滑輪補償裝置偏磨及補償繩脫槽現象原因分析與改善措施

白玉發

（中國鐵路青藏集團有限公司 供電部,青海 西寧 810000）

0 引言

接觸網滑輪補償裝置主要由定滑輪、動滑輪、補償繩、墜砣串等部分組成，裝置通過墜砣串的重力作用，使線索沿線路方向在溫度變化的影響下伸長或縮短，保證接觸懸掛的張力恒定不變[1-4]。目前，滑輪補償裝置在車速250 km/h及以下電氣化鐵路接觸網下錨中應用廣泛。在線路運營過程中，存在定滑輪與補償繩之間的偏磨現象，嚴重時將損傷補償繩造成脫槽。若滑輪補償裝置卡滯，線索張力得不到有效補償，則可能發生斷線事故，影響鐵路安全運營。

1 滑輪補償裝置發生偏磨脫槽的原因分析

滑輪補償裝置的安裝示意圖如圖1所示，滑輪補償裝置發生偏磨、脫槽的原因主要有以下幾點[5-8]：

圖1 滑輪補償裝置安裝示意圖

（1）滑輪補償裝置與下錨底座采用D型連接器、雙環桿多部件連接方式，連接間隙較大，在受力狀態下，存在部件間相互扭轉的情況，并將扭轉疊加傳遞到定滑輪處，組件間扭轉時相互牽連限位，其連接處轉動不靈活，使定滑輪因下錨偏角和安裝誤差等原因，導致鉛垂調整量不足，定滑輪與補償繩不在同一鉛垂面，從而引起補償繩偏磨輪緣現象。滑輪補償裝置連接方式如圖2所示。

圖2 既有滑輪補償裝置連接方式

（2）滑輪補償裝置中定滑輪時常發生偏磨，長期偏磨會產生輪邊緣變薄或鋒利，容易切斷補償繩或輪緣磨破造成補償繩脫槽，卡在輪軸與邊框中間，導致裝置卡滯，使墜砣串無法升降。滑輪補償裝置脫槽現場情況如圖3所示，滑輪補償繩脫槽現象如圖4所示。

圖3 滑輪補償裝置脫槽

圖4 滑輪補償繩脫槽

（3）施工時下錨角鋼安裝時緊固不到位，安裝不水平，導致定滑輪不鉛垂；或在長期振動作用下，連接件受力面扭轉造成定滑輪偏斜，定滑輪偏斜現象如圖5、6所示。

圖5 定滑輪偏斜現象1

圖6 定滑輪偏斜現象2

2 滑輪補償裝置防偏磨、防脫槽措施

通過以上原因分析可知：要避免滑輪補償裝置發生補償繩偏磨，滑輪下錨補償裝置安裝完成后，需保證定滑輪輪體鉛垂，且動滑輪、定滑輪中心面在同一鉛垂面；同時，在滑輪組使用過程中出現輕微偏轉后，需設防脫槽結構防止補償繩脫出輪槽，避免補償繩卡在輪軸與邊框之間，保證墜砣串能正常升降，補償功能正常。由此，現提出以下幾點改善措施：

（1）優化連接結構：采用新型滑輪下錨底座，新型滑輪下錨底座由等邊角鋼和L型連板焊接組成，旋轉單耳通過螺栓銷與其相連，用此下錨底座連接滑輪組能夠實現水平方向自由旋轉。優化滑輪補償裝置和下錨柱之間的連接方式，減少連接組件，在安裝限界不變的情況下，加長滑輪連板框架，同時將接觸線處滑輪下錨底座增加避讓結構，防止承力索滑輪組補償繩與接觸線滑輪組磨耗。另外，將底座與框架連板直接相連，實現滑輪補償裝置繞底座連接軸的自由轉動。結構示意圖如圖7、圖8、圖9所示。

圖7 新型滑輪下錨底座連接方式

圖8 接觸線用滑輪底座避讓結構

（2）增設防脫槽結構：防止極端情況下補償繩從輪槽中脫出。改進前、后滑輪補償裝置對比如圖10所示。

圖10 改進前、后滑輪補償裝置對比

（3）規范安裝：采用水平尺對滑輪下錨底座進行規范細致的安裝，使其達到水平狀態，按規范施加緊固力矩，使螺栓與支柱保持密貼，保證安裝狀態完全符合規范要求，防止因底座偏斜造成補償繩偏磨故障。

3 改進效果驗證

針對上述改進后的滑輪補償裝置樣件模擬現場試驗，經20 000次疲勞試驗后，滑輪補償裝置輪槽磨損正常，未出現補償繩偏磨、脫槽現象。測試裝置及測試結果如圖11、圖12所示。可以看到，文中所提方案可以有效改善補償繩的偏磨、脫槽現象。然而，在實際中有可能遇到更復雜的環境，比如各種大風天氣、地震等。因此，還需進行大量的現場實驗，證明文中所提方案的有效性。

圖11 疲勞試驗

圖12 輪槽磨損情況

4 結語

該文通過總結分析造成滑輪補償裝置偏磨和脫槽的相關原因，提出了相應的改善措施，以減少接觸網的故障率，保證機車的正常穩定運行。在改善措施中，不僅對滑輪下錨底座和滑輪補償裝置的連接方式和結構進行了優化，同時還增設了防脫槽結構，這樣能夠有效減少由補償繩偏磨定滑輪及補償繩脫槽所導致的滑輪卡滯故障情況發生。大量的疲勞試驗結果驗證了所提改進措施的有效性，具有較大的工程應用價值。