關于接觸網承力索的最大斷股數及維修措施的探討

張紀偉

【摘要】本文從承力索分類入手，總結了承力索斷股、斷線的原因和危害，顧及環境、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強，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，為今后接觸網檢修提供合理的指導。

【關鍵詞】接觸網；承力索；斷股數；維修措施

引言：

承力索用于鏈形接觸懸掛接觸網，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、主導電回路不暢、雷擊、線索交叉互磨、補償裝置卡滯及腐蝕等原因，常出現承力索斷股、斷線的現象。根據作者多年的經驗，對接觸網承力索的最大斷股數及維修措施提出探討。

一、 接觸網承力素的分類

1、 鋼承力索的優點和缺點

優點為：（1）強度高；（2）耐張力大，馳度變化小；（3）節省有色金屬，造價低。

缺點為：（1）電阻大，導電性能；（2）為非載流承力索，壓損和能耗高；（3）鋼承力索不耐腐蝕，使用時還要采取防腐措施。

2、銅承力索的優點和缺點

優點為：（1）導電性能好，可作牽引電流的通道之一；（2）可與接觸線并聯供電，能夠降低壓損和能耗；（3）抗腐蝕性能好。

缺點為：（1）消耗銅多，造價高；（2）機械強度低；（3）不能承受較大的張力，在溫度變化時馳度變化大。

3、銅鎂合金承力索的優點

優點為：（1）工作溫度高；（2）載流能力強；（3）在高速、重載電氣化線路上有廣闊的應用前景。

4、鋁包鋼承力索

優點為：（3）節省有色金屬，造價低；（2）載流能力強；（3）為載流承力索，壓損和能耗小。

缺點為：（1）機械強度低。（2）沒有辦法進行補強，出現燒傷或斷股，必須要截斷重新進行接續。（3）終端錨固線夾安裝要求精度高，容易抽出。

二、承力索斷股、斷線的危害及原因分析

1、承力索斷股危害

在機車受電弓作用下，接觸網低頻大幅度振動。承力索斷股后，已斷的股位置沿線路形成較長距離散股，產生的危害：

（1）對機車車輛、附加懸掛短路放電燒損接觸網；

（2）機車經過時，散股線打壞或纏繞住受電弓造成剮弓。

2、承力索斷線危害

（1）承力索斷線后，接觸線的不平順度和定位誤差系數急劇增大，導致在其他位置引起剮弓事故；

（2）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對地短路放電，燒傷、燒斷接觸線或燒損其他設備；

（3）由于燒損或燒傷接觸網其他設備，造成事故擴大；

（4）承力索斷線后，吊弦失去作用力，松弛到接觸線下部，會造成接觸網對機車車輛短路放電，擴大事故范圍危及人身安全，同時容易引起剮弓事故；

3、電氣原因造成承力索燒斷股或斷線

（1）由于隧道內滲、漏水結冰，造成接觸網對隧道壁短路放電使承力索燒斷股或斷線。

（2）電連接的狀態不良（如接觸不良或接觸載流面不夠）而引起；

（3）如機車車輛放電、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。使得接觸網對地短路放電使得承力索燒斷股或斷線；

（4）在AT 供電方式中，正饋線或保護線斷線，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；

（5）接頭處的電連接狀態不良（如接觸不良、螺栓松動），造成接頭燒毀使承力索斷線；

4、機械原因造成承力索磨斷股或拉斷線

（1）承力索散股后，由于各股受力不均而被拉斷股進而拉斷線。

（2）站場軟橫跨線岔、錨段關節、錨段式分相等處所，承力索在交叉位置常有互磨的現象，嚴重的則斷股、斷線；

（3）補償裝置發生卡滯，承力索不能隨溫度的變化進行自由伸縮，造成拉斷股、斷線；

5、腐蝕原因造成斷股后進而拉斷線。

（1）在通風條件惡劣地段（如隧道內），潮濕導致接觸網設備和零部件銹蝕。

（2）在腐蝕因子較多的地段（如化工廠、沿海），因環境中存在著許多腐蝕性較強的物質。下雨水時，雨水中帶有強腐蝕性成分，對接觸網設備造成不同程度的侵害直至腐蝕。

三、數理解析校驗

由圖1 可知，外層股數與內層股數的分布比例為12：7，故承力索的外層的12 股絞線將承受全部拉力的63%。引入數學模型，并對線索工況及所處位置等因素對承力索最大斷股數確定的綜合影響加以考慮。滿足絞線的工作荷載計算值不得大于該絞線最小拉斷力數值的65%。運行狀態下最大允許拉伸應力的計算公式，如公式所示：

其中， 為最小抗拉強度； 為最大運行溫度和運行拉伸應力之間關系的系數，如表3 所示； 、 為表示風荷載和冰荷載作用的系數； 表示張力補償裝置特性的系數，一般取 =0.95； 為說明張拉線夾特性的系數。如果線夾可傳輸線索上標稱張力的95%以上時，此系數可取 =1； 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 =1；如果有垂直作用力，取 =0.8。文章為求得唯一映射值，綜合線路各種情況，對 系數取平均，即 =0.9。

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

考慮承力索：（1）絞線絞制不均勻；（2）絞線的腐蝕、損傷；（3）絞線的往復彎曲，造成疲勞，引起強度降低。根據多年承力索的斷股補強歸納總結：

普速鐵路，（1） 承力索斷1 股，將斷股頭銼平后用同材質線綁扎；（2）承力索斷3 股及以下時，進行機械補強；（3）承力索斷4 股及以上時截斷重接。

高速鐵路，（1） 承力索斷4 股及以下時，進行預絞絲接續條補強；（2）承力索斷5 股以上時，依照本文提出的維修方案進行補強。

結束語：

綜上所述，依靠所得數據，參照鐵道部關于承力索補強的技術標準，結合運營維護經驗，綜合多年普速鐵路承力索的斷股補強、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。該措施在管內線路上運用，取得了良好的效果。這種維修措施補充已有的承力索斷股維修措施，為接觸網的檢修工作提供有益的指導。

參考文獻：

[1] 張俊杰. 承力索交叉處存在的問題及對策[J]. 鐵道技術監督. 2005（11）

[2] 宋國棟. 城市軌道雙承力索更換簡述[J]. 科技創新導報. 2011（08）

[3] 劉洋. 采用組合承力索線夾的支柱裝配計算數學模型的優化設計[J]. 鐵道工程學報. 2004（02）

[4] 張寶奇. 對我國電氣化鐵路銅絞線承力索存在問題的探討[J]. 鐵道機車車輛. 2013（02）

[5] 郭偉. 承力索座在接觸網中的應用及其加工工藝[J]. 電氣化鐵道. 2007（02）