電氣化接觸網超拉工藝的探討

摘要:文章針對電氣化接觸網在施工中為了克服線材蠕變而采用的超拉工藝進行一些初步的探討，簡要分析了超拉的原理及作用，并結合實際施工情況提出了有效的施工方案。

關鍵詞:超拉;蠕變;電氣化;接觸網

中圖分類號:U225文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)14-0129-03

為使新線初伸長(蠕變)一次基本出盡，保證接觸懸掛調整一次到位，符合設計要求，超拉是解決這一問題的關鍵措施。為適應國民經濟的飛速發展，鐵路提速及建造高速的客運專線已成為我國鐵路發展的趨勢，隨著行車速度的不斷提高，對接觸網的靜、動彈性和不均勻度要求越來越高，為了使接觸線和承力索架設后一次安裝到位并達到設計要求，世界各國針對初伸長對接觸懸掛質量影響的這一主要矛盾，各國都采用了不同的超拉方法。

1“超拉”的定義

承力索和接觸線在額定張力下的蠕變伸長是一個漫長的過程，其主要影響因素就是所加張力和時間。同樣的蠕變伸長量，所加張力和時間成反比，即張力越大，時間就越短。在施工中，往往為了縮短施工周期，以便后序工作(安裝、調試)能迅速展開，而在保證線材不被破壞的前提下通過加大額定張力來完成承力索和接觸線大部分蠕變伸長過程，這就是超拉。

2為什么要進行超拉

2.1承力索和接觸線的蠕變伸長對接觸懸掛的影響。

①在鏈型懸掛中，承力索和接觸線往往因為不同材質，其線脹系數不同，蠕變伸長量是不相同的;同一種材質的承力索和接觸線，因生產方法、線材結構、補償張力等因素不同，其蠕變伸長量也不一樣。吊弦安裝時呈鉛垂，因上下蠕變伸長量不同，吊弦偏斜超出規范、驗標允許范圍，時間越長，偏斜越嚴重，且越靠近下錨地方偏斜越嚴重，使得接觸網的安裝、調試不準確，造成反復施工和額外返工，對整體吊弦的計算、安裝、調試影響更大，而且引起接觸線導高發生變化，加大施工誤差。②承力索和接觸線的蠕變伸長，通過補償滑輪成倍(1:3或1:4)關系反映到墜砣串上，墜陀串下落距離則成倍增長，致使其下落至地面，影響自動補償功能，承力索和接觸線的張力比額定張力偏小，必須重新調整補償墜砣串的高度，使其離開地面，方可進行后序施工;另外，也會影響補償墜砣串的b值調整的準確，甚至還會造成b值的反復調整。

2.2超拉作用

以上分析蠕變伸長對接觸懸掛的影響，對承力索和接觸線進行超拉的目的就是為了消除新線材的蠕變伸長對接觸懸掛的影響，對整體吊弦區段更為重要。

新線在一定張力作用下，經過一定時間 (一般是較長時間， 甚至十幾年， 幾十年) 以后其長度比新使用時要增加， 形成塑性伸長， 其用蠕變率來量化， 即蠕變引起的線材伸長與原始長度之比， 用百分數表示，計算公式如下:r=(△L/L)x100%

其中:r表示蠕變率;△L表示全錨段(承力索或接觸線)的蠕變伸長量;L表示全錨段(承力索或接觸線)的總長度。

材質不同，其蠕變率也不同，但同種材質制成同樣規格的線材，蠕變率是相同的，因此經過超拉施工時所測量的數據，計算蠕變率，可以作為檢測每個錨段的承力索或接觸線是否符合技術要求。

蠕變伸長與線材的生產和施工方法有密切關系，一般由三部分組成: 一部分是線材在張力的作用下， 因生產過程中絞制結構中單線面相互擠壓， 接觸點上產生畸變等引起的， 這部分塑性伸長與線材結構及材料性能有關， 一般經幾百小時才趨向穩定。第二部分是在架線施工時，架線張力短時過大而引起的塑性伸長，因此， 在施工架線時要避免瞬時的機械沖擊力，盡量保持恒張力架線或額定張力架線。第三部分是線材在額定工作張力下引起的塑性伸長(純金屬蠕變引起的)。

通過以上分析，對接觸網的承力索和接觸線進行超拉不僅能夠消除蠕變伸長對接觸懸掛安裝、調試的影響，做到安裝、調整一次到位，而且能縮短接觸網的施工周期，加快施工進度，提高工作效率。

3超拉的張力標準及方式

承力索和接觸線在額定工作張力的基礎上究竟再加多大的力才能在短時內將蠕變伸長基本拉出，目前國內屬于摸索階段，還沒有統一標準，國外也沒有統一的標準，日本、法國、德國等都有不同的要求。在武廣線和秦沈線超拉加載的標準均是參考日本模式的， 即承力索超拉張力為額定工作張力的1.6倍， 接觸線的超拉張力為額定工作張力的2.0倍。

最常用的超拉方式有兩種，{1}利用機械作業，提供超拉所需的張力并持續到相應的時間，一般采用作業車進行作業，這種方法需要的天窗點時間較長，在日本采用過，其夜間沒有列車運營。{2}增加墜砣數量(即加大墜砣串的重力)來進行超拉， 這種方法簡便、易操作、甚至可以不需要天窗點，國內既有線電氣化接觸網施工一般采用第二種超拉方式。武廣線和秦沈線結合實際的施工情況，都是采用增加用墜砣數量的方式進行超拉的。

4超拉的勞動力、機、具、料安排

①施工人員:現場負責人1名，作業梯車2組共12名。②機械設備:作業梯車 2 組。③材料及工具:臨時拉線2組，超拉肩架2組，溫度計2支，墜砣若干，φ40鐵線若干， 平腕臂2組(含底座)，大滑輪2組，加固肩架若干，棕繩2根，鏈條葫蘆2套，鍥形線夾4個，鋼絲卡子4個，鋼絲套4套，斷線鉗2把，鋼卷尺2把，對講機5臺，防護旗(紅、黃各一面)。

5超拉的施工流程

同一錨段內的承力索和接觸線是必須單獨進行超拉， 其超拉流程是一致的(如圖1)。

6超拉的施工方法

①承力索和接觸線分別超拉，先超拉承力索，完畢后再超拉接觸線，超拉宜在白天進行。承力索和接觸線同時超拉會加大支柱、腕臂的負載，甚至超出支柱、腕臂的設計容量。超拉時承力索或接觸線不裝吊弦且置于放線滑輪的槽中。

②用作業梯車在中心錨結處卡牢中錨。中心錨結不僅能縮小因超拉而出現的事故范圍，縮短事故時間，還可以減小因兩端加載不均而引起的左右偏移量，保證加載后測量數據的準確。

③兩組作業梯車分別從中錨處向下錨處進行加固。支柱在曲內部分，采用角鋼或平腕臂支持加固腕臂;支柱在曲外部分，采用Ф40鐵絲將承力索或接觸線分別拉在支柱上或腕臂底座上，防止超拉時線材滑出輪槽影響行車;在轉換柱處，由于腕臂底座受力較大，超拉時底座受壓易彎， 用平腕臂將底座受力直接過渡到支柱上， 另外，該處承力索或接觸線有明顯導角， 超拉時張力過大容易損傷線材， 用大滑輪的圓導角來避免對導線損傷(如圖2、3、4、5);在孔外安裝的下錨角鋼處，擰緊各連接螺栓，且在角鋼的下面，砼柱采用同樣的下錨角鋼進行加固，鋼柱采用卡砣加固。

④在下錨支柱處設置臨時拉線各一組，與地面夾角不宜大于45°，對設置錨板形式的拉線根據實際情況可增加設置臨時拉線。

⑤調整墜砣串b值，以滿足超拉時墜砣有自由活動的空間。根據中心錨結距下錨處的長度(L1或L2)、及相應線材每單位長度在承受由額定工作張力至超拉張力時伸長量(△r)。因此，線材在由額定工作張力到超拉張力時，在下錨處線材伸長量(△L1或△L2)為:

△L1=L1x△r，△L2=L2x△r

再由補償滑輪傳動比關系(1:3或1:4)，折算到墜砣串下降高度，并結合溫度的變化，將墜砣的b值調整到適當高度，以防止超拉時墜砣串著地，達不到超拉張力，影響超拉效果。

⑥超拉加載，由施工負責人統一負責指揮。根據施工前制定的超拉張力標準，通過補償滑輪轉傳動比計算出加載墜砣的數量和重量進行加載。加載時， 用對講機加強聯系，盡量做到同時加載， 每一次加4塊墜砣，待穩定后測出b值及溫度， 每隔10 min后， 重復以上操作， 加載完畢后， 每隔一定時間記錄下b值及溫度， 承力索超拉持續時間宜為4 h，接觸線超拉持續時間宜為6 h。

⑦超拉完畢后，同時拆除超拉墜砣， 恢復至額定張力，測出b值及溫度并作好記錄，將墜砣串調整到適量的高度。由于為滿足超拉時墜砣能有自由活動的空間，將其b值調整偏大，溫度變化時，補償滑輪與墜砣桿間距小，墜砣桿卡在滑輪槽中，承力索和接觸線無法隨溫度降低而收縮，補償裝置失去正常的功能，情況嚴重時，導致承力索和接觸線斷裂，因此，超拉完畢后必須將墜砣串的b值調整到適量的高度，

⑧拆除臨時拉線及相應加固裝置， 同時檢查超拉錨段是否存在安全隱患，將檢查結果報告給施工負責人，確認無安全隱患后方可撤出施工現場。

⑨施工記錄數據的處理。根據測量溫度、b值及錨段長度，計算出承力索或接觸線的蠕變率。

7施工安全注意事項

①超拉前，對支柱的容量及關鍵受力部位的零件強度必須進行校核。②臨時拉線、曲內外支柱、轉換柱加固裝置必須牢固。③通訊聯系保持暢通，同時加載、防止偏載。④加載時，必須設置可靠的行車防護。⑤超拉時必須加強巡視，特別是關鍵部位可設置專人盯防。⑥孔外安裝的下錨角鋼，防止下滑。⑦超拉肩架平行鐵路放置，防止侵限。⑧超拉完畢后，檢查承力索或接觸線是否引起變形、變性。

8結 語

對武廣線和秦沈線所有的超拉數據進行分析中發現:經超拉試驗計算出的蠕變率都比設計和廠家提供的技術資料(0.03%)偏小;曲線上比直線上的蠕變率要偏小。造成的原因有兩點:①腕臂底座與腕臂之間存在摩擦力，承力索或接觸線與滑輪之間也存在摩擦力，這兩摩擦力與超拉張力方向相反，與超拉張力作用，使得超拉線材的張力減小，越靠近中錨的地方，超拉張力越小，承力索或接觸線張力偏小，從而影響超拉效果;曲線部分由于腕臂和滑輪在水平方向受力比直線更大，其摩擦力更大，承力索或接觸線張力比要求的超拉張力更小。②補償滑輪也存在摩擦阻力，影響補償功率，承力索或接觸線所受張力比傳動比乘以超拉墜砣的重力小，達不到超拉的效果。

通過以上分析，為了減小誤差，改善超拉效果，在今后的施工中要注意:第一，宜采用恒張力放線車進行作業，第二，滑輪涂油保護以減小摩擦力，不用生銹或損壞的滑輪，第三，補償滑輪組應改善傳動補償功能，第四、結合到補償功率和摩擦力的影響，可適當加大超拉張力。

參考文獻:

[1] 于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網[M].成都:西南交通大學出版社，2003.

[2] 黃虎.接觸網導線工廠化超拉工作模式研究[J].城市軌道交通研究，2005，(6).