裝煤漏斗倉柔性移動接觸網原理及組成與安裝

鄭建庭

(中鐵十二局集團電氣化工程有限公司，山西太原 030024)

0 引言

裝煤漏斗倉自從國外引進以來，主要是美國的PEBCO和REMSEY，由于其大大提高效率，降低成本，減輕勞動人員的工作強度等優勢，已經在我國的煤炭鐵路專用線上得到廣泛應用。它是一種專門應用于煤炭鐵路專用線上的自動化裝煤系統，能夠準確、快速、穩定的將煤炭均勻的裝入從下方通過的每節火車車廂。然而，在裝煤漏斗倉下方如何架設接觸網卻成為難題。如果漏斗倉裝煤系統由內燃機車牽引，可以直接裝煤，不存在任何問題。但是經過接觸網改造后問題就出現了，接觸網和連續裝煤的漏斗在同一垂直面上，它們的投影都位于鐵路兩軌道中心位置附近，顯然不能就這樣直接將接觸網布置在漏斗倉下方。

我們知道，接觸網是運行電壓高達25 kV的高壓帶電體，驗收標準規定:和任何設備的安全距離為500 mm，并且距離接觸網5 m內的金屬必須接地。由于接觸網和不停車連續裝煤的漏斗均在鐵路線路的正上方，進行裝煤作業時必然會將煤傾倒在接觸網的上面，煤炭具有一定的導電性，這時就容易因為煤炭與設備的連接而導電，引起接觸網接地短路故障和對裝煤設備的操作人員造成觸電的危險。因此直接在漏斗下方架設接觸網的方式是不可取。

在經過電氣化改造的煤運列車線上，常規的解決方法是:電力機車將車廂牽引至車站后，改用內燃機車將車廂牽引至裝煤線上進行裝煤作業，作業完成后，再改由電力機車將車廂拉走。這樣的方法優點在于:在裝煤線上用的是內燃機車，不需要架設接觸網，也就不存在接觸網與裝煤的相互影響的問題。缺點是需要對電力機車解列，調車，組列，再調車，再解列，組列等一系列繁瑣的操作，需要比較長的一段時間，嚴重降低了工作效率。或者利用機車慣性降弓通過，但是需要火車司機根據時速、車重、漏斗倉的長度等判斷何時降弓且需要保持高度的緊張狀態，給司機造成了精神壓力，而且一旦失誤將造成打弓等嚴重后果;如果機車發生故障導致無法降弓時，也將導致打弓。

上述方法顯然太繁瑣，或者安全隱患太大。現在大多采用新型的，裝煤漏斗倉柔性移動接觸網系統。

1 裝煤漏斗倉柔性移動接觸網系統工作原理

當列車機車通過漏斗倉下方時，接觸網正好在受電弓上;當機車通過以后，柔性移動接觸網移動到離鐵路線路中心水平距離較遠的位置，漏斗倉正好在線路的正上方，在進行自動裝煤時，漏斗倉與煤炭均接觸不到移動接觸網。這樣的裝置是一種架設在漏斗下方的可移動式接觸網，它與兩端固定接觸線平行、貼近、高度一致。當移動接觸網在線路中心時，漏斗倉在移動接觸網的正上方。當漏斗倉要進行裝煤作業時，移動接觸網移開，漏斗倉下降進行裝煤作業。此時，柔性移動接觸網位于線路外的停駐位，因而不影響漏斗槽工作，如圖1所示。

圖1 柔性移動接觸網系統工作原理圖

當需要進入漏斗倉下方的電力機車最好前弓運行(主要考慮當機車受電弓脫離移動接觸網時可以提前使移動接觸網進行移動，以使機后第一位車裝煤時有足夠的準備時間)。當列車運行到進站傳感器1檢測到有電力機車通過時，操作系統PCL檢測負荷開關是否處于閉合位置、裝煤溜槽是否處于升起位置、移動接觸網投影是否位于線路中心位置、出站隔離開關是否處于閉合位置，如果沒有將執行指令使它們都處于以上位置，當電力機車運行到傳感器2的位置，即機車受電弓脫離移動接觸網時，進站負荷開關自動斷開，移動接觸網自動運行到移出位，到達移出位置時解除對倉下降的鎖閉，漏斗倉可以工作;當電力機車運行到傳感器3的位置時，自動斷開出站隔離開關，使整個漏斗倉區段斷電，以保障噴灑防凍液的工作安全進行。此時移動接觸網系統完成了一個工作過程，準備進入下一次程序運行(見圖2)。

圖2 移動接觸網系統工作過程圖

該系統采用了自動、手動、故障時三種控制方式及電動、人工操作兩種操作方式，運行過程中可隨情況選擇控制及操作方式。整個電氣控制過程應用了電氣互鎖、自動檢測等安全防護措施，在系統運行過程中任何錯誤動作都會發出報警信號，便于操作人員及時排除故障，并且控制系統中預留接口，可根據用戶的需要進行改進升級。

2 裝煤漏斗倉移動接觸網系統的組成

裝煤漏斗倉處移動接觸網主要由彈簧補償下錨、硬橫梁、移動接觸網、電氣絕緣設施、移動網移動部件、信號檢測裝置、負荷開關、隔離開關及電氣智能控制裝置組成。

2.1 彈簧補償下錨

當移動接觸網延伸到門型構架時需要進行下錨，常規的下錨方式存在拉線，而且靠墜砣補償整個錨段的熱脹冷縮，然而在這種情況下拉線受漏斗的影響難以安裝，考慮在門型構架上裝設彈簧補償無拉線下錨，對移動接觸網的伸縮量進行補償。彈簧補償裝設在移動接觸網的兩端，依靠門型構架作為支撐，這就要對門型構架的支持強度進行驗算是否能滿足要求。由于墜砣下錨補償具有性能穩定，施工簡單，投資較少的優點，因而在普通的電氣化鐵路接觸網的恒張力補償設施中它被廣泛采用。然而在裝煤漏斗倉移動接觸網系統中，受凈空的影響不宜采用墜砣下錨補償而是選用彈簧補償下錨。彈簧補償裝置輕便簡單體積小，非常適用于裝煤漏斗倉移動接觸網的補償下錨。

2.2 硬橫梁

硬橫梁為接觸線、承力索提供支撐。硬橫梁是專門為裝煤漏斗倉下移動接觸網所定制的特殊構架，它需要為接觸網的下錨連接、絕緣子、動力裝置等提供預留，需要一些附件安裝在硬橫梁上。

2.3 移動接觸網

當機車通過漏斗下方時，該裝置的移動接觸網部分移動至鐵路線路的正上方，確保機車受電弓安全通過;當機車受電弓通過漏斗之后，該裝置通過電機帶動把漏斗槽運至線路正上方，移動接觸網至旁邊不影響裝煤作業。

2.4 電氣絕緣設施

在漏斗兩側采用帶接地刀閘的隔離開關及分段絕緣器，既可以閉合開關讓中間的剛性區帶電通過，又可以斷開開關讓機車通過無電的剛性區。剛性區帶電的優勢是在過渡區電壓是等位的，拉弧現象比較弱;缺點是漏斗下方存在高強電壓，對人員設備可能造成影響。剛性區不帶電的優勢是漏斗下方不帶電，對人員設備無影響;缺點是受電弓由帶電區到無電區時容易拉弧，長期拉弧容易燒壞接觸線。選擇何種方式運營可以根據現場的運行狀況確定最佳方案。

2.5 移動網移動部件

給移動接觸網的運動提供動力，使其能在規定范圍內移動，以滿足不同情況下的位置要求。接觸網的移動動力來自錨段兩端的動力控制系統。動力系統由交—直—交變頻器、三相交流電動機及減速機組成。變頻器在控制器控制下給電動機提供動力，帶動減速機工作，減速機的扭矩直接作用在移動式接觸網的滑輪上。

2.6 信號檢測裝置

在鐵路兩側分別安裝信號發射裝置與信號接收裝置。機車通過時將信號擋住，接收端接收不到信號，此時給出機車通過信號，提示操作人員或者給程序啟動脈沖。

2.7 負荷開關、隔離開關及電氣智能控制裝置

負荷開關、隔離開關為了給移動接觸網系統的檢修提供方便，電氣智能控制裝置可以實現自動化作業。

3 裝煤漏斗倉移動接觸網安裝

3.1 硬橫梁基坑定位測量

基坑定位測量的方法是:根據支柱側面限界，確定支柱基坑的位置。橫向測量的主要工作是將正線上的縱向測量點過渡到站場兩側靠近硬橫梁的鋼軌上，要求兩側硬橫梁中心線的連線偏離不超過2°。

3.2 硬橫梁的施工安裝

硬橫梁施工安裝流程與接觸網普通硬橫梁施工類似，施工準備、硬橫梁預裝組裝、安裝硬橫梁。

1)安裝當天，封閉點前，作業人員提前30 min到達安列停放車站，并上車準備。

2)安列司機聽從車站值班人員指揮，啟動安列運行到安裝地點。

3)施工負責人指揮司機對位，吊車司機操作吊車，起臂落鉤，地面人員配合掛鋼絲套，拴牢晃繩。

4)作業人員分兩組，每組兩人，系安全帶、小繩分別上硬橫跨柱。上到桿頂系好安全帶，用小繩吊上連接螺栓和定位銷釘。

5)施工負責人指揮吊車司機，吊車司機操作吊車，緩緩地起鉤，負責人指揮拉晃繩人員將橫梁轉向90°，使橫梁兩端分別對準支柱。

6)橫梁吊到桿頂時，桿上作業人員配合，穩住橫梁，先利用定位銷釘，對好橫梁與支柱連接孔位，另一人配合將連接螺栓穿入連接孔，并用梅花扳手循環將螺栓擰緊，用力矩扳手檢測達標。

7)另一支柱重復5)程序。

8)如橫梁與實際跨度有微小差距時，可松開支柱地腳螺栓，用撬杠撬支柱底板，使其橫梁與支柱連接處密貼，桿上人員按5)程序連接螺栓。

9)用經緯儀配合調整支柱垂直度，達標后，循環緊固牢靠。支柱橫、順線路標準及緊固力矩應符合設計要求。

10)重復上述1)，2)，3)程序，進行下組安裝(最好分兩組作業，一組預組裝，一組安裝)。

3.3 接觸線架設

接觸線是移動式接觸網系統的重要組成部分，接觸線的架設是施工中非常重要的一個環節。

1)接觸線的放線施工。

放線時對導線的質量要求比較高(導線不能有任何小彎)，張力大小要合適、均勻。首先對接觸線進行外觀檢查后，用緊線器從兩端將旋轉腕臂進行固定，人工牽引使接觸線嵌入匯流排，再擰緊螺母。

2)注意事項。

用水平尺調整擺臂的底座，使其在水平方向上水平、豎直方向上豎直。調整擺臂夾具的轉動軸使匯流排在線路中心正上方，調整夾具的轉軸螺栓使其高度滿足設計要求。調整被動臂限位器時，使被動擺臂最大轉角不大于80°。

3)安裝開關接觸片。

按照說明書安裝好開關接觸片，調整開關鴨嘴片的彈簧片壓力(用塞尺檢測)，要求開關插拔力50 N，合上后通過電流應在200 A以上。

3.4 移動網移動部件施工安裝

1)鏈條張緊力的調整。

對鏈傳動裝置，調整好適當的鏈條張緊力很重要。張緊力太大，會使鏈條拉力過大，影響鏈條的使用壽命，也會使動力消耗過大;張緊力太小，會使鏈條松邊太松，以致傳動過程中產生工作噪聲和振動。這種振動將導致鏈條和鏈輪產生不正常的磨損。如何將鏈條張緊力調整適當可按下述方式進行調整:轉動一個鏈輪，以至于能使下部的鏈條張緊，然后按圖1所示，測量上部鏈條的撓度。在中部測得的這個撓度H值應該近似等于鏈輪切線長度的2%～3%。傾斜傳動裝置的撓度應小于水平傳動裝置的撓度，對于垂直傳動裝置(應盡量避免垂直傳動)，最好具備鏈條張緊裝置。同時還應注意，鏈條與鏈條防護罩之間有足夠的間隙，否則，傳動過程中鏈條與鏈條防護罩間可能發生相互磨損，當鏈條磨損節距升長時，鏈條與鏈條防護罩間發生相互磨損的可能性尤為嚴重。

2)鏈條的連接。

鏈條的連接采用連接鏈節，當一個連接鏈節被裝配到鏈條上時，必須將外鏈節鏈板沿銷軸向里推到適當位置，以便使緊固件能插入銷軸內。插入緊固件后，必須將銷軸兩端向內鉚緊，這樣可保證內外鏈板間有正確的間隙。內外鏈板間有了間隙，就避免了內外鏈板緊貼一起以至于不能供油潤滑;進行鉚接，減少了鏈板松動乃至脫落的可能。若采用開口形卡簧，則卡簧的安裝方向必須是卡簧的開口方向與鏈條的運行方向相反，以防卡簧在運轉過程中被碰撞而脫落。注意:在中低速場合，如果采用若干掛單排鏈來代替多排鏈，在連接鏈條時，各掛鏈條的內外鏈節要一一對應。因為磨損后的鏈條內外鏈節節距是不相等的，對應的并列安裝可使載荷均布于各排鏈條。

4 結語

作為一種在煤炭鐵路專用線上應用的新技術，柔性移動接觸網系統很好的解決了接觸網在漏斗倉下如何布置的問題。移動網與漏斗倉的良好配合，使得煤炭的裝載效率大為提高，而且操作簡單方便靈活，可以實現全自動和半自動、人工手動等多種運行方式。但正是作為一種新的系統，在實際的應用中也許會遇到一些問題，也許還有更優良的解決方案。這需要我們現場的技術人員開動腦筋，結合現場實際，不斷總結、優化，逐漸完善裝煤漏斗倉移動接觸網系統。