淺談彈簧補償裝置在高鐵接觸網中的應用

楊雪花

（中鐵二十一局電務電化工程有限公司 甘肅省蘭州市 730000）

淺談彈簧補償裝置在高鐵接觸網中的應用

楊雪花

（中鐵二十一局電務電化工程有限公司 甘肅省蘭州市 730000）

近年來，隨著城市的發展，高鐵已經逐漸成為城市之間一個重要的交通工具。彈簧補償裝置是確保高鐵接觸網可以穩定運行的重要保障。對此，本文通過對相關方面的內容進行了論述。

彈簧補償裝置；高鐵接觸網；應用分析

在接觸網錨段的兩端安裝接觸網張力補償裝置，其功能是對線索中張力的變化進行彌補，確保具備恒定的張力，從而保證接觸線和電力機車受電弓能夠有效連接。彈簧補償裝置是一種全新的技術，它可以在高鐵接觸網中得到非常有效的應用，所以，必須要引起重視。

1 彈簧補償裝置的相關論述

這種裝置是將恒張力彈簧片置入到套管內，在溫度發生變化造成接觸網張力也發生變化時，通過彈簧片的張力，對接觸線的張力變化進行補償。其特征為：較小的占用空間，空間適應性大、緊湊的結構。

彈簧補償裝置主要由連接銷軸、裝置本體、平衡板組件、調節板等組成，見圖1所示。其中具體的結構圖如圖1所示。

圖1 彈簧補償裝置典型結構圖

由多組平面渦卷彈簧并聯起來構成了其本體，由本體外兩邊的漸開線輪與軸承共同連接起中間部位。接觸網的承力索、接觸線和漸開線輪都是由補償繩來連接的，當有變化出現在環境溫度中時，接觸網或者承力索就會出現熱漲冷縮的情況，進而影響到導線的長度，這樣就會釋放或者卷緊漸開線倫驅動預緊儲能的平面渦卷彈簧，這樣就會促進補償繩延長和縮短。當在最佳彈性變化范圍內運行時，渦卷彈簧配合漸開線輪后，這樣就會有線性的變化出現在張力的輸出環節內。

2 具體應用中需要注意的問題

2.1 設計時需要注意的問題

2.1.1 張力偏差與額定張力問題

對比其他裝置，該裝置的最大特點在于它有著多樣性的張力狀態。例如，棘輪裝置，在溫度發生變化時，會發生線性收縮情況，這時它具備不變的張力，通常在±3%以內控制著其偏差。但是，因為彈簧裝置的工作原理及結構特性，決定了它的張力會跟著線材的形狀改變而發生相應的變化。基本的變化如圖2所示，過低的張力，會將接觸網的性能降低，并且對受流的質量也會帶來影響，如果有著過高的張力，這樣就會將更高的要求拋向支柱結構和接觸網零部件，將系統的工程造價成本增加。在選擇應用彈簧裝置時，需要遵循一定的原則，確保現階段普遍應用的張力同它的額定張力盡量匹配，并且，在合理的范圍內控制張力的偏差。通過評估與計算，該線路主要對額定張力24.5kN的彈簧裝置進行了應用，并且在小于±15%的范圍內控制著彈簧裝置極限張力偏差，從而確保對接觸網的性能要求給予滿足。此外，還不會影響到現有支柱結構和零部件的性能。其中20.83～28.18kN為彈簧裝置極限張力的變化范圍。

2.1.2 設計裝置連接附件時應注意的問題

圖2 彈簧補償的形狀變化

為了以系統單元為名義將彈簧裝置向高鐵接觸網系統中融入，所以，應該認真的分析其和接觸網的剩余構成部分，而且依據有關的需求，將有關的連接附件設計出來。其中，同線材連接的零部件、同支柱連接的零部件是一些新設計的附件。

經過結構裝配設計與受力分析計算，主要有這些零部件被設計完成：支撐底座、撐桿、吊桿、加長調整螺栓、軸承底座等。在設計完連接附件后，確保了當前接觸網系統同彈簧裝置能夠有效的連接到一塊。

2.2 具體安裝時應該注意的問題

2.2.1 裝置本體的安裝與調整

（1）將彈簧補償裝置安裝在下錨角鋼（或下錨錨臂）上，用連接銷軸連接；另一端的調整板與其它零部件連接接觸線和承力索，使其處于等待工作狀態。

（2）按設計/技術規格書的規定的當地最低環境溫度，選擇對應的安裝特性曲線檔位（見圖3），安裝調整前必須先測定安裝當地當日的實際環境溫度，確定彈簧補償裝置的調整位置。

圖3 彈簧補償裝置（額定工作行程0～1300mm）特性曲線圖

（3）當彈簧補償裝置處于等待工作狀態后，用緊線器收緊鋼絲繩，待平衡板拉出固定槽后，調整下錨角鋼和/或下錨錨臂上的調整螺栓，使其處于與下錨角度一致的位置后旋緊調整螺栓。

（4）繼續用緊線器收緊鋼絲繩，調整到確定的a值后停止緊線，同時做好接觸線和承力索的終端錨固線夾的安裝。

（5）當再次與承力索或接觸線連接后，完成上述規定的程序后，彈簧補償裝置即可解鎖，恢復正常運行。

2.2.2 蘭新高鐵中的應用。

蘭新高鐵當地設計最低溫度為-30℃，按最低溫度選擇圖3中的第二檔T2值（-30～+40℃），實測安裝當日當時的環境溫度為+28℃，則從第二檔橫坐標T=+28℃作垂直線與特性曲線交于M1點，通過M1點做水平線，與a值坐標軸的交點即為調整值a=650mm。調整板是針對a值調整過大，例如：在當地當日最高環境溫度范圍時，而此時的a值運行在最低溫度范圍內。調整板通過6個準24孔將平衡板的配合安裝進行調整，最小調整距離150mm，最大調整距離400mm。

在施工安裝彈簧裝置時，非常系統、完整的借鑒方案在我們國家還很難提供出來，對于安裝后調整和安裝工藝等問題同樣需要進行處理。

就彈簧裝置來講，張力會直接受到新線材蠕變量的影響，在以后進行調整時也會遇到一定的難題，施工安裝的過程中，需要超拉線材，然后對蠕變量問題進行克服，所以，應該將有關的施工工藝設計出來。上文所述的該高鐵接觸網，將兩端錨柱處雙邊一同時間張力的方法應用到了接觸網的超拉中。在額定張力的1.6倍左右后確定出其張力值，時間持續在15min左右，將均勻的張力施加到接觸網的超拉處，在額定張力的兩倍處控制其張力值，時間控制在2h左右。

2.3 在具體應用時需要注意的問題

通過現階段的分析能夠發現，在具體應用的時候還有很多方面需要注意。

（1）在±5%以內控制所應用的彈簧裝置張力偏差，比以前的棘輪裝置高出2%。在彈簧裝置性能不發生變化的基礎上，一旦將錨段的長度可以適當的縮短，可以將張力偏差直接降低在10%之內，這樣補償效果就會更加優越。

（2）在國內因為應用的不多，成熟的定型產品在國內還非常的稀少，并且，彈簧設備還有著較高的價格，裝置的檢驗標準和檢驗方法還不夠成熟，所以，應該從實際情況出發進行應用的調整與提升。

（3）因為中心錨結被設置于接觸網錨段中部，因為有一定的差異會存在于兩種補償裝置性能中，在相同的錨段內，將棘輪裝置補償方案和彈簧裝置補償方案必須要有效的分開，防止有著過大的增量存在于中心的錨結處張力中。

3 結束語

綜上所述，為了確保我國高鐵線路能夠安全、穩定的運行，對于一些重點的施工環節必須要高度的予以重視。尤其是在高鐵接觸網中，如何確保其能夠切實的發揮出自身的作用，就需要一定技術的支撐，其中彈簧補償裝置的出現，很好的彌補了這方面的缺陷，可以說它的應用前景非常廣闊。

TH135

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1004-7344（2016）12-0134-02

2016-4-10