接觸網(wǎng)滑輪補(bǔ)償裝置定滑輪與補(bǔ)償繩偏磨研究

劇錦鯤

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)鐵路運(yùn)營管理山西有限公司礦山鐵路分公司，山西 大同 037003）

1 定滑輪與補(bǔ)償繩偏磨原因分析

1.1 接觸網(wǎng)支柱傾斜

通常，在錨桿上安裝有帶輪補(bǔ)償器，該補(bǔ)償器需要從豎向和順線路兩個(gè)方向上受到力的作用，最后整個(gè)承載都是靠支柱基礎(chǔ)承受。因?yàn)樵谶@條鐵路上有很多疏松的粉細(xì)沙。在以上荷載作用下，由于地基較軟，錨桿在承受荷載后較易發(fā)生傾斜，從而使下錨角鋼和帶輪的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)之間產(chǎn)生相對的角度，很容易造成兩者之間鉛垂不齊，導(dǎo)致偏磨。

1.2 設(shè)計(jì)存在缺陷

定滑輪和支柱的移動(dòng)接頭部分的連接設(shè)計(jì)存在不足，雙環(huán)桿在與下錨角鋼連接后，另一端與滑組輪相結(jié)合，基本上沒有縱向上的活動(dòng)余量?；喗M和下錨角鋼的連接件是不能自由移動(dòng)的，如果固定滑輪和補(bǔ)償索不垂直，那么連接件就不能移動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)偏磨。盡管后期在聯(lián)軸器上安裝墊圈能起到很好的糾正作用，但由于墊圈的磨損，需要定期進(jìn)行更換，雖然提升了實(shí)際的工作量，但是這種方法只能暫時(shí)解決問題，無法從根本上消除安全隱患[1-2]。

1.3 下錨作用力

固定滑輪與支撐配合，補(bǔ)償繩沿導(dǎo)線的回縮方向由直線中心的角度設(shè)置在固定滑輪上，從而使接觸懸架的方向發(fā)生變化，從而在桿上產(chǎn)生力（錨桿力），用符號(hào)PM來表示。在轉(zhuǎn)換柱上，錨桿的受力與轉(zhuǎn)換柱的鉸接類型、線路狀態(tài)以及轉(zhuǎn)換柱與錨桿的相對位置關(guān)系密切，受力情況如圖1 所示。一方面，順線路方向的載荷通過接觸懸掛在線路上產(chǎn)生橫向力，而在重力作用下，在垂直方向上產(chǎn)生一股豎向力，最后形成錨桿力PRM，使定滑輪發(fā)生偏磨。而定滑輪是與雙環(huán)連桿相聯(lián)接的，而角鋼懸吊孔與雙環(huán)桿之間存在著很大的空隙，由于受錨力的作用，定滑輪在兩個(gè)空隙之間發(fā)生翻轉(zhuǎn)、傾斜，加重了定滑輪和補(bǔ)償索的磨損[3-4]。

圖1 直線區(qū)段下錨作用力情況

1.4 長期設(shè)備運(yùn)行發(fā)生改變

在設(shè)備安裝過程中，由于安裝角度存在一定的誤差，會(huì)造成其與滑輪組的傾角，從而造成補(bǔ)償繩和定滑輪的不鉛垂。另一方面，由于設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間過程，加上使用環(huán)境中其他因素的綜合作用，加速了錨角鋼位置位移速率，從而導(dǎo)致了偏磨[5]。

1.5 定滑輪處轉(zhuǎn)折角過大

以某車站為例，該車站共設(shè)有115 個(gè)滑輪補(bǔ)償器，根據(jù)有關(guān)資料記載，在1985—1996 年間，該站出現(xiàn)了94 次補(bǔ)償索錯(cuò)位（包括重復(fù)），對鐵路的正常運(yùn)行造成了很大的影響。經(jīng)過實(shí)地考察和研究分析，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償器的定滑輪偏移極其嚴(yán)重，主要原因是由于補(bǔ)償繩與定滑輪不在一個(gè)方向上而造成的。當(dāng)外部因素對導(dǎo)線收縮的影響較大時(shí)，很容易發(fā)生脫槽事故，或者由于固定滑輪和補(bǔ)償繩的長期磨損，很容易發(fā)生斷裂。

2 解決方案

解決補(bǔ)償繩與定滑輪偏磨的重要基礎(chǔ)是：在安裝時(shí)，必須以《普速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》（TG/GD 116-2017）第109 條接觸線（六）的接觸線偏轉(zhuǎn)角度（在水平方向上發(fā)生變化）為基本原則，該方法的核心是確保補(bǔ)償繩處于滑輪凹槽的中心位置，補(bǔ)償索始終處于豎直狀態(tài)，即使下錨角鋼出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)償繩偏磨。所以，設(shè)備改裝人員要了解現(xiàn)有的接觸網(wǎng)部件的功能和作用，了解接觸網(wǎng)的連接方法和用途，并充分發(fā)揮它們的作用和特性，解決實(shí)際應(yīng)用中的零件出現(xiàn)的問題，避免偏磨的產(chǎn)生。

2.1 改用球頭掛環(huán)加雙聯(lián)碗頭掛板

雙環(huán)棒用于將下錨角鋼與滑輪組相結(jié)合。由于連接下錨角鋼、滑輪組的環(huán)位于一個(gè)固定的平面上，且不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這就表明采用雙環(huán)連桿的整個(gè)結(jié)構(gòu)是靜止的，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。由于雙環(huán)桿的特殊性，在錨角出現(xiàn)傾斜的情況下，它所連接的滑輪組和下錨角鋼在傾斜后也會(huì)出現(xiàn)在同一平面，從而使定滑輪和補(bǔ)償索不垂直。

經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行和維修，對零件性能完全掌握后，采用再組裝的方法使下錨角鋼和滑輪組在連接后也能夠?qū)崿F(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是采用球頭掛環(huán)加雙聯(lián)碗頭掛板的安裝方式，將現(xiàn)有的“下錨角鋼+雙環(huán)桿+滑輪組”的連接模式改為“下錨角鋼+雙環(huán)柱+雙環(huán)柱+雙頭掛環(huán)+球頭掛環(huán)+滑輪組”。雙碗頭掛板和球頭掛環(huán)相結(jié)合，球頭掛環(huán)與滑輪組相連，可在兩個(gè)碗頭吊盤上自由旋轉(zhuǎn)，當(dāng)下錨角有傾斜時(shí)，利用這兩個(gè)掛環(huán)進(jìn)行連接，與之相配的下錨角鋼、滑輪組工作在同一平面上，并且不會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)，在自身重力的作用下，可以保證定滑輪和補(bǔ)償索維持垂直狀態(tài)，從源頭上避免了定滑輪和補(bǔ)償索的偏磨問題的產(chǎn)生[6-7]。

2.2 改用雙環(huán)桿為杵環(huán)桿加單聯(lián)碗頭掛板

考慮到固定帶輪和補(bǔ)償繩偏磨的基本原則，可以采用雙環(huán)桿改為“杵環(huán)桿+單聯(lián)碗頭掛板”的方法，保證滑輪組始終工作在垂直面上，其工作原理是通過杵頭在碗頭內(nèi)部自由旋轉(zhuǎn)的方式保障補(bǔ)償機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，在任何時(shí)候都要使固定帶和補(bǔ)償繩垂直，這樣就可以完全地解決定帶和補(bǔ)償帶的偏磨問題。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 設(shè)備運(yùn)行效果

2018 年，在102 個(gè)軌道上，對球頭掛環(huán)加雙聯(lián)碗頭吊盤進(jìn)行了改造。經(jīng)過多年的使用觀測，該裝置的工作狀況良好，沒有出現(xiàn)由于定滑輪和補(bǔ)償繩的偏磨而造成的事故和故障。此裝置改型方案的優(yōu)勢如下[8]：

1）克服了由于雙環(huán)桿本身不能自由旋轉(zhuǎn)、不能調(diào)節(jié)而造成的滑輪組偏磨的問題；

2）將球頭掛環(huán)與雙端碗頭懸掛板的彈性結(jié)合起來，對固定滑輪的偏移進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)，既便于日常檢查和檢修，又減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)量；

3）由于調(diào)整后的補(bǔ)償繩及固定滑輪均處于垂直狀態(tài)，從源頭上避免了偏磨現(xiàn)象的產(chǎn)生，并減少補(bǔ)償繩與雙環(huán)桿的磨損的發(fā)生。

3.2 成本節(jié)約情況

截止2021 年12 月1 日，在某線供電區(qū)管內(nèi)滑輪補(bǔ)償器的改裝前后，對比磨和更換情況如表1 所示。

表1 滑輪補(bǔ)償裝置改造前后對比

從表1 可知，經(jīng)過對滑輪補(bǔ)償裝置的調(diào)整，可以很好地改善定滑輪與補(bǔ)償繩的偏磨損問題。經(jīng)過該系統(tǒng)的改進(jìn)，節(jié)省了5～60 min 的天窗維修周期，節(jié)約了3.15 多萬元維修經(jīng)費(fèi)，同時(shí)減少了人力資源的投入，進(jìn)一步降低了現(xiàn)場作業(yè)給工人帶來的人身安全威脅。

4 結(jié)語

通過對滑輪補(bǔ)償滑輪和下錨角鋼的連接方式進(jìn)行改進(jìn)，從根源上克服了定滑輪和補(bǔ)償繩的偏磨問題，從而避免了因偏磨而造成的意外。通過對日常運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)和維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不斷完善設(shè)計(jì)、施工，積極創(chuàng)新，尋找零件的裝配方式，實(shí)現(xiàn)對已有的裝備進(jìn)行優(yōu)化，保證了設(shè)備的可靠和平穩(wěn)運(yùn)行，保障了鐵路的安全和有序運(yùn)輸。