长大坡道隧道内接触网下锚补偿装置安装安装工艺及质量控制要点

2019-01-23徐光红王位付宝宝

中国设备工程 2019年1期

徐光红，王位，付宝宝

（中国铁建电气化局集团北方工程有限公司，山西太原 030000）

接触网下锚补偿装置在我国铁路电气化工程中得到了广泛的应用，积累了较多的施工和运营维护经验。但由于西成高铁穿越秦岭隧道群这一天险的特殊的地理环境，尚无在类似秦岭隧道群如此长大坡道条件下的接触网下锚装置安装的施工及维护经验。作为接触网关键受力部件，对整个接触网系统的安全性能、张力以及悬挂系统起到特别重要的作用，接触网下锚装置的施工质量关乎整个接触网系统的运行安全。本文针对西成高铁秦岭隧道群的长大坡道隧道内接触网施工，做出了相对应的长大坡道隧道内接触网下锚补偿装置安装工艺及质量控制要点，保证了西成高铁的运行安全。

1 工程概况

西成高铁位于陕西省南部和四川省中北部地区，行经秦巴山地，连接关中平原、汉中盆地和成都平原。线路北起西安，向南经西咸新区、安康及汉中进入四川省境内，后经广元至江油与绵成乐客专相接抵成都。西安至江油段线路全长约510km，其中陕西省境内约343km。

线路自西安北客站引出，沿西汉高速公路溯涝峪而上以长14．8km特长隧道（大秦岭）穿越秦岭，后以特长隧道群（15．9km的天华山隧道、15．2km老安山隧道、14．2km 得利隧道、13．1km 的福仁山隧道、9．3km 罗曲隧道）斜穿岭南条带状分布的支脉经佛坪至洋县进入汉中盆地，后向西经城固至汉中，与阳安线并行接入汉中车站，出站跨汉江后取直经宁强，翻越米仓山后进入四川境内。

西安至成都铁路客运专线陕西段境内长度大于10km的隧道7座，总长98．228km，45km为25‰的长大坡道隧道，全线最长隧道为15．974km的秦岭天华山隧道。

2 长大坡道隧道内环境对接触网系统的不利影响

本区段线路已进入秦岭山区，秦岭隧道群区域长，总长98．228km，45km为25‰的长大坡道隧道，全线最长隧道为15．974km的秦岭天华山隧道，大坡道隧道对接触网悬挂系统安全性能要求更高、对接触网张力要求更加严格、对接触网弓网关系要求更加苛刻。进入秦岭山区，由于秦岭山区野生动植物种类繁多，因此我们也要做好对生态环境的保护。

3 施工程序与工艺流程

3.1 施工程序

下锚补偿装置安装的施工程序为：承力索下锚棘轮底座安装、接触线下锚棘轮底座安装、棘轮组与固定底座连接、棘轮组与接触网连接、棘轮装置调整。

3.2 工艺流程

（1）工艺流程图（图1）。

图1

（2）施工准备。①对安装作业人员进行技术交底和安装培训，使其清楚安装技术标准和安全注意事项，合格后方可上岗。②按施工计划从库房领取安装所需材料，并进行外观检查，检查棘轮转动是否灵活等。③检查棘轮型号，轮体大小轮补偿绳缠绕正确，补偿绳无扭劲、扭绞现象，对穿入楔形线夹内的楔子与补偿绳回头应连接牢固，无松脱或散股现象。

（3）承锚底座和线锚底座的安装。隧道内承锚底座和线锚底座是采用化学锚栓安装，各底座的安装效果见图2，底座安装位置尺寸根据设计施工图安装，此尺寸是理论安装尺寸，安装时注意选择上下行的不同底座，底座安装后要求底座的边缘要水平，上下底座平面的距离为500mm，如果隧道断面或化学锚栓距离等有较大的误差，应重新调整计算，特别注意化学锚栓的严重倾斜与错位，当超过承锚和线锚底座上的长腰调节孔的调整限度时，强行的安装会使棘轮轴在垂直方向倾斜超差，最终使棘轮无法调整到位，这会给以后的棘轮精调带来很大的麻烦，同时不符合要求的安装会造成严重的安全隐患，在安装之前要对化学锚栓进行仔细检查。

图2 隧道内承锚和线锚底座安装效果图

3.3 坠砣限制架的预装

坠砣限制架也是在化学锚栓上进行装配，具体尺寸可参照图纸要求，由于是预装配，坠砣限制架会在以后根据棘轮和坠砣装配的实际位置进行调整，但此时就应要求横平竖直；同承锚和线锚底座一样，坠砣限制架所用的化学锚栓也要仔细检查位置是否正确，位置超差会使坠砣限制架出现悬空或无法调整垂直，特别是上支架上需要装配坠砣转向轮，此位置的高低和倾斜会影响转向轮的调节，严重影响棘轮补偿系统的传动效率。

3.4 转向轮组件的安装

转向轮组件安装于隧道内轨面到上，尽管设计的转向轮支架上下、左、右以及旋转可调，但这些均是用来弥补已有零件加工误差的，实际安装时，任何时候都要保证转向轮处于垂直位置，保证经过转向轮转向后的补偿钢丝绳铅垂向下，安装后出现倾斜会带来钢丝绳的偏磨，严重影响棘轮补偿的传动效率，更重要的是过大倾斜会改变转向轮的受力方向，破坏转向轮，而且会使坠砣补偿绳滑出槽道，造成严重的安全隐患；根据环境温度、补偿距离确定补偿绳留在棘轮大小轮上的补偿绳圈数（图3）。

3.5 棘轮装置在承锚或线锚底座预装与检验

在棘轮预装到承锚或线锚底座上时，承力索或接触线尚未放线拉紧棘轮的平衡轮补偿绳，棘轮会自然下垂，轮齿挂接在止动板上，由于工厂棘轮装置供货状态的止动板螺栓可能并未拧紧为避免止动板滑脱，此前应将止动板预调伸出约10mm左右，固定螺栓，此非最终的调整位置，仅用于棘轮的预装配。

图3 补偿绳留在棘轮大小轮上的补偿绳圈数温度曲线变化表

将棘轮装配到承锚（或线锚）底座上，使棘轮的棘齿可靠卡在棘轮支架的止动板上，也就是止动状态，此时轮齿与止动板应均匀、对称接触，使用线坠和卷尺检查棘轮有无偏斜，如有偏斜现象应进行调整，可使用榔头敲击止动板或木锤敲击棘轮本体，测量棘轮体双边的对称度，如果出现明显的不对称，应检查棘轮支架、棘轮框架等是否变形，另外要检查棘轮立轴与承锚或线锚底座的安装板配合，在能保证灵活转动的前提下尽量减小装配间隙，此棘轮立轴的精确调整等到坠砣加载以后较为方便。

3.6 坠砣串组件的装配

配重的要求与张力一致，为20+25kN（包括坠砣底板组件、吊杆、滚轮架组件、连接螺栓组件、限位夹、双耳楔形线夹、部分补偿绳及压线夹等等），一定要认真选配，码放整齐，左、右高度一致，重心平衡，特别注意坠砣片的长度、厚度和平行、平面度一定要应符合设计要求，尺寸的超标、不平整不仅引起安装的不稳定和不平衡，还会引起滚轮支架的倾斜，坠砣串无法正常在轨道内滑动，造成死锚，而且坠砣串的总高度可能会影响到补偿的行程，甚至会影响到整个系统的参数。

3.7 坠砣组件的安装及坠砣限制支架的预调整

棘轮坠砣端补偿绳从棘轮座架中间穿过通过转向轮后连接坠砣组件；采用起吊设备或手扳葫芦将坠砣串吊起，根据设计院给出坠砣安装高度的要求调整双耳楔形线夹的夹线位置，安装后坠砣串要保证能够在极限温差内使上下移动有对称的余量空间来考虑，坠砣串与棘轮的坠砣补偿绳连接后，应使坠砣串缓慢施力到棘轮补偿绳上，且注意猛然的坠落会破坏棘轮及补偿绳，同时也会给施工造成极大的安全隐患，棘轮坠砣悬挂后，应注意使坠砣固定架的滚轮正确滑入槽钢滑道，避免尼龙滚轮与槽钢的碰撞。理想的坠砣状态应该是滚轮与槽钢槽道单边轻轻接触，游离于槽钢之间而不受力，承锚和线锚坠砣串的安装一般是上底面平齐，这应根据设计院或现场实际的施工工艺要求进行。

坠砣施力后，应首先检查坠砣限制架的导向槽钢与坠砣补偿绳的自然下垂状态是否平行，上部转向轮是否倾斜，坠砣限制架是否与坠砣补偿绳对中，如有问题必须马上调整，此调整要配合棘轮补偿装置，在确保棘轮的轮齿对称卡住止动块的条件下，此调整尽管不是最终的调整，但一定要使坠砣限制架和转向轮可靠居中，无偏斜、无偏力，见图4。

图4 坠砣串安装调整图

3.8 棘轮下锚安装

由于隧道内化学锚栓时可能出现误差，所以往往需要在承力索上增加一段辅助线来达到安装后的绝缘子对齐，加之由于隧道内空间有限，承力索和接触线距离隧道壁较近，根据最小绝缘距离要求（有的地方要求安全通道上方实现无电区），有可能需要在接触线的下锚端也增加一段附加延长线，因此需要在下锚接触线和承力索时，要留有足够的导线预留长度；同隧外一样，接触线（或承力索）与棘轮连接预装临时使用双耳楔形线夹代替，待承力索（或接触线）经过预拉伸（或超拉伸）稳定后，在精调后卡绝缘时再断线安装绝缘子和更换锥套式终端锚固。

在棘轮补偿加载后，在起锚和落锚端应同时人工使坠砣全行程上下移动数次，观察棘轮的运转情况，补偿钢丝绳是否卡滞，棘轮立轴转动是否灵活等等，然后将棘轮调整到合适的部位。由于中心锚结未安装，棘轮虽能够自动补偿，但起锚和落锚端很难绝对的平衡，因此为避免坠砣落向一端，应尽快安装中心锚结。

中心锚结完成之后，就可以单独对一端的棘轮补偿进行运行试验，人工全行程使接触线和承力索的补偿坠砣组件上下移动10次以上，使所有的补偿绳以及接触线和承力索得到延伸和释放，检验补偿装置的工作，特别是补偿绳是否工作在轮槽中，棘轮体是否偏斜，坠砣组件是否正确工作在导向槽钢内，坠砣绳的走向是否在棘轮支架的中间，转向轮的位置和方向是否正确等等，如有问题，必须重新调整。

棘轮加载补偿后，经过一段时间的预拉伸或超载运动后，棘轮补偿趋于正常，承力索或接触线拉伸蠕变稳定，此时就可以进行初步精调安装。

（1）调整棘轮立轴的垂向角度。通过调整棘轮支架下方的调整板进行调节棘轮体立轴的垂向角度，使坠砣补偿绳处于棘轮座架的中间，避免发生偏磨；由于隧道内承力索一般为降低落锚（下锚点较承力索座低），接触线为抬升落锚（下锚点较锚支定位卡子高），因此可以根据降低和抬升量适当调整棘轮立轴的角度。

（2）精调整坠砣限制架和转向轮。在棘轮装置加载受力后，检查转向轮的方向与位置，坠砣组件在坠砣限制架中的位置等等，并根据补偿坠砣的位置和偏移量，在隧道壁上做出标示，然后是用手板葫芦等设备将坠砣组件吊起，调整坠砣限制架的位置和转向轮的安装，保证坠砣组件的左右、前后侧滚轮均匀地布置在导向槽钢内，并能上下移动自如、灵活，特别是转向轮的方向和位置，其旋转的方向一定要与坠砣绳的方向一致，侧向受力是不允许的，精密的调整会使棘轮补偿性能大大提升。

（3）调整止动板。并调整止动板与棘齿间隙，正常安装状态下，可调止动板与棘轮轮齿之间保持有15～20mm的间隙，且间隙均匀，螺栓紧固力矩为44～56N·m。然后安装安全防护板按照螺孔位置装配在坠砣限制架上。在张力状态下，对所有连接螺栓再次紧固，螺母的紧固力矩按TB/T2073执行。最后保证达到紧固力矩要求（M24螺栓200N·m，M20螺栓120N·m，M16螺栓为70N·m，M12螺栓为44N·m）。