电气化接触网超拉工艺的探讨

摘要：文章针对电气化接触网在施工中为了克服线材蠕变而采用的超拉工艺进行一些初步的探讨，简要分析了超拉的原理及作用，并结合实际施工情况提出了有效的施工方案。

关键词：超拉；蠕变；电气化；接触网

为使新线初伸长（蠕变）一次基本出尽，保证接触悬挂调整一次到位，符合设计要求，超拉是解决这一问题的关键措施。为适应国民经济的飞速发展，铁路提速及建造高速的客运专线已成为我国铁路发展的趋势，随着行车速度的不断提高，对接触网的静、动弹性和不均匀度要求越来越高，为了使接触线和承力索架设后一次安装到位并达到设计要求，世界各国针对初伸长对接触悬挂质量影响的这一主要矛盾，各国都采用了不同的超拉方法。

　　　　1“超拉”的定义

　　　　承力索和接触线在额定张力下的蠕变伸长是一个漫长的过程，其主要影响因素就是所加张力和时间。同样的蠕变伸长量，所加张力和时间成反比，即张力越大，时间就越短。在施工中，往往为了缩短施工周期，以便后序工作（安装、调试）能迅速展开，而在保证线材不被破坏的前提下通过加大额定张力来完成承力索和接触线大部分蠕变伸长过程，这就是超拉。

　　　　2 为什么要进行超拉

　　　　2.1 承力索和接触线的蠕变伸长对接触悬挂的影响。

　　　　①在链型悬挂中，承力索和接触线往往因为不同材质，其线胀系数不同，蠕变伸长量是不相同的；同一种材质的承力索和接触线，因生产方法、线材结构、补偿张力等因素不同，其蠕变伸长量也不一样。吊弦安装时呈铅垂，因上下蠕变伸长量不同，吊弦偏斜超出规范、验标允许范围，时间越长，偏斜越严重，且越靠近下锚地方偏斜越严重，使得接触网的安装、调试不准确，造成反复施工和额外返工，对整体吊弦的计算、安装、调试影响更大，而且引起接触线导高发生变化，加大施工误差。

　　　　②承力索和接触线的蠕变伸长，通过补偿滑轮成倍（1：3或1：4）关系反映到坠砣串上，坠陀串下落距离则成倍增长，致使其下落至地面，影响自动补偿功能，承力索和接触线的张力比额定张力偏小，必须重新调整补偿坠砣串的高度，使其离开地面，方可进行后序施工；另外，也会影响补偿坠砣串的b值调整的准确，甚至还会造成b值的反复调整。

　　　　2.2超拉作用
　　　　以上分析蠕变伸长对接触悬挂的影响，对承力索和接触线进行超拉的目的就是为了消除新线材的蠕变伸长对接触悬挂的影响，对整体吊弦区段更为重要。

　　　　新线在一定张力作用下，经过一定时间 (一般是较长时间， 甚至十几年， 几十年) 以后其长度比新使用时要增加， 形成塑性伸长， 其用蠕变率来量化， 即蠕变引起的线材伸长与原始长度之比， 用百分数表示，计算公式如下：r=(△L/L)x100%

　　　　其中：r表示蠕变率；△L表示全锚段（承力索或接触线）的蠕变伸长量；L表示全锚段（承力索或接触线）的总长度。

　　　　材质不同，其蠕变率也不同，但同种材质制成同样规格的线材，蠕变率是相同的，因此经过超拉施工时所测量的数据，计算蠕变率，可以作为检测每个锚段的承力索或接触线是否符合技术要求。

　　　　蠕变伸长与线材的生产和施工方法有密切关系，一般由三部分组成：

一部分是线材在张力的作用下， 因生产过程中绞制结构中单线面相互挤压， 接触点上产生畸变等引起的， 这部分塑性伸长与线材结构及材料性能有关， 一般经几百小时才趋向稳定。

第二部分是在架线施工时，架线张力短时过大而引起的塑性伸长，因此， 在施工架线时要避免瞬时的机械冲击力，尽量保持恒张力架线或额定张力架线。

第三部分是线材在额定工作张力下引起的塑性伸长(纯金属蠕变引起的)。

　　　　通过以上分析，对接触网的承力索和接触线进行超拉不仅能够消除蠕变伸长对接触悬挂安装、调试的影响，做到安装、调整一次到位，而且能缩短接触网的施工周期，加快施工进度，提高工作效率。

　　　　3 超拉的张力标准及方式

　　　　承力索和接触线在额定工作张力的基础上究竟再加多大的力才能在短时内将蠕变伸长基本拉出，目前国内属于摸索阶段，还没有统一标准，国外也没有统一的标准，日本、法国、德国等都有不同的要求。在武广线和秦沈线超拉加载的标准均是参考日本模式的， 即承力索超拉张力为额定工作张力的1.6倍， 接触线的超拉张力为额定工作张力的2.0倍。

　　　　最常用的超拉方式有两种，一、利用机械作业，提供超拉所需的张力并持续到相应的时间，一般采用作业车进行作业，这种方法需要的天窗点时间较长，在日本采用过，其夜间没有列车运营。二、增加坠砣数量（即加大坠砣串的重力）来进行超拉， 这种方法简便、易操作、甚至可以不需要天窗点，国内既有线电气化接触网施工一般采用第二种超拉方式。武广线和秦沈线结合实际的施工情况，都是采用增加用坠砣数量的方式进行超拉的。

　　　　4 超拉的劳动力、机、具、料安排

　　　　①施工人员：现场负责人1名，作业梯车2组共12名。
　　　　②机械设备：作业梯车 2 组。
　　　　③材料及工具：临时拉线2组，超拉肩架2组，温度计2支，坠砣若干，φ40铁线若干， 平腕臂2组（含底座），大滑轮2组，加固肩架若干，棕绳2根，链条葫芦2套，锲形线夹4个，钢丝卡子4个，钢丝套4套，断线钳2把，钢卷尺2把，对讲机5台，防护旗（红、黄各一面）。

　　　　5 超拉的施工流程
　　　　同一锚段内的承力索和接触线是必须单独进行超拉， 其超拉流程是一致的　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　6 超拉的施工方法
　　　　①承力索和接触线分别超拉，先超拉承力索，完毕后再超拉接触线，超拉宜在白天进行。承力索和接触线同时超拉会加大支柱、腕臂的负载，甚至超出支柱、腕臂的设计容量。超拉时承力索或接触线不装吊弦且置于放线滑轮的槽中。

　　　　②用作业梯车在中心锚结处卡牢中锚。中心锚结不仅能缩小因超拉而出现的事故范围，缩短事故时间，还可以减小因两端加载不均而引起的左右偏移量，保证加载后测量数据的准确。

　　　　③两组作业梯车分别从中锚处向下锚处进行加固。支柱在曲内部分，采用角钢或平腕臂支持加固腕臂；支柱在曲外部分，采用Ф40铁丝将承力索或接触线分别拉在支柱上或腕臂底座上，防止超拉时线材滑出轮槽影响行车；在转换柱处，由于腕臂底座受力较大，超拉时底座受压易弯， 用平腕臂将底座受力直接过渡到支柱上， 另外，该处承力索或接触线有明显导角， 超拉时张力过大容易损伤线材， 用大滑轮的圆导角来避免对导线损伤；在孔外安装的下锚角钢处，拧紧各连接螺栓，且在角钢的下面，砼柱采用同样的下锚角钢进行加固，钢柱采用卡砣加固。

　　　　④在下锚支柱处设置临时拉线各一组，与地面夹角不宜大于450，对设置锚板形式的拉线根据实际情况可增加设置临时拉线。

　　　　⑤调整坠砣串b值，以满足超拉时坠砣有自由活动的空间。根据中心锚结距下锚处的长度（L1或L2）、及相应线材每单位长度在承受由额定工作张力至超拉张力时伸长量（△r）。因此，线材在由额定工作张力到超拉张力时，在下锚处线材伸长量（△L1或△L2）为：△L1=L1x△r； △L2=L2x△r

　　　　再由补偿滑轮传动比关系（1：3或1：4），折算到坠砣串下降高度，并结合温度的变化，将坠砣的b值调整到适当高度，以防止超拉时坠砣串着地，达不到超拉张力，影响超拉效果。

　　　　⑥超拉加载，由施工负责人统一负责指挥。根据施工前制定的超拉张力标准，通过补偿滑轮转传动比计算出加载坠砣的数量和重量（超拉坠砣宜采用铁坠砣， 便于施工和重复使用）进行加载。加载时， 用对讲机加强联系，尽量做到同时加载， 每一次加4块坠砣，待稳定后测出b值及温度， 每隔10min后， 重复以上操作， 加载完毕后， 每隔一定时间记录下b值及温度， 承力索超拉持续时间宜为4小时，接触线超拉持续时间宜为6小时。

　　　　⑦超拉完毕后，同时拆除超拉坠砣， 恢复至额定张力，测出b值及温度并作好记录，将坠砣串调整到适量的高度。由于为满足超拉时坠砣能有自由活动的空间，将其b值调整偏大，温度变化时，补偿滑轮与坠砣杆间距小，坠砣杆卡在滑轮槽中，承力索和接触线无法随温度降低而收缩，补偿装置失去正常的功能，情况严重时，导致承力索和接触线断裂，因此，超拉完毕后必须将坠砣串的b值调整到适量的高度。

　　　　⑧拆除临时拉线及相应加固装置， 同时检查超拉锚段是否存在安全隐患，将检查结果报告给施工负责人，确认无安全隐患后方可撤出施工现场。

　　　　⑨施工记录数据的处理。根据测量温度、b值及锚段长度，计算出承力索或接触线的蠕变率。

　　　　7 施工安全注意事项

　　　　①超拉前，对支柱的容量及关键受力部位的零件强度必须进行校核。
　　　　②临时拉线、曲内外支柱、转换柱加固装置必须牢固。
　　　　③通讯联系保持畅通，同时加载、防止偏载。
　　　　④加载时，必须设置可靠的行车防护。
　　　　⑤超拉时必须加强巡视，特别是关键部位可设置专人盯防。
　　　　⑥孔外安装的下锚角钢，防止下滑。
　　　　⑦超拉肩架平行铁路放置，防止侵限。
　　　　⑧超拉完毕后，检查承力索或接触线是否引起变形、变性。

　　　　9 结语

　　　　对武广线和秦沈线所有的超拉数据进行分析、总结中发现：经超拉试验计算出的蠕变率都比设计和厂家提供的技术资料（0.03％）偏小；曲线上比直线上的蠕变率要偏小。造成的原因有两点：

　　　　①腕臂底座与腕臂之间存在摩擦力，承力索或接触线与滑轮之间也存在摩擦力，这两摩擦力与超拉张力方向相反，与超拉张力作用，使得超拉线材的张力减小，越靠近中锚的地方，超拉张力越小，承力索或接触线张力偏小，从而影响超拉效果；曲线部分由于腕臂和滑轮在水平方向受力比直线更大，其摩擦力更大，承力索或接触线张力比要求的超拉张力更小。

　　　　②补偿滑轮也存在摩擦阻力，影响补偿功率，承力索或接触线所受张力比传动比乘以超拉坠砣的重力小，达不到超拉的效果。

　　　　通过以上分析，为了减小误差，改善超拉效果，在今后的施工中要注意：第一，宜采用恒张力放线车进行作业，第二，滑轮涂油保护以减小摩擦力，不用生锈或损坏的滑轮，第三，补偿滑轮组应改善传动补偿功能，第四、结合到补偿功率和摩擦力的影响，可适当加大超拉张力。

参考文献

[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都:西南交通大学出版社，2003.
[2]黄虎.接触网导线工厂化超拉工作模式研究[J].城市轨道交通研究，2005，(6).