反制動棘輪補償下錨裝置在U梁設計中的應用

王劉輝

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢430000）

1 U梁結構及特點

U梁采用薄壁槽口結構形式，列車直接行駛于U型槽口內，兩側翼緣板可有效遮蔽輪軌作用部位，大大降低列車行駛時產生的噪聲污染。同時，接觸網支柱立于U梁兩側翼緣板上，可有效解決傳統箱梁在接觸網支柱處“背書包”景觀問題，使U梁整體更簡潔美觀，滿足不斷提高的城市景觀及環境保護需求。

2 U梁接觸網支柱安裝條件

與傳統的箱梁相比，U梁翼緣板采用預制預應力鋼筋混凝土結構，全線寬度統一，不存在梁體局部拓寬條件。設計中，接觸網專業向橋梁專業明確支柱預留位置及預埋要求，橋梁專業依據預埋要求，預留接觸網支柱及下錨安裝條件（見圖1）。

圖1 U梁翼緣板接觸網支柱基礎安裝條件

3 單墜坨棘輪補償下錨在U梁設計中存在的問題

對于柔性接觸網，城市軌道交通一般采用全補償簡單鏈型懸掛（2×JT150+2×CTA120），承力索、接觸線的額定工作張力分別為12kN/根。受支柱容量限制，承力索、接觸線分開下錨。接觸網下錨一般采用技術成熟且安全可靠的棘輪+墜砣補償下錨方案。棘輪傳動比為1∶3，下錨墜坨為鐵墜鉈，單片質量25kg，厚 31mm，標直徑φ388mm。

U梁翼緣板至軌面高差一般為1050mm，U粱接觸網最大錨段長度一般按1300m設計。由公式ΔL=LαΔt可得接觸網錨段最大補償行程（式中，Δt為溫差；L為中心錨結至補償端錨段長度；α為線脹系數）。

正線柔性接觸網接觸線掛網高度一般為4600mm。接觸網接觸線下錨支按最大抬升量500mm考慮，即下錨支距軌面5100m，補償繩線夾及回頭長度按320mm考慮，墜鉈桿選用CJL46，長約1125mm，則翼緣板上下錨支柱所能提供的最大補償行程（不考慮墜坨串頂端至棘輪距離a及墜坨串底端至基礎面的距離b）ΔL為2605mm（見圖2）。通過計算，1300m全補償簡單鏈型懸掛接觸網墜坨補償行程需2619mm＞2605mm。固采用傳統單墜坨補償下錨無法滿足墜坨補償行程需要，且此時均未考慮a值和b值，在設計中是不允許的[1]。

圖2 U梁正制動單墜坨與反制動雙墜坨補償下錨對比示意圖

4 U梁接觸網下錨解決方案

針對傳統單墜坨補償下錨在U梁設計中存在的補償行程不足問題，可從改變補償方案及優化墜坨結構、材質等幾個方向入手。

恒張力彈簧補償器在國內外市場一直有應用，但恒張力彈簧補償器存在無法有效控制新線初伸、補償觀測不直觀且可靠性有待進一步驗證等問題使得其很難在運營中被采用，因此，不做替代考慮。

若將墜坨材質由鑄鐵調整為鉛等重金屬材料，可有效壓縮墜坨串厚度，但因重金屬污染及新材料新磨具研制開發周期等問題，亦很難大面積推廣應用。

另外，通過加大墜坨串直徑，亦可增加單片墜坨質量。但U梁翼緣板設備安裝空間緊張，加大直徑后的墜坨串將壓縮聲屏障安裝空間，導致聲屏障安裝困難，直接影響聲屏障的隔音降噪效果。

5 反制動雙墜坨棘輪補償下錨在U梁設計中的應用

接觸網接觸線補償下錨采用棘輪為2.4t的棘輪裝置，工作荷載為24kN，棘輪傳動比為1∶3，所需墜砣為8×1.1/0.25≈36塊，墜坨串總厚度為36×31=1116mm。采用并列雙墜砣桿形式，所用墜砣串厚度為：1116/2=558mm，同時考慮每個墜砣之間間距1 mm，墜砣厚度按大公差+0.5mm計算，墜砣串最大總厚度p為：p=558+17×（1+0.5）=613.5mm≈614mm。

U梁上反制動雙墜坨補償下錨安裝圖中b值按200mm考慮，接觸網接觸線下錨支按最不利條件時最小抬升300mm考慮。則下錨柱所能提供的最大補償行程ΔL=4900-1050-614-320-200=2716mm＞2619mm，滿足補償繩補償下錨行程需要。

通過以上分析，將傳統正制動單墜坨串結構形式調整為反制動+分列并排雙墜坨形式可大大降低墜坨串厚度，有效解決墜坨串在U梁翼緣板上補償行程不足問題。

6 結語

反制動雙墜坨補償下錨裝置在U梁設計中具有重要意義，可以有效解決傳統棘輪補償下錨裝置存在的補償行程不足問題，便于U梁在城市軌道交通領域的推廣應用，改善城軌高架線城市景觀效果。