浅谈弹簧补偿装置在高铁接触网中的应用

2016-08-09杨雪花

大科技 2016年12期

关键词：环境温度接触网张力

杨雪花

（中铁二十一局电务电化工程有限公司甘肃省兰州市 730000）

浅谈弹簧补偿装置在高铁接触网中的应用

杨雪花

（中铁二十一局电务电化工程有限公司甘肃省兰州市 730000）

近年来，随着城市的发展，高铁已经逐渐成为城市之间一个重要的交通工具。弹簧补偿装置是确保高铁接触网可以稳定运行的重要保障。对此，本文通过对相关方面的内容进行了论述。

弹簧补偿装置；高铁接触网；应用分析

在接触网锚段的两端安装接触网张力补偿装置，其功能是对线索中张力的变化进行弥补，确保具备恒定的张力，从而保证接触线和电力机车受电弓能够有效连接。弹簧补偿装置是一种全新的技术，它可以在高铁接触网中得到非常有效的应用，所以，必须要引起重视。

1 弹簧补偿装置的相关论述

这种装置是将恒张力弹簧片置入到套管内，在温度发生变化造成接触网张力也发生变化时，通过弹簧片的张力，对接触线的张力变化进行补偿。其特征为：较小的占用空间，空间适应性大、紧凑的结构。

弹簧补偿装置主要由连接销轴、装置本体、平衡板组件、调节板等组成，见图1所示。其中具体的结构图如图1所示。

图1 弹簧补偿装置典型结构图

由多组平面涡卷弹簧并联起来构成了其本体，由本体外两边的渐开线轮与轴承共同连接起中间部位。接触网的承力索、接触线和渐开线轮都是由补偿绳来连接的，当有变化出现在环境温度中时，接触网或者承力索就会出现热涨冷缩的情况，进而影响到导线的长度，这样就会释放或者卷紧渐开线伦驱动预紧储能的平面涡卷弹簧，这样就会促进补偿绳延长和缩短。当在最佳弹性变化范围内运行时，涡卷弹簧配合渐开线轮后，这样就会有线性的变化出现在张力的输出环节内。

2 具体应用中需要注意的问题

2.1 设计时需要注意的问题

2.1.1 张力偏差与额定张力问题

对比其他装置，该装置的最大特点在于它有着多样性的张力状态。例如，棘轮装置，在温度发生变化时，会发生线性收缩情况，这时它具备不变的张力，通常在±3%以内控制着其偏差。但是，因为弹簧装置的工作原理及结构特性，决定了它的张力会跟着线材的形状改变而发生相应的变化。基本的变化如图2所示，过低的张力，会将接触网的性能降低，并且对受流的质量也会带来影响，如果有着过高的张力，这样就会将更高的要求抛向支柱结构和接触网零部件，将系统的工程造价成本增加。在选择应用弹簧装置时，需要遵循一定的原则，确保现阶段普遍应用的张力同它的额定张力尽量匹配，并且，在合理的范围内控制张力的偏差。通过评估与计算，该线路主要对额定张力24.5kN的弹簧装置进行了应用，并且在小于±15%的范围内控制着弹簧装置极限张力偏差，从而确保对接触网的性能要求给予满足。此外，还不会影响到现有支柱结构和零部件的性能。其中20.83～28.18kN为弹簧装置极限张力的变化范围。

2.1.2 设计装置连接附件时应注意的问题

图2 弹簧补偿的形状变化

为了以系统单元为名义将弹簧装置向高铁接触网系统中融入，所以，应该认真的分析其和接触网的剩余构成部分，而且依据有关的需求，将有关的连接附件设计出来。其中，同线材连接的零部件、同支柱连接的零部件是一些新设计的附件。

经过结构装配设计与受力分析计算，主要有这些零部件被设计完成：支撑底座、撑杆、吊杆、加长调整螺栓、轴承底座等。在设计完连接附件后，确保了当前接触网系统同弹簧装置能够有效的连接到一块。

2.2 具体安装时应该注意的问题

2.2.1 装置本体的安装与调整

（1）将弹簧补偿装置安装在下锚角钢（或下锚锚臂）上，用连接销轴连接；另一端的调整板与其它零部件连接接触线和承力索，使其处于等待工作状态。

（2）按设计/技术规格书的规定的当地最低环境温度，选择对应的安装特性曲线档位（见图3），安装调整前必须先测定安装当地当日的实际环境温度，确定弹簧补偿装置的调整位置。

图3 弹簧补偿装置（额定工作行程0～1300mm）特性曲线图

（3）当弹簧补偿装置处于等待工作状态后，用紧线器收紧钢丝绳，待平衡板拉出固定槽后，调整下锚角钢和/或下锚锚臂上的调整螺栓，使其处于与下锚角度一致的位置后旋紧调整螺栓。

（4）继续用紧线器收紧钢丝绳，调整到确定的a值后停止紧线，同时做好接触线和承力索的终端锚固线夹的安装。

（5）当再次与承力索或接触线连接后，完成上述规定的程序后，弹簧补偿装置即可解锁，恢复正常运行。

2.2.2 兰新高铁中的应用。

兰新高铁当地设计最低温度为-30℃，按最低温度选择图3中的第二档T2值（-30～+40℃），实测安装当日当时的环境温度为+28℃，则从第二档横坐标T=+28℃作垂直线与特性曲线交于M1点，通过M1点做水平线，与a值坐标轴的交点即为调整值a=650mm。调整板是针对a值调整过大，例如：在当地当日最高环境温度范围时，而此时的a值运行在最低温度范围内。调整板通过6个准24孔将平衡板的配合安装进行调整，最小调整距离150mm，最大调整距离400mm。

在施工安装弹簧装置时，非常系统、完整的借鉴方案在我们国家还很难提供出来，对于安装后调整和安装工艺等问题同样需要进行处理。

就弹簧装置来讲，张力会直接受到新线材蠕变量的影响，在以后进行调整时也会遇到一定的难题，施工安装的过程中，需要超拉线材，然后对蠕变量问题进行克服，所以，应该将有关的施工工艺设计出来。上文所述的该高铁接触网，将两端锚柱处双边一同时间张力的方法应用到了接触网的超拉中。在额定张力的1.6倍左右后确定出其张力值，时间持续在15min左右，将均匀的张力施加到接触网的超拉处，在额定张力的两倍处控制其张力值，时间控制在2h左右。

2.3 在具体应用时需要注意的问题

通过现阶段的分析能够发现，在具体应用的时候还有很多方面需要注意。

（1）在±5%以内控制所应用的弹簧装置张力偏差，比以前的棘轮装置高出2%。在弹簧装置性能不发生变化的基础上，一旦将锚段的长度可以适当的缩短，可以将张力偏差直接降低在10%之内，这样补偿效果就会更加优越。

（2）在国内因为应用的不多，成熟的定型产品在国内还非常的稀少，并且，弹簧设备还有着较高的价格，装置的检验标准和检验方法还不够成熟，所以，应该从实际情况出发进行应用的调整与提升。

（3）因为中心锚结被设置于接触网锚段中部，因为有一定的差异会存在于两种补偿装置性能中，在相同的锚段内，将棘轮装置补偿方案和弹簧装置补偿方案必须要有效的分开，防止有着过大的增量存在于中心的锚结处张力中。