接觸網(wǎng)承力索的最大斷股數(shù)及維修措施探討

陳琦等

摘 要：承力索用于鏈形接觸懸掛接觸網(wǎng)，位于接觸線的上方，通過吊弦將接觸線懸掛起來。由于短路接地、主導(dǎo)電回路不暢、雷擊、線索交叉互磨、補(bǔ)償裝置卡滯及腐蝕等原因，常出現(xiàn)承力索斷股、斷線的現(xiàn)象。文章以高速線路上常用的JTMH-120承力索為例，利用數(shù)理解析對工程速算法得出的JTMH-120承力索的最大斷股數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，進(jìn)而驗(yàn)證利用工程速算法得出的接觸網(wǎng)中常用的9類承力索最大斷股數(shù)的數(shù)據(jù)是有效的。依靠所得數(shù)據(jù)，參照鐵道部關(guān)于承力索補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合運(yùn)營維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，綜合多年普速鐵路承力索的斷股補(bǔ)強(qiáng)、重接案例，提出了一種維修措施處理高速鐵路承力索斷5股以上的情況。該措施在管內(nèi)線路上運(yùn)用，取得了良好的效果。這種維修措施補(bǔ)充已有的承力索斷股維修措施，為接觸網(wǎng)的檢修工作提供有益的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：承力索；斷股；校驗(yàn)計(jì)算；維修措施

1 接觸網(wǎng)承力素的分類

1.1 鋼承力索

鋼承力索用鍍鋅鋼絞線制成，該承力索優(yōu)點(diǎn)在于：（1）強(qiáng)度高；（2）耐張力大，馳度變化小；（3）節(jié)省有色金屬，造價(jià)低。缺點(diǎn)是：（1）電阻大，導(dǎo)電性能；（2）為非載流承力索，壓損和能耗高；（3）鋼承力索不耐腐蝕，使用時(shí)還要采取防腐措施。常用的規(guī)格型號(hào)有GJ-70、GJ-100等類型，其中，J表示絞線，G表示鋼材質(zhì)，數(shù)字表示截面積（mm2）。

1.2 銅承力索

基于鋼承力索的缺點(diǎn)，研發(fā)的銅承力索，該承力索優(yōu)點(diǎn)在于：（1）導(dǎo)電性能好，可作牽引電流的通道之一；（2）可與接觸線并聯(lián)供電，能夠降低壓損和能耗；（3）抗腐蝕性能好。缺點(diǎn)是：（1）消耗銅多，造價(jià)高；（2）機(jī)械強(qiáng)度低；（3）不能承受較大的張力，在溫度變化時(shí)馳度變化大。規(guī)格型號(hào)有TJ-70、TJ-120等幾種，其中，J表示絞線，T表示銅材質(zhì)，數(shù)字表示截面積（mm2）。

1.3 銅鎂合金承力索

為了提高銅材質(zhì)承力索的機(jī)械強(qiáng)度，研發(fā)的新型銅鎂合金承力索，該承力索優(yōu)點(diǎn)在于：（1）工作溫度高；（2）載流能力強(qiáng)；（3）在高速、重載電氣化線路上有廣闊的應(yīng)用前景。常用的規(guī)格型號(hào)有JTM-70（Mg含量為0.2%）、JTMH-120（Mg含量為0.5%）等類型，其中J表示絞線，TM表示銅鎂合金材質(zhì)，數(shù)字表示截面積（mm2）。

2 承力索斷股、斷線的原因分析及危害

2.1 造成承力索斷股或斷線的原因

2.1.1 電氣原因造成承力索燒斷股或斷線。（1）電連接的狀態(tài)不良（如接觸不良或接觸載流面不夠）而引起；（2）如機(jī)車車輛放電、接觸線斷線接地、接觸懸掛或支持裝置、定位裝置零部件脫落，造成棒式或懸式絕緣子閃絡(luò)。使得接觸網(wǎng)對地短路放電使得承力索燒斷股或斷線；（3）在AT供電方式中，正饋線或保護(hù)線斷線，斷線部分與承力索碰撞或搭接，形成金屬性短路，造成承力索燒斷股或斷線；（4）接頭處的電連接狀態(tài)不良（如接觸不良、螺栓松動(dòng)），造成接頭燒毀使承力索斷線；（5）由于隧道內(nèi)滲、漏水結(jié)冰，造成接觸網(wǎng)對隧道壁短路放電使承力索燒斷股或斷線。

2.1.2 機(jī)械原因造成承力索磨斷股或拉斷線。（1）站場軟橫跨線岔、錨段關(guān)節(jié)、錨段式分相等處所，承力索在交叉位置常有互磨的現(xiàn)象，嚴(yán)重的則斷股、斷線；（2）補(bǔ)償裝置發(fā)生卡滯，承力索不能隨溫度的變化進(jìn)行自由伸縮，造成拉斷股、斷線；（3）承力索散股后，由于各股受力不均而被拉斷股進(jìn)而拉斷線。

2.1.3 腐蝕原因造成斷股后進(jìn)而拉斷線。（1）在腐蝕因子較多的地段（如化工廠、沿海），因環(huán)境中存在著許多腐蝕性較強(qiáng)的物質(zhì)。下雨水時(shí)，雨水中帶有強(qiáng)腐蝕性成分，對接觸網(wǎng)設(shè)備造成不同程度的侵害直至腐蝕。（2）在通風(fēng)條件惡劣地段（如隧道內(nèi)），潮濕導(dǎo)致接觸網(wǎng)設(shè)備和零部件銹蝕。

2.2 承力索斷股及斷線的危害

2.2.1 在機(jī)車受電弓作用下，接觸網(wǎng)低頻大幅度振動(dòng)。承力索斷股后，已斷的股位置沿線路形成較長距離散股，產(chǎn)生的危害：（1）對機(jī)車車輛、附加懸掛短路放電燒損接觸網(wǎng)；（2）機(jī)車經(jīng)過時(shí)，散股線打壞或纏繞住受電弓造成剮弓。

2.2.2 承力索斷線后，其危害：（1）承力索斷線的兩斷頭或兩斷頭之一，松弛至接觸線位置造成接觸網(wǎng)對地短路放電，燒傷、燒斷接觸線或燒損其他設(shè)備；（2）由于燒損或燒傷接觸網(wǎng)其他設(shè)備，造成事故擴(kuò)大；（3）承力索斷線后，吊弦失去作用力，松弛到接觸線下部，會(huì)造成接觸網(wǎng)對機(jī)車車輛短路放電，擴(kuò)大事故范圍危及人身安全，同時(shí)容易引起剮弓事故；（4）承力索斷線后，接觸線的不平順度和定位誤差系數(shù)急劇增大，導(dǎo)致在其他位置引起剮弓事故。

3 承力索最大斷股數(shù)的計(jì)算與校驗(yàn)

為討論方便，作如下前提假設(shè)：

（1）絞線絞制均勻；（2）絞線無腐蝕、無損傷；（3）絞線無往復(fù)彎曲，造成疲勞，引起強(qiáng)度降低。本文以19股承力索的絞合形式為例，如圖1所示。

3.1 工程速算法

通過查閱國家鐵道行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，詳見參考文獻(xiàn)[1]，摘錄其中與文章討論有關(guān)的數(shù)據(jù)，如表1所示。依照參考文獻(xiàn)[2]的規(guī)定，引入“安全系數(shù)”概念，定義為安全系數(shù)=最小破斷拉力÷額定拉力。（1）承力索的強(qiáng)度安全系數(shù)，銅或銅合金絞線不應(yīng)小于2.0。鋼絞線不應(yīng)小于3.0；鋼芯鋁絞線、鋁包鋼和銅包鋼系列絞線不應(yīng)小于2.5；（2）軟橫跨橫向承力索中的鋼絞線安全系數(shù)不小于4.0，定位索（3）供電線、加強(qiáng)線、正饋線、回流線等接觸網(wǎng)附加導(dǎo)線的強(qiáng)度安全系數(shù)不應(yīng)小于2.5。

假設(shè)，某條高速鐵路上承力索的工作張力為21kN，采用JTMH-120型承力索，根據(jù)“承力索的強(qiáng)度安全系數(shù)，銅或銅合金絞線不應(yīng)小于2.0”[2]，可知：

承力索的最小拉斷力Fdmin=額定拉力FN×安全系數(shù)K=21×2=42kN

查表1可知，JTMH-120型的絞線拉斷力FdN=67.57kN；則：endprint

富裕絞線拉斷力Fdf=FdN-Fdmin=67.57-42=25.57kN

因?yàn)椋琂TMH-120型是1×19股絞線，

說明，JTMH-120型承力索在斷股數(shù)小于7根時(shí)，可采取預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)措施；若斷股數(shù)達(dá)到或超過7根時(shí)，依照參考文獻(xiàn)[3]所提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用下列補(bǔ)強(qiáng)方案：

（1）承力索外圍將斷股單絲沿原有纏繞方向緊密纏繞復(fù)原；（2）安裝預(yù)絞絲接續(xù)條，先以承力索斷股處為中心，預(yù)絞絲中心正對承力索斷股位置；再分別向兩側(cè)均勻纏繞預(yù)絞絲接續(xù)條；（3）用同規(guī)格承力索補(bǔ)強(qiáng)：a.預(yù)制截取約7m同規(guī)格承力索做附加線；b.按圖2所示，先安裝一側(cè)承力索中錨線夾；c.另一側(cè)通過手板葫蘆對附加線施加1T（額定張力21kN×0.05）的張力后，安裝另一側(cè)承力索中錨線夾；d.承力索中錨線夾緊固力矩46N·m。

利用工程速算法經(jīng)四舍五入取整后，得出接觸網(wǎng)常用的9類承力索最大斷股數(shù)，如表2所示：

但是，工程速算法中：（1）沒考慮承力索處于露天環(huán)境下，風(fēng)、雨、雪等氣候條件對承力索線材性質(zhì)的影響；（2）沒考慮承力索是否有接頭；（3）沒考慮承力索是否懸掛有分段絕緣器等質(zhì)量集中的設(shè)備。（4）對上述三種因素的忽略，承力索線材受其影響，數(shù)據(jù)是否需要修正，我們不得而知。（5）利用工程速算法得出的承力索最大斷股數(shù)缺少數(shù)理解析的理論支撐。

3.2 數(shù)理解析校驗(yàn)

由圖1可知，外層股數(shù)與內(nèi)層股數(shù)的分布比例為12：7，故承力索的外層的12股絞線將承受全部拉力的63%。引入數(shù)學(xué)模型，并對線索工況及所處位置等因素對承力索最大斷股數(shù)確定的綜合影響加以考慮，詳見參考文獻(xiàn)[3]。滿足絞線的工作荷載計(jì)算值不得大于該絞線最小拉斷力數(shù)值的65%。運(yùn)行狀態(tài)下最大允許拉伸應(yīng)力的計(jì)算公式，如式1：

其中，？滓min為最小抗拉強(qiáng)度；ktemp為最大運(yùn)行溫度和運(yùn)行拉伸應(yīng)力之間關(guān)系的系數(shù)，如表3所示；kwind、kice為表示風(fēng)荷載和冰荷載作用的系數(shù)，如表4所示；keff為表示張力補(bǔ)償裝置特性的系數(shù)，一般取keff=0.95；kclamp為說明張拉線夾特性的系數(shù)。如果線夾可傳輸線索上標(biāo)稱張力的95%以上時(shí)，此系數(shù)可取kclamp=1；kload為說明承力索上各種垂直作用力（如安裝了分段絕緣器），如果沒有垂直作用力，取kload=1；如果有垂直作用力，取kload=0.8。文章為求得唯一映射值，綜合線路各種情況，對kload系數(shù)取平均，即kload=0.9。

假設(shè)某條高速鐵路上的承力索的工作張力為21kN，采用JTMH-120型承力索，兩端自動(dòng)補(bǔ)償，工作環(huán)境最高溫度為100℃，風(fēng)速小于100km/h，存在覆冰現(xiàn)象。

查表1可知，JTMH-120型絞后單線抗拉強(qiáng)度為578MPa，單根直徑為2.8mm。故，工作狀態(tài)下最大允許拉伸應(yīng)力為：

故JTMH-120型承力索最小工作根數(shù)為12根，最大斷股數(shù)為7根。參考表1所給參數(shù)，對表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，所得數(shù)據(jù)一致。說明，基于工程速算法得出的承力索最大斷股數(shù)是可信、可用和可靠的。

在數(shù)理解析中，（1）將環(huán)境影響、線索工況及所處位置等主要因素納入計(jì)算，其綜合影響因子為0.9；（2）基于數(shù)理解析的保證，工程速算法不僅能確定承力索最大斷股數(shù)，還可以在確知某型絞線工作張力的前提下，參考其他附加導(dǎo)線（如保護(hù)線、正饋線等）的國家標(biāo)準(zhǔn)中所列的線型參數(shù)，可對其他附加導(dǎo)線的最大斷股數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

3.3 總結(jié)

考慮承力索：（1）絞線絞制不均勻；（2）絞線的腐蝕、損傷；（3）絞線的往復(fù)彎曲，造成疲勞，引起強(qiáng)度降低。參照表2所給數(shù)據(jù)，根據(jù)多年承力索的斷股補(bǔ)強(qiáng)、重接案例，歸納總結(jié)：

普速鐵路，（1）承力索斷1股，將斷股頭銼平后用同材質(zhì)線綁扎；（2）承力索斷3股及以下時(shí)，進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)強(qiáng)；（3）承力索斷4股及以上時(shí)截?cái)嘀亟印?/p>

高速鐵路，（1）承力索斷4股及以下時(shí)，進(jìn)行預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)；（2）承力索斷5股以上時(shí)，依照本文提出的維修方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

4 結(jié)束語

文章從承力索分類入手，總結(jié)了承力索斷股、斷線的原因和危害，利用數(shù)理分析對工程速算法所得的JTMH-120承力索最大斷股數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，驗(yàn)證了運(yùn)用工程速算法得出的電氣化鐵道中常用的9類承力索的最大斷股數(shù)是有效的。根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)，顧及環(huán)境、工況等多方面的因素的影響，綜合多年普速鐵路承力索的斷股補(bǔ)強(qiáng)、重接案例，提出一種維修措施處理高鐵承力索斷股5根以上的情況，完善承力索斷股的維修措施，為今后接觸網(wǎng)檢修提供合理的指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]TB/To3111-2005.電氣化鐵道用銅及銅合金絞線[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2005.

[2]中華人民共和國鐵道部.接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修規(guī)程[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3]中華人民共和國鐵道部.鐵路客運(yùn)專線技術(shù)管理辦法（試行）（300-350km/h部分）[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[4]基布嶺.電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M].北京：中國電力出版社，2003.

[5]吉鵬霄，張桂林.電氣化鐵道接觸網(wǎng)（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[6]于萬聚.高速電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.

[7]刑尊軍.接觸網(wǎng)承力索磨損的措施研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2006，No.8（Ser.98）：85-87.

作者簡介：陳琦（1984，8-），男，福建福州，北京鐵路局北京供電段，助理工程師，從事接觸網(wǎng)運(yùn)營與檢修工作。endprint

富裕絞線拉斷力Fdf=FdN-Fdmin=67.57-42=25.57kN

因?yàn)椋琂TMH-120型是1×19股絞線，

說明，JTMH-120型承力索在斷股數(shù)小于7根時(shí)，可采取預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)措施；若斷股數(shù)達(dá)到或超過7根時(shí)，依照參考文獻(xiàn)[3]所提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用下列補(bǔ)強(qiáng)方案：

（1）承力索外圍將斷股單絲沿原有纏繞方向緊密纏繞復(fù)原；（2）安裝預(yù)絞絲接續(xù)條，先以承力索斷股處為中心，預(yù)絞絲中心正對承力索斷股位置；再分別向兩側(cè)均勻纏繞預(yù)絞絲接續(xù)條；（3）用同規(guī)格承力索補(bǔ)強(qiáng)：a.預(yù)制截取約7m同規(guī)格承力索做附加線；b.按圖2所示，先安裝一側(cè)承力索中錨線夾；c.另一側(cè)通過手板葫蘆對附加線施加1T（額定張力21kN×0.05）的張力后，安裝另一側(cè)承力索中錨線夾；d.承力索中錨線夾緊固力矩46N·m。

利用工程速算法經(jīng)四舍五入取整后，得出接觸網(wǎng)常用的9類承力索最大斷股數(shù)，如表2所示：

但是，工程速算法中：（1）沒考慮承力索處于露天環(huán)境下，風(fēng)、雨、雪等氣候條件對承力索線材性質(zhì)的影響；（2）沒考慮承力索是否有接頭；（3）沒考慮承力索是否懸掛有分段絕緣器等質(zhì)量集中的設(shè)備。（4）對上述三種因素的忽略，承力索線材受其影響，數(shù)據(jù)是否需要修正，我們不得而知。（5）利用工程速算法得出的承力索最大斷股數(shù)缺少數(shù)理解析的理論支撐。

3.2 數(shù)理解析校驗(yàn)

由圖1可知，外層股數(shù)與內(nèi)層股數(shù)的分布比例為12：7，故承力索的外層的12股絞線將承受全部拉力的63%。引入數(shù)學(xué)模型，并對線索工況及所處位置等因素對承力索最大斷股數(shù)確定的綜合影響加以考慮，詳見參考文獻(xiàn)[3]。滿足絞線的工作荷載計(jì)算值不得大于該絞線最小拉斷力數(shù)值的65%。運(yùn)行狀態(tài)下最大允許拉伸應(yīng)力的計(jì)算公式，如式1：

其中，？滓min為最小抗拉強(qiáng)度；ktemp為最大運(yùn)行溫度和運(yùn)行拉伸應(yīng)力之間關(guān)系的系數(shù)，如表3所示；kwind、kice為表示風(fēng)荷載和冰荷載作用的系數(shù)，如表4所示；keff為表示張力補(bǔ)償裝置特性的系數(shù)，一般取keff=0.95；kclamp為說明張拉線夾特性的系數(shù)。如果線夾可傳輸線索上標(biāo)稱張力的95%以上時(shí)，此系數(shù)可取kclamp=1；kload為說明承力索上各種垂直作用力（如安裝了分段絕緣器），如果沒有垂直作用力，取kload=1；如果有垂直作用力，取kload=0.8。文章為求得唯一映射值，綜合線路各種情況，對kload系數(shù)取平均，即kload=0.9。

假設(shè)某條高速鐵路上的承力索的工作張力為21kN，采用JTMH-120型承力索，兩端自動(dòng)補(bǔ)償，工作環(huán)境最高溫度為100℃，風(fēng)速小于100km/h，存在覆冰現(xiàn)象。

查表1可知，JTMH-120型絞后單線抗拉強(qiáng)度為578MPa，單根直徑為2.8mm。故，工作狀態(tài)下最大允許拉伸應(yīng)力為：

故JTMH-120型承力索最小工作根數(shù)為12根，最大斷股數(shù)為7根。參考表1所給參數(shù)，對表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，所得數(shù)據(jù)一致。說明，基于工程速算法得出的承力索最大斷股數(shù)是可信、可用和可靠的。

在數(shù)理解析中，（1）將環(huán)境影響、線索工況及所處位置等主要因素納入計(jì)算，其綜合影響因子為0.9；（2）基于數(shù)理解析的保證，工程速算法不僅能確定承力索最大斷股數(shù)，還可以在確知某型絞線工作張力的前提下，參考其他附加導(dǎo)線（如保護(hù)線、正饋線等）的國家標(biāo)準(zhǔn)中所列的線型參數(shù)，可對其他附加導(dǎo)線的最大斷股數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

3.3 總結(jié)

考慮承力索：（1）絞線絞制不均勻；（2）絞線的腐蝕、損傷；（3）絞線的往復(fù)彎曲，造成疲勞，引起強(qiáng)度降低。參照表2所給數(shù)據(jù)，根據(jù)多年承力索的斷股補(bǔ)強(qiáng)、重接案例，歸納總結(jié)：

普速鐵路，（1）承力索斷1股，將斷股頭銼平后用同材質(zhì)線綁扎；（2）承力索斷3股及以下時(shí)，進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)強(qiáng)；（3）承力索斷4股及以上時(shí)截?cái)嘀亟印?/p>

高速鐵路，（1）承力索斷4股及以下時(shí)，進(jìn)行預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)；（2）承力索斷5股以上時(shí)，依照本文提出的維修方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

4 結(jié)束語

文章從承力索分類入手，總結(jié)了承力索斷股、斷線的原因和危害，利用數(shù)理分析對工程速算法所得的JTMH-120承力索最大斷股數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，驗(yàn)證了運(yùn)用工程速算法得出的電氣化鐵道中常用的9類承力索的最大斷股數(shù)是有效的。根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)，顧及環(huán)境、工況等多方面的因素的影響，綜合多年普速鐵路承力索的斷股補(bǔ)強(qiáng)、重接案例，提出一種維修措施處理高鐵承力索斷股5根以上的情況，完善承力索斷股的維修措施，為今后接觸網(wǎng)檢修提供合理的指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]TB/To3111-2005.電氣化鐵道用銅及銅合金絞線[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2005.

[2]中華人民共和國鐵道部.接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修規(guī)程[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3]中華人民共和國鐵道部.鐵路客運(yùn)專線技術(shù)管理辦法（試行）（300-350km/h部分）[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[4]基布嶺.電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M].北京：中國電力出版社，2003.

[5]吉鵬霄，張桂林.電氣化鐵道接觸網(wǎng)（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[6]于萬聚.高速電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.

[7]刑尊軍.接觸網(wǎng)承力索磨損的措施研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2006，No.8（Ser.98）：85-87.

作者簡介：陳琦（1984，8-），男，福建福州，北京鐵路局北京供電段，助理工程師，從事接觸網(wǎng)運(yùn)營與檢修工作。endprint

富裕絞線拉斷力Fdf=FdN-Fdmin=67.57-42=25.57kN

因?yàn)椋琂TMH-120型是1×19股絞線，

說明，JTMH-120型承力索在斷股數(shù)小于7根時(shí)，可采取預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)措施；若斷股數(shù)達(dá)到或超過7根時(shí)，依照參考文獻(xiàn)[3]所提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用下列補(bǔ)強(qiáng)方案：

（1）承力索外圍將斷股單絲沿原有纏繞方向緊密纏繞復(fù)原；（2）安裝預(yù)絞絲接續(xù)條，先以承力索斷股處為中心，預(yù)絞絲中心正對承力索斷股位置；再分別向兩側(cè)均勻纏繞預(yù)絞絲接續(xù)條；（3）用同規(guī)格承力索補(bǔ)強(qiáng)：a.預(yù)制截取約7m同規(guī)格承力索做附加線；b.按圖2所示，先安裝一側(cè)承力索中錨線夾；c.另一側(cè)通過手板葫蘆對附加線施加1T（額定張力21kN×0.05）的張力后，安裝另一側(cè)承力索中錨線夾；d.承力索中錨線夾緊固力矩46N·m。

利用工程速算法經(jīng)四舍五入取整后，得出接觸網(wǎng)常用的9類承力索最大斷股數(shù)，如表2所示：

但是，工程速算法中：（1）沒考慮承力索處于露天環(huán)境下，風(fēng)、雨、雪等氣候條件對承力索線材性質(zhì)的影響；（2）沒考慮承力索是否有接頭；（3）沒考慮承力索是否懸掛有分段絕緣器等質(zhì)量集中的設(shè)備。（4）對上述三種因素的忽略，承力索線材受其影響，數(shù)據(jù)是否需要修正，我們不得而知。（5）利用工程速算法得出的承力索最大斷股數(shù)缺少數(shù)理解析的理論支撐。

3.2 數(shù)理解析校驗(yàn)

由圖1可知，外層股數(shù)與內(nèi)層股數(shù)的分布比例為12：7，故承力索的外層的12股絞線將承受全部拉力的63%。引入數(shù)學(xué)模型，并對線索工況及所處位置等因素對承力索最大斷股數(shù)確定的綜合影響加以考慮，詳見參考文獻(xiàn)[3]。滿足絞線的工作荷載計(jì)算值不得大于該絞線最小拉斷力數(shù)值的65%。運(yùn)行狀態(tài)下最大允許拉伸應(yīng)力的計(jì)算公式，如式1：

其中，？滓min為最小抗拉強(qiáng)度；ktemp為最大運(yùn)行溫度和運(yùn)行拉伸應(yīng)力之間關(guān)系的系數(shù)，如表3所示；kwind、kice為表示風(fēng)荷載和冰荷載作用的系數(shù)，如表4所示；keff為表示張力補(bǔ)償裝置特性的系數(shù)，一般取keff=0.95；kclamp為說明張拉線夾特性的系數(shù)。如果線夾可傳輸線索上標(biāo)稱張力的95%以上時(shí)，此系數(shù)可取kclamp=1；kload為說明承力索上各種垂直作用力（如安裝了分段絕緣器），如果沒有垂直作用力，取kload=1；如果有垂直作用力，取kload=0.8。文章為求得唯一映射值，綜合線路各種情況，對kload系數(shù)取平均，即kload=0.9。

假設(shè)某條高速鐵路上的承力索的工作張力為21kN，采用JTMH-120型承力索，兩端自動(dòng)補(bǔ)償，工作環(huán)境最高溫度為100℃，風(fēng)速小于100km/h，存在覆冰現(xiàn)象。

查表1可知，JTMH-120型絞后單線抗拉強(qiáng)度為578MPa，單根直徑為2.8mm。故，工作狀態(tài)下最大允許拉伸應(yīng)力為：

故JTMH-120型承力索最小工作根數(shù)為12根，最大斷股數(shù)為7根。參考表1所給參數(shù)，對表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，所得數(shù)據(jù)一致。說明，基于工程速算法得出的承力索最大斷股數(shù)是可信、可用和可靠的。

在數(shù)理解析中，（1）將環(huán)境影響、線索工況及所處位置等主要因素納入計(jì)算，其綜合影響因子為0.9；（2）基于數(shù)理解析的保證，工程速算法不僅能確定承力索最大斷股數(shù)，還可以在確知某型絞線工作張力的前提下，參考其他附加導(dǎo)線（如保護(hù)線、正饋線等）的國家標(biāo)準(zhǔn)中所列的線型參數(shù)，可對其他附加導(dǎo)線的最大斷股數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

3.3 總結(jié)

考慮承力索：（1）絞線絞制不均勻；（2）絞線的腐蝕、損傷；（3）絞線的往復(fù)彎曲，造成疲勞，引起強(qiáng)度降低。參照表2所給數(shù)據(jù)，根據(jù)多年承力索的斷股補(bǔ)強(qiáng)、重接案例，歸納總結(jié)：

普速鐵路，（1）承力索斷1股，將斷股頭銼平后用同材質(zhì)線綁扎；（2）承力索斷3股及以下時(shí)，進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)強(qiáng)；（3）承力索斷4股及以上時(shí)截?cái)嘀亟印?/p>

高速鐵路，（1）承力索斷4股及以下時(shí)，進(jìn)行預(yù)絞絲接續(xù)條補(bǔ)強(qiáng)；（2）承力索斷5股以上時(shí)，依照本文提出的維修方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

4 結(jié)束語

文章從承力索分類入手，總結(jié)了承力索斷股、斷線的原因和危害，利用數(shù)理分析對工程速算法所得的JTMH-120承力索最大斷股數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，驗(yàn)證了運(yùn)用工程速算法得出的電氣化鐵道中常用的9類承力索的最大斷股數(shù)是有效的。根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)，顧及環(huán)境、工況等多方面的因素的影響，綜合多年普速鐵路承力索的斷股補(bǔ)強(qiáng)、重接案例，提出一種維修措施處理高鐵承力索斷股5根以上的情況，完善承力索斷股的維修措施，為今后接觸網(wǎng)檢修提供合理的指導(dǎo)。

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作者簡介：陳琦（1984，8-），男，福建福州，北京鐵路局北京供電段，助理工程師，從事接觸網(wǎng)運(yùn)營與檢修工作。endprint