(fēng)區(qū)接觸網(wǎng)腕臂施工技術(shù)的深入研究和探討，我國(guó)鐵路建設(shè)工程水平將會(huì)得到進(jìn)一步提升。