接觸線拉出值調整與其高度的對應關系

蘇光輝

0 引言

接觸網工程在施工安裝后期會對個別懸掛點的拉出值進行調整，以滿足驗收標準。在這個階段，往往大部分接觸網零部件和材料都已經安裝到位，因此更精確的獲得個別點的調整量，以將對相鄰跨距的懸掛狀態的不利影響降到最低，并節省調整時間和調整工作量是個比較現實的工程問題。

另外，由于接觸網的結構特點，拉出值的變化必將引起定位器受力狀態的改變，進而又與接觸線高度（下稱導高）、限位間隙等一系列關鍵參數聯系起來。本文針對現場可能采用的不同拉出值調整方案，結合案例對各方案下導高的變化值進行計算，為工程實踐提供參考。

1 拉出值的調整方案

在實際工程中拉出值的調整可以靠調節定位器支座、定位環以及下腕臂底座來實現。具體的措施可以是單一措施調整，也可以是多個措施的組合。由于調整下腕臂底座比較困難且調整量較小，一般不予采用。下文將以增大拉出值為例展開說明。增大拉出值可以采用以下3種方案，見圖1。方案1（圖1 a）：遠線路中心方向調整定位器支座位置。

圖1 拉出值調整方案圖

方案2（圖1 b）：遠線路中心方向調整定位器支座位置，同時向下調整定位環。

方案3（圖1 c）：遠線路中心方向調整定位器支座位置，同時向上調整定位環。

2 定位器的受力分析

定位器同時受到接觸線傳遞的水平拉力及其垂直分力，其受力狀態如圖2所示。

在不考慮氣象因素的情況下，水平力是因為接觸線設置了拉出值或線路是曲線引起的，也就是接觸線張力的徑向分量；垂直力主要是因為接觸線的重力及其張力的垂直分量引起的。由于定位器與定位器支座是鉸接形式，定位器在這兩種力的作用下穩定后會保持力學平衡，形成了穩定后的接觸線高度以及定位器的初始安裝坡度。

圖2 定位器受力分析圖

為了便于分析，以下將以連續2跨3根支柱的接觸懸掛為例（圖3），取2#支柱作為研究對象。

圖3 2跨3根支柱接觸懸掛示意圖

接觸網參數如表1。

表1 接觸網參數表

由表 1參數可以求得 2#支柱定位器線夾處的受力（圖4）情況如下：

水平力Fu1= 0.2×3000×4 / 50 = 48 kg

垂直力Fv1= 0.75+1.35×5 = 7.5 kg

對應的定位器角度a1=atan(7.5/48)=8.88°

圖4 2#支柱定位器線夾處受力示意圖

若2#支柱的拉出值增大50 mm，則引起的水平力增量ΔFu= 0.05×3000×2 / 50 = 6 kg，此時：

水平力 Fu2= Fu1+ Δfu= 48 + 6 = 54 kg

垂直力Fv2= Fv1= 7.5 kg

上述討論中，接觸線高度的變化必將伴隨懸掛點處接觸線垂直力的變化，但由于拉出值的調整數值一般不大，因此導高變化引起的垂直力變化量很小，計算時可忽略。

對應的定位器角度約a2=atan(7.5/54)=7.907°。兩者的角度差為0.973°，在定位器長度為1150 mm的情況下，垂直高度差h為19.97 mm，即在拉出值增大50 mm的情況下，會引起將近19.97 mm的垂直變化量，但是該變化量在定位器再平衡后，并不會完全引起接觸線的導高也會變化同樣大小，接觸線導高的變化量還須考慮定位器掛鉤處的高度變化對定位器平衡后角度的影響。

3 不同方案下的接觸線高度變化量

本小節將基于第2小節的計算結果，同時假設斜腕臂管的斜角為32°和定位管的傾角為3°（仰角）情況下，對3種不同調整方案下的導高變化值進行計算。

（1）方案1的導高變化。當定位器支座移動50 mm 后，定位器掛環中心的高度下降 50sin3°=2.6 mm，因此在上述假設條件下，若拉出值加大50 mm，導線高度將會抬高，抬高量為19.97 - 2.6= 17.37 mm。

（2）方案2的導高變化。假設定位環向下移動 40 mm，將引起拉出值增加 40cos32° =33.92 mm，定位器掛環中心的高度下降40sin32° =21.2 mm。

因此定位器支座還需要移動約 50 - 33.92 =16.08 mm以保證拉出值的調整值達到50 mm。該變化引起定位器掛環中心的高度下降量為16.08sin3° = 0.84 mm。

綜合以上結果，定位環和定位器支座按照上面數值調整后，會引起定位器掛環中心的高度總共下降0.84 + 21.2 = 22.04 mm，這時導線高度將會在原基礎上降低，降低值為22.04 - 19.97 = 2.07 mm。

（3）方案3的導高變化。假設定位環向上移動30 m，將引起拉出值減小30cos32° = 25.44 m，定位器掛環中心的高度上升30sin32° = 15.9 mm。

因此定位器支座還需要移動約 50 + 25.44 =75.44 mm以保證拉出值的調整值達到50 mm。這種變化引起定位器掛環中心的高度下降量為75.44sin3° = 3.95 mm。

綜合以上結果，定位環和定位器支座按照上面的調整值調整時，會引起定位器掛環中心的高度總共上升15.9 - 3.95 = 11.95 mm，導線高度將會上升，上升值為11.95+19.97 = 31.92 mm。

4 結論

通過上文分析可以得出如下結論：單純從拉出值變大或變小并不能準確判斷導高是變高或者變低，拉出值的變化對導高的最終影響結果要結合具體的調整方案來分析，并需綜合考慮各個相關部件的位置變化對最終結果的影響。

本文僅以比較簡單的直線接觸網為例進行了說明，曲線段可以參照本文的方法進行分析，由于高速鐵路的接觸線張力比較大，外軌超高也往往超過了150 mm，因此對于外軌超高引起的張力垂直分量已經比較客觀，必須在計算中要加以考慮，這些張力分量需要重點關注的地方還有縱曲線變坡區段。