接觸網補償裝置存在問題的分析及解決辦法

常占寧

（蘭州鐵路局 機務處，甘肅蘭州730000）

補償裝置又稱補償器，它設在錨段的兩端，能自動補償接觸線或承力索的張力，它是自動調整接觸線或承力索張力的補償器及其制動裝置的總稱。一般由滑輪組和墜砣組成，其作用是溫度變化時，線索受溫度影響而伸長或縮短，由于補償器墜砣的重力作用，可使線索沿線路方向移動而自動調整線索張力，使張力恒定不變，并借以保持線索的弛度滿足技術要求。隨著電氣化鐵路的發展對它的性能要求越來越高，補償器性能的優劣對接觸網供電質量影響很大，因而對補償器有嚴格的質量標準，特別是準高速、高速鐵路，對補償器傳動效率、負載能力、安全性、可靠性、免維修和少維修等性能要求更高。

接觸網補償器主要有重力式補償器和彈簧式及液力式補償器，重力式特點為簡單可靠，經濟耐用；彈簧和液力補償器造價高、補償誤差大、溫度適應能力差而應用不廣。

1 接觸網補償器的現狀

近年來隨著列車提速戰略的實現，新一代鋁合金滑輪組補償器在我國新建準高速、高速電氣化鐵路上被大量采用，并且在既有線改造過程中也得到了普遍應用，筆者針對其在運用中存在的一些突出問題，進行了調查和資料收集，并結合運營實踐中采取的一些具體措施進行了分析和研究。

新型補償器由大小鋁合金滑輪組組成，不銹鋼鋼絲繩取代GJ－50鋼絞線，它有良好的柔韌性、防腐性；專用同側下錨限制架（JL57－93）。

2 存在問題及原因分析

2.1 補償繩磨雙環桿

由于新型大滑輪補償器采取了接觸線和承力索在支柱同側下錨的形式，易造成承力索補償繩在運行過程中與接觸線錨固連接件雙環桿相磨，特別是采用穿孔式線承、線錨角鋼時更是如此。主要表現為下面幾種現象，一是無間隙直接相磨；二是盡管調出了間隙，但在風的作用下墜砣擺動蹭磨；三是加裝了防磨裝置，但在加裝前未調出間隙，加裝防磨滑輪后，承錨補償繩在線錨雙環桿上形成一個明顯的折角，不但降低了傳動效率，而且存在安全隱患；長期相磨也將使雙環桿截面減少抗拉強度降低，造成雙環桿被鋸斷裂塌網釀成事故。

2.2 滑輪偏磨

大滑輪安裝后由于受力不平衡、軸承塑變等原因，補償繩與定滑輪邊緣相磨?；嗛L期偏磨一方面磨損滑輪邊緣造成補償繩脫槽釀成故障，另一方面造成槽邊變薄，定滑輪輪緣被磨出“飛刃”，補償繩將會被“飛刃”直接割斷，從而造成塌網事故。

造成滑輪偏磨的原因有很多，其中最主要的是以下幾個方面：

（1）下錨角鋼安裝不水平，有傾角，滑輪受力重心偏移。

（2）定滑輪至錨固點連接件鉸接處間隙過大，補償器在動態工作過程中，因彌補鉸接處框量而發生偏斜。

（3）定滑輪與支柱間的連接部件過多，活動余量過大。

2.3 雙環桿耳環受剪切力

由于采用了雙環桿直接與線錨角鋼連接的方式，雖然保證了雙環桿的上下自由活動，但卻限制了其左右活動，因錨支下錨偏角的影響造成雙環桿與線錨角鋼鴨嘴側面相切，對雙環桿耳環形成一定的剪切力，并且偏角越大剪切力越大，極易造成切斷耳環的故障，如圖1所示。

圖1 耳環剪切斷裂

2.4 接觸線下錨支低頭造成軌交處抬高不夠

補償器實行支柱同側下錨后，為了使線承錨墜砣串能自由靈活的上下移動不相磨，線錨使用了690mm長的杵環桿，這就造成了接觸線終錨點高度下降490mm，致使接觸線終錨點高度低于轉換柱處的高度，不能保證錨支接觸線在軌交處的抬高，電力機車受電弓通過時可能會造成剮弓事故。

根據接觸網檢修工作規程的規定，接觸線下錨支垂直投影與線路鋼軌相交處，應高于工作支接觸線300mm以上。所以線錨角鋼的安裝高度應保證接觸線終端處、軌交處、非支定位點處3點在同一直線上為佳。

2.5 補償裝置卡滯

其一是由于安裝時選取零件型號不當，如承錨使用長單聯碗頭掛板，線錨使用了短單聯碗頭掛板，造成兩個墜砣串相磨；其二既有線早期采用的框架式限制架JL57－70（及－80等）的缺點就是對墜砣擺動限制乏力，墜砣擺動后碰撞限制架，常使墜砣不齊卡滯，在限制架上造成補償失靈，特別是在多風地帶，危害更大。

2.6 補償繩斷線

一是補償繩存在“細腰”和“鼓包”現象，多股補償繩受加工制作等因素影響，絞織時局部根數長短松緊不一致，帶載后形成各股局部受力不均勻，出現抽絲斷股和局部線徑變小的情況；二是由于墜砣發生卡滯、溫度驟降時，被補償的線索及補償繩出現較大幅度縮短情況，從而使補償繩承受較大的張力，造成拉斷股或斷線。補償繩斷線一般是個逐步形成的過程，主要是由于發生斷股后未被及時發現并作處理，進而造成拉斷線。

2.7 干摩擦軸承補償器

接觸網補償滑輪采用此類軸承屬于構造缺陷，其關鍵部分采用了無油自潤滑型軸承，該軸承是輕系列軸承，額定動負荷為11kN，額定靜負荷為7.1kN，它適應在高速（270～3 800r／min）輕負荷的環境運行，而接觸網補償器的工作條件卻是低轉速（＜20（r·min－1）／24h），大負荷（承力索、導線額定張力分別≥15kN，10kN），上網使用后在低速轉動條件下摩擦力巨大，表現為轉動不靈活，甚至卡滯。

3 整改措施

3.1 保證部件之間留有間隙消除互磨條件

確保補償繩與雙環桿不互磨最有效的辦法，是在加工制作線錨角鋼時將錨固點偏中心設置，使承線錨角鋼中心點在垂直面上分離，補償繩與雙環桿（杵環桿）之間保持一定的間隙，在運行中不相互摩擦。但由于在既有線設備改造過程中下錨角鋼利舊使用，不存在上述條件，這就要求在施工安裝時，要充分利用角鋼穿釘預留調節孔的調節余量，將承線錨角鋼錯位安裝，達到承錨補償繩偏離雙環桿的目的，限于條件不能調開的可以安裝防磨滑輪。

3.2 改進滑輪組連接方式解決滑輪偏磨

我們通過不斷的研究，并經過多次的現場試驗，找到了解決問題的方法，即進行如圖2所示的改造，改雙環桿為杵環桿，增加一個單雙耳連接器和一個單聯碗頭掛板，改下錨角鋼—雙環桿—定滑輪連接方式為下錨角鋼—單雙耳連接器—杵環桿—單聯碗頭掛板—定滑輪連接方式，這樣可以實現滑輪的上下左右自由活動。

圖2 大滑輪改造示意圖

安裝時注意首先要保證下錨角鋼水平，其次消除線索帶張力后的慣性扭矩，三是在滑輪框架連接處偏磨側加裝一個墊片，緊固連接螺栓至剛好保證定滑輪能繞軸上下轉動的程度即可，徹底消除鉸接處連接部件間的橫向間隙，達到矯正滑輪的目的，減少了工作量。

3.3 加裝單雙耳連接器克服剪切力

在滑輪組的線錨角鋼側加裝一個零件單雙耳連接器如圖3，既可實現滑輪的上下自由活動，又可實現滑輪組隨錨支偏角變化而左右旋轉。

需要注意的是利用舊線錨角鋼必須鋸掉錨結環，否則錨結環可能會頂在耳環的連接銷釘上，限制了雙環桿的向上運動，同樣會因剪切掰斷耳環；其次單雙耳連接器如裝在線錨角鋼里孔，仍然會造成單雙耳連結器在線錨角鋼鴨嘴內卡滯，從而掰斷耳環。

圖3 單雙耳連接器

3.4 提高線錨角鋼的高度解決錨支低頭

將線錨角鋼安裝于錨柱距軌面6 900mm（導高6 450的為7 300mm）處，避免通過提升非支吊弦保證軌交處的高度，造成吊弦受力過大，接觸線出現較大負弛度，一旦吊弦斷裂或脫落軌交處抬高不夠造成故障。

3.5 改進墜砣限制架的形式消除外因卡滯

（1）改框架式墜砣限制架為限制繩式限制架，如圖4。現場運營實踐過程中，JL57－93導管式同側下錨限制架，其墜砣前后排列，直接將墜砣限制在導管上，限制性能好，抗風能力強，補償靈活性好，但是被盜幾率大，尤其在不能及時發現的情況下，墜砣串擺動侵限會危及列車運行安全，我們改用鋼絞線替代限制管，通過混凝土預埋塊固定限制繩，既大大節省了材料成本，又杜絕了限制架被盜，適應性強，特別是舊線改造更換時，工作量小，安裝方便。

（2）潤滑脂對補償器軸承非常重要，每隔一年為滑輪注入潤滑脂，防止少油軸承發生塑變。接觸網補償器是室外靜載工作設備，其最佳工作狀態為滿油脂工作，即軸承空隙中60%為潤滑脂（5號鈣基脂）。

圖4 地錨繩式限界架

3.6 加強監控，按時保養，防止斷股斷線

（1）按規定時間、周期給補償滑輪注油脂，保證滑輪轉動靈活，墜砣升降自如，不發生卡滯現象。

（2）及時更換磨蝕、損傷截面超過規定的補償繩。

3.7 換用傳動效率高的新型大滑輪補償器

采用鋁合金大滑輪組補償器，整體防腐性較好，維修量很少，傳動效率高，據實測達96%以上，在蘭州鐵路局應用廣泛，適合準高速、高速電氣化鐵路上應用，特別是在舊線改造時，下錨裝置可充分利用。

4 結束語

我國接觸網補償器發展至今，鋁合金大滑輪補償器已基本滿足了高傳動效率，壽命長，少維修，耐腐蝕等要求，只要在施工安裝過程中注意避免出現以上提到的缺陷，必將在電氣化鐵路接觸網中發揮重要的作用。

［1］中華人民共和國鐵道部.牽引供電設計規范［S］.北京：鐵道出版社，2005.

［2］中華人民共和國鐵道部.接觸網運行檢修規程［S］.北京：中國鐵道出版社，2007.