李西鋒 LI Xi-feng；李國新 LI Guo-xin；趙衛(wèi)東 ZHAO Wei-dong

（中鐵電氣化局集團有限公司，北京 100000）

0 引言

在接觸網(wǎng)下錨施工中，不管哪種下錨形式都會使線索抬高。一般按照設(shè)計原則：凡接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)處下錨都是過渡抬高設(shè)置，不會造成施工困難出現(xiàn)。在車站咽喉區(qū)接觸網(wǎng)下錨施工中，一般正線區(qū)段接觸懸掛在經(jīng)過道岔后一般不直接下錨，需經(jīng)過一個支柱抬高后下錨，此種情況不會造成施工困難出現(xiàn)；因受地形條件限制，如在機務(wù)段及編組場內(nèi)，接觸網(wǎng)下錨按照一跨設(shè)置，會出現(xiàn)下錨懸掛支調(diào)整高度不能達到設(shè)計要求。這種情況使非支懸掛點和下錨處形成不等高懸掛從而產(chǎn)生高差，由于這兩處高差較大，在非支懸掛點就有可能產(chǎn)生上拔力，非工作支產(chǎn)生上拔力就會對上一跨的工作支產(chǎn)生較大的影響，使這處工作支的導(dǎo)線高度和拉出值無法達到設(shè)計要求。

1 接觸網(wǎng)下錨非支抬高產(chǎn)生上拔力的原理

1.1 確定最低點

接觸網(wǎng)作為電氣化鐵路的關(guān)鍵，其下錨施工的過程對于技術(shù)條件具備較高的要求。在接觸網(wǎng)承力索和懸掛點存在一定的高度差時，兩個懸掛點之間位置較低的一個就有一定概率出現(xiàn)上拔力。

如圖1所示，設(shè)兩點非支抬高點B和接觸網(wǎng)下錨點C，當(dāng)高度差H較大時，假設(shè)最低點A不在B與C的跨距之內(nèi)，根據(jù)不等高懸掛受力分析，利用不等高懸掛馳度計算的分解法。

圖1 不等高懸掛受力分析

在圖1中，B點的左側(cè)斜馳度為FB，跨距為2L1的等高懸掛的一半，由簡單等高懸掛的馳度計算公式可得：

以上式中：

g——線索每米自身重力（N/m）；

T——線索張力（N）。

同樣，最高點C左側(cè)斜馳度為FC，跨距為2L2等高懸掛點的一半，由可得：

從圖1上不難看出，L1為負值，式（6）等號左邊為正，所以上式不成立，所以根據(jù)L1的正負，可以判斷最低點是否在跨距范圍內(nèi)。

①當(dāng)L1＞0，最低點在跨距L范圍內(nèi)；

②當(dāng)L1＜0，最低點不在跨距L范圍內(nèi)；

③當(dāng)L1=0，最低點就在B點。

1.2 下錨上拔力產(chǎn)生的條件

常見的接觸網(wǎng)下錨方式包括三種，一是借助承力索和接觸線進行的終端下錨；二是在接觸網(wǎng)錨段部分固定接觸線和承力索的承力索下錨；三是涉及到對錨和下錨兩種形式的附加線下錨。

如圖2所示，設(shè)兩點非支抬高點B和接觸網(wǎng)下錨點C，那么B點和C點為不等高懸掛，不等高懸掛就會有不等高張力差，我們利用不等高張力差分析B點產(chǎn)生上拔力產(chǎn)生的臨界條件。

圖2 不等高張力差分析

以上式中：

g——線索每米自身重力（N/m）；

T——線索張力（N）；

H——兩點的高差（m）；

f——不等高懸掛斜馳度（m）；

L——兩點的跨距（m）。

經(jīng)推導(dǎo)可知：

①簡單鏈形懸掛產(chǎn)生上拔力的條件為FB≥0，則有

②簡單鏈形懸掛不產(chǎn)生上拔力的條件為FB＜0，則有

1.3 下錨安裝的注意事項

當(dāng)前接觸網(wǎng)下錨的施工方式除了人工下錨之外，也可以借助機械下錨。如果第一次下錨失誤，要想重新進行調(diào)整存在一定的難度。因為如果使用機械進行調(diào)整，會占用既有的線路，影響線路正常運行。倘若讓人工進行調(diào)整，現(xiàn)場施工的危險性會極大地增加。

這種情況之下，下錨安裝要做到一次到位。接觸網(wǎng)下錨之前，要對錨柱進行加固處理。施工人員要仔細核對工程圖紙，檢查底板是否符合施工要求，避免施工過程中出現(xiàn)失誤導(dǎo)致需要進行多次調(diào)整。接觸網(wǎng)下錨過程中，要避免錨柱和下錨角鋼及螺栓發(fā)生觸碰。安裝下錨角鋼時，要保證螺栓的緊固可靠，避免角鋼向下滑動。此外，由于接觸網(wǎng)是露天設(shè)置，所以很容易受到外部環(huán)境因素的影響，因此要合理利用張力自動補償裝置，防止補償繩跳槽或斷線事故。倘若要在嚴寒地區(qū)進行接觸網(wǎng)下錨施工，接觸網(wǎng)下部的混凝土要具備一定的抗凍脹性。

2 分析

接觸網(wǎng)網(wǎng)錨下錨都是不等高懸掛，在非工作支處（低懸掛點）就很有可能出現(xiàn)上拔力，我們根據(jù)簡單鏈形懸掛不產(chǎn)生上拔力的條件分別計算出不同的跨距L從非支到下錨抬高H為多少時不會產(chǎn)生上拔力。針對電氣化鐵路接觸網(wǎng)不同的線材、張力進行分析。

①線材張力為15kN時，接觸網(wǎng)線材每米自重為1.082kg/m，具體線材情況見表1。

表1 鐵路接觸網(wǎng)線材張力表

當(dāng)L分別為30m、40m、45m、50m、60m時，根據(jù)以上推導(dǎo)得出線材張力為15kN時，非支下錨的抬升量H不產(chǎn)生上拔力的臨界值，具體結(jié)果見表2。

表2 上拔力臨近值表

②線材張力為10kN時，線材每米自重為0.746kg/m，具體線材情況見表3。

表3 線材張力表

當(dāng)L分別為30m、40m、45m、50m、60m時，根據(jù)以上推導(dǎo)得出線材張力為10kN時，非支下錨的抬升量H不產(chǎn)生上拔力的臨界值，具體結(jié)果見表4。

表4 臨界值表

③張力自動補償裝置。

張力自動補償裝置即接觸網(wǎng)補償裝置，這一裝置安裝在下錨處，并且和接觸線或承力索相互連接。借助張力自動補償裝置，能夠有效維持接觸線或承力索的張力恒定。

在我國電氣化鐵路的發(fā)展過程中，常見的張力自動補償裝置主要包括三種：一是滑輪式張力自動補償裝置；二是棘輪式補償裝置；三是彈性張力補償裝置。這三種張力自動補償裝置的優(yōu)缺點各有不同，因此可以運用在不同的施工情況中。

滑輪式張力自動補償裝置利用不銹鋼絲繩和輪槽，以保證其傳動效率和機械強度。棘輪式補償裝置是來自于國外的技術(shù)，能夠避免墜砣的下落。彈性張力補償裝置是近年來發(fā)展起來的一種張力自動補償裝置，通過恒張力彈簧片的嵌入，實現(xiàn)張力的補償。當(dāng)外部環(huán)境發(fā)生變化，致使接觸線的張力發(fā)生變化時，借助彈簧片的張力進行有效的補償。

④三種常見張力自動補償裝置的性能比較。

由于上述三種張力自動補償裝置在我國電器鐵路建設(shè)中運用得較為普遍，因此對其進行性能比較，以便在接觸網(wǎng)下錨時能夠根據(jù)不同的施工環(huán)境及狀況，選擇最為適宜的張力自動補償裝置。

就補償效率而言，這三種張力自動補償裝置有一個共通的特點，就是都使用不銹鋼絲繩當(dāng)做補償繩，補償效率都符合接觸網(wǎng)施工的要求。就占用空間及景觀性而言，滑輪補償裝置的占用空間較大。棘輪式補償裝置由于需要墜砣實現(xiàn)重量的補償，因此也占據(jù)了一定的空間。彈性張力補償裝置由于構(gòu)成要素較少，只包括補償器和補償繩，因此它的占用空間最小。這三種張力自動補償裝置的景觀性和其占用空間呈現(xiàn)出正相關(guān)的態(tài)勢，因此彈性張力補償裝置的景觀性最強。就防斷線性能而言，滑輪式張力自動補償裝置并不具備防斷線性能，棘輪式補償裝置的防斷線性能較好，彈性張力補償裝置的防斷線性能有優(yōu)前兩者。就經(jīng)濟性能而言，受到研發(fā)投入及施工要求的影響，彈性張力補償裝置的價格最高，滑輪式張力自動補償裝置的價格最低。

⑤接觸網(wǎng)無拉線下錨單支柱的研制。

無拉線下錨單支柱能夠很好地滿足電氣化鐵路的施工和環(huán)境要求，并且能夠保證支持結(jié)構(gòu)的強度和經(jīng)濟性。電氣化鐵路中的無拉線下錨單支柱改善了傳統(tǒng)角鋼格構(gòu)式鐵塔和雙鋼管柱的外形笨重的弊端，而且具有較強的承載能力，能夠滿足電氣化鐵路的發(fā)展需要。除此之外，無拉線下錨單支柱的鋼材利用率較高，能夠在降低成本的同時，達到減小污染的作用，具有環(huán)保價值。因此，應(yīng)該加強對于接觸網(wǎng)無拉線下錨單支柱的研制，如圖3、圖4兩種形式所示。

圖3 雙柱結(jié)構(gòu)斷面形式

圖4 單柱結(jié)構(gòu)斷面形式

3 算例

舉例：某電氣化鐵路采用的線材為JTMH-95+CTAH-120，張力為15kN，線材自身重量為1.082kg/m。以車站66#支柱至D1下錨洞一跨下錨為例，在這一跨下錨中，最低懸掛點為66#支柱非支。懸掛點，L=32m，計算抬升量H為多少時，66#非支懸掛點不產(chǎn)生上拔力。

從非支到下錨的抬升量為0.5m，我們通過計算不產(chǎn)生上拔力的臨界值H，得出這個結(jié)論是不嚴謹?shù)?。對此，我們對拉林線接觸網(wǎng)下錨技術(shù)交底進行了更精確的修正，當(dāng)跨距L≥37.2m時，下錨的抬升量為0.5m；當(dāng)跨距L＜37.2m時，我們要通過計算來確定下錨的抬升量。

4 結(jié)論

本文對接觸網(wǎng)下錨上拔力進行了分析和探討，接觸網(wǎng)下錨上拔力與抬高量對接觸網(wǎng)正常運行產(chǎn)生的影響。并通過數(shù)學(xué)模型對接觸網(wǎng)下錨產(chǎn)生上拔力的臨界條件進行推導(dǎo)，從而得出跨距和抬高量的關(guān)系，為安裝下錨角鋼提供指導(dǎo)要求，避免后期調(diào)整返工。