1、畢業(yè)設計（論文）中文題目：接觸網(wǎng)棘輪補償裝置使用問題分析及對策 學習中心（函授站）： 洛陽教學中心 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓 名： 肖紹航 學 號： 12622659 指導教師： 馬雪琴 北京交通大學遠程與繼續(xù)教育學院2020年10月20日二類特制#畢業(yè)設計(論文)承諾書與版權使用授權書本人所呈交的畢業(yè)論文是本人在指導教師指導下獨立研究、寫作的成果。除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本畢業(yè)論文是

2、本人在讀期間所完成的學業(yè)的組成部分，同意學校將本論文的部分或全部內容編入有關書籍、數(shù)據(jù)庫保存，并向有關學術部門和國家相關教育主管部門呈交復印件、電子文檔，允許采用復制、印刷等方式將論文文本提供給讀者查閱和借閱。論文作者簽名：_肖紹航_ _2014_年_12_月_10_日指導教師簽名：_ _ 年 _月_日北京交通大學畢業(yè)設計(論文)成績評議年級層次專業(yè)姓名題目指導教師評閱意見成績評定： 指導教師：年 月 日評閱教師意見 評閱教師：年 月 日答辯小組意見答辯小組負責人： 年 月 日二類特制#北京交通大學畢業(yè)設計(論文)任務書班 級 2012（春） 級 電氣工程及其自動化 學生 肖紹航 學號 126

3、22659 題 目 接觸網(wǎng)棘輪補償裝置使用問題及對策 一、設計（論述）內容：隨著鐵路向高速重載方向的發(fā)展，對牽引供電系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的要求日益提高，接觸網(wǎng)作為鐵路供電的主要載體，也是保障電力機車持續(xù)運行的核心動力。棘輪補償裝置由于其補償效率高、斷線止動性能好的特點。在高速鐵路上得到了全面的應用,同時在普速鐵路也得到越來越廣泛的應用。在運營使用中,由于產(chǎn)品工藝不完善、施工安裝不到位、運營維護經(jīng)驗不足方面的問題,造成了接觸網(wǎng)運行的安全風險。要求通過對使用的棘輪補償裝置，針對解決棘輪補償裝置問題的辦法和措施的探討，最大限度的減少棘輪補償裝置自身問題造成或影響波及接觸網(wǎng)設備發(fā)生供電故障，進行技術參數(shù)

4、和現(xiàn)場環(huán)境等的系統(tǒng)性分析，探討出了一套適用于既有線的檢調方法，并推廣應用于日常設備維護中，確保接觸網(wǎng)設備安全供電。二、基本要求：1理論聯(lián)系實際；2觀點正確、文檔規(guī)范。三、重點研究的問題：1、接觸網(wǎng)；2、補償裝置構造原理；3、補償裝置的種類及應用；4、棘輪補償裝置；5、使用中存在的問題及對策四、主要技術指標：無。五、其他要說明的問題無。下達任務日期： 2014年 12月 10 日要求完成日期： 2015年 3月20日答 辯 日 期： 2015年5月 24 日指導教師：開 題 報 告題 目：接觸網(wǎng)棘輪補償裝置使用問題分析及對策學員姓名：肖紹航 學號：12622659 時間：2014年12月10日一

5、、文獻綜述近年來隨著鐵路向高速、重載的方向發(fā)展，對牽引供電系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的要求日益提高，接觸網(wǎng)作為鐵路供電的主要載體，也是保障電力機車持續(xù)運行的核心動力。棘輪補償裝置由于其補償效率高、斷線止動性能好的特點。在高速鐵路上得到了全面的應用,同時在普速鐵路也得到越來越廣泛的應用。在運營使用中,由于產(chǎn)品工藝不完善、施工安裝不到位、運營維護經(jīng)驗不足等方面的問題,造成了接觸網(wǎng)運行的安全風險。二、選題的目的和意義選題背景出自2009年以來，為了提高接觸網(wǎng)懸掛補償性能和發(fā)生供電故障時能夠縮小事故破壞范圍和程度，接觸網(wǎng)補償裝置在由原來的滑輪補償向棘輪補償更新普及使用中，如2009年12月份新建電氣化投運的焦

6、柳南線關林至郜營段，承力索中心錨結設計要求正線采用防斷型，因部分站場正線、區(qū)間長大橋梁不具備承力索中錨下錨安裝拉線條件，而采用了防竄式，從而補償裝置采用了棘輪補償裝置?，F(xiàn)對目前焦柳南線關林至郜營段鄭州鐵路局管內的站場正線和區(qū)間長大橋梁上安裝使用的棘輪補償調查統(tǒng)計，并對所發(fā)生的缺陷和設備隱患進行梳理分析，且針對每項缺陷提出了整改措施。首先是對接觸網(wǎng)的構成做簡單介紹，接著陳述了接觸網(wǎng)補償裝置的原理、構造，以及近幾年來采用的補償裝置類型和應用，最后重點對棘輪補償做分析研究，結合現(xiàn)場實際現(xiàn)象，結合理論分析，整理了棘輪補償在使用過程中常見的問題，并提出相應整改措施。三、研究方案：第1章 接觸網(wǎng)1.1 接

7、觸網(wǎng)的概述1.2 接觸網(wǎng)的分類1.3 接觸網(wǎng)的特點及要求第2章 接觸網(wǎng)補償裝置2.1 接觸網(wǎng)補償裝置的作用與技術要求2.2 接觸網(wǎng)補償裝置的組成2.3 接觸網(wǎng)補償裝置的安設與要求2.4 接觸網(wǎng)補償裝置的a、b值第3章 接觸網(wǎng)補償裝置的種類與應用3.1 補償裝置的種類3.2 各種補償裝置的特點3.3 各種補償裝置的應用情況第4章 接觸網(wǎng)棘輪補償裝置4.1 棘輪補償?shù)牡慕M成4.2 用途4.3 種類及規(guī)格4.4 產(chǎn)品及安裝示意圖4.5 技術條件第5章 棘輪補償裝置使用問題分析及對策5.1 補償繩偏磨問題5.2 補償繩扭絞問題5.4 補償繩圈數(shù)過多5.5 建議四、進度計劃：2014年12月10日201

8、5年1月31日完成第一章、第二章、第三章；2015年2月1日2015年2月28日完成第四章、第五章；2015年3月1日2015年3月20日審核、校對。五、指導教師意見：指導教師： 年 月 日中 期 報 告題目：接觸網(wǎng)棘輪補償裝置使用問題分析及對策學生姓名：肖紹航 學號：12622146題目：接觸網(wǎng)棘輪補償裝置使用問題分析及對策報告人：肖紹航一、總體設計隨著鐵路向高速重載方向的發(fā)展，對牽引供電系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的要求日益提高，接觸網(wǎng)作為鐵路供電的主要載體，也是保障電力機車持續(xù)運行的核心動力。棘輪補償裝置由于其補償效率高、斷線止動性能好的特點。在高速鐵路上得到了全面的應用,同時在普速鐵路也得到越來

9、越廣泛的應用。在運營使用中,由于產(chǎn)品工藝不完善、施工安裝不到位、運營維護經(jīng)驗不足方面的問題,造成了接觸網(wǎng)運行的安全風險。本文通過對焦柳南線關林至郜營段鄭州鐵路局管內的站場正線和區(qū)間長大橋梁上使用的棘輪補償裝置所發(fā)生的缺陷和設備隱患進行調查統(tǒng)計，針對解決棘輪補償裝置問題的辦法和措施的探討，最大限度的減少棘輪補償裝置自身問題造成或影響波及設備發(fā)生供電故障，進行技術參數(shù)和現(xiàn)場環(huán)境等的系統(tǒng)性分析，探討出了一套適用于既有線的檢調方法，并推廣應用于日常設備維護中，確保接觸網(wǎng)設備安全供電。二、框架（框圖）受電弓及其特性棘輪補償裝置接觸網(wǎng)概述接觸網(wǎng)補償裝置的原理接觸網(wǎng)補償裝置的種類與應用應用使用中存在的問題及

10、對策三、進展情況三、進度安排1第1周了解接觸網(wǎng)設備構造，補償裝置等關鍵設備。2第2周分析接觸網(wǎng)補償裝置的原理，查找其種類及其應用，結合近幾年補償裝置的發(fā)展應用狀況，分析比較其優(yōu)缺點。3第3周-第6周重點研究棘輪補償裝置的構造、性能、補償原理、材料、技術標準、具體應用處所，熟悉其安裝規(guī)范。4第7周-第12周查找近幾年棘輪補償在使用中存在的缺陷，分析其原因，找出相應的解決措施辦法。5第13周-第14周利用VC實現(xiàn)編解碼系統(tǒng)人機界面。6第15周完成論文，答辯，英文翻譯。四、指導教師意見結 題 驗 收一、完成日期二、完成質量三、存在問題四、結論指導教師： 年 月 日接觸網(wǎng)棘輪補償裝置使用問題分析及對策

11、摘 要隨著鐵路向高速重載方向的發(fā)展，對牽引供電系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的要求日益提高，接觸網(wǎng)作為鐵路供電的主要載體，也是保障電力機車持續(xù)運行的核心動力。棘輪補償裝置由于其補償效率高、斷線止動性能好的特點。在高速鐵路上得到了全面的應用,同時在普速鐵路也得到越來越廣泛的應用。在運營使用中,由于產(chǎn)品工藝不完善、施工安裝不到位、運營維護經(jīng)驗不足方面的問題,造成了接觸網(wǎng)運行的安全風險。本文通過對焦柳南線關林至郜營段鄭州鐵路局管內的站場正線和區(qū)間長大橋梁上使用的棘輪補償裝置所發(fā)生的缺陷和設備隱患進行調查統(tǒng)計，針對解決棘輪補償裝置問題的辦法和措施的探討，最大限度的減少棘輪補償裝置自身問題造成或影響波及設備發(fā)生供電

12、故障，進行技術參數(shù)和現(xiàn)場環(huán)境等的系統(tǒng)性分析，探討出了一套適用于既有線的檢調方法，并推廣應用于日常設備維護中，確保接觸網(wǎng)設備安全供電。關鍵詞：接觸網(wǎng)；棘輪補償；問題分析；對策。Catenary ratchet compensator using problemanalysis and countermeasuresAbstractWith the development of railway in the direction of the overloading, the requirement of traction power supply system security, stabilit

13、y is increasing day by day, catenary as the main carrier of railway power supply, and security of electric locomotive running continuously core power. Ratchet compensation device due to its compensation. The good characteristics of high efficiency, break line stop. On the high-speed rail has been co

14、mprehensively used, at the same time has also been widely used in sd railway. In the operational use, because of the imperfect product technology, construction installation does not reach the designated position, operation and maintenance experience problems, caused the catenary running safety risk.

15、Grew up in this article, through focusing willow line, duct section Bridges and ratchet compensation device used on the battlefield, according to the methods and measures to solve the problem of ratchet compensator, minimize ratchet compensator its problems caused by net power supply equipment failu

16、re, technical parameters and the systemic analysis of the site environment, discusses the one set of the test method is applicable to existing lines, and popularization and application in daily equipment maintenance, ensure the security of the catenary device power supply.Keywords：Catenary；Ratchet c

17、ompensation；Analysis of the problem；Countermeasures.二類特制#目 錄摘 要IAbstractII前 言1第1章 接觸網(wǎng)21.1 接觸網(wǎng)的概述21.2 接觸網(wǎng)的分類31.2.1簡單接觸懸掛31.2.2 鏈形懸掛的接觸線31.3 接觸網(wǎng)的特點及要求3第2章 接觸網(wǎng)補償裝置52.1 補償裝置的作用與技術要求52.2 補償裝置的組成52.2.1 補償滑輪52.2.2 組成部件62.3 補償裝置的安設與要求62.4 補償裝置的a、b值72.4.2 a、b值72.4.2 a、b值的計算7第3章 接觸網(wǎng)補償裝置的種類與應用83.1 補償裝置的種類832 各

18、種補償裝置的特點832.1可鍛鑄鐵滑輪組83.2.2 鋁合金滑輪補償裝置83.2.3 棘輪裝置93.2.4 彈性補償器93.2.5 液氣式張力補償器103.3 各種補償裝置的應用情況10第4章 接觸網(wǎng)棘輪補償裝置124.1 棘輪補償?shù)牡慕M成124.2 用途124.3 種類及規(guī)格124.4 產(chǎn)品及安裝示意圖134.5 技術條件134.5.1 性能144.5.2 材料144.5.3 制造工藝14第5章 棘輪補償裝置使用問題分析及對策155.1 補償繩偏磨問題155.1.1 補償繩偏磨現(xiàn)象155.1.2 引發(fā)后果155.1.3 原因分析165.1.4 整改和解決措施165.2 補償繩扭絞問題165.

19、2.1 扭絞現(xiàn)象165.2.2 引發(fā)后果175.2.3 原因分析175.2.4 整改和解決措施175.3 棘輪卡板卡住棘輪175.3.1 存在現(xiàn)象175.3.2 原因分析185.3.3 整改措施185.4 補償繩圈數(shù)過多195.4.1 現(xiàn)場現(xiàn)象195.4.2 原因分析195.4.3 技術標準195.4.4 現(xiàn)場處理辦法2055 建議20參考文獻22二類特制#前 言接觸網(wǎng)補償器是一項重要的設備,隨著電氣化鐵路的發(fā)展對它的性能要求越來越高。接觸網(wǎng)補償器主要有重力式補償器和彈簧式補償器，重力式特點為簡單可靠，經(jīng)濟耐用；彈簧補償器也已開始采用，但其質量重、造價高、補償誤差大、溫度適應能力差而應用不廣。

20、本文主要以重力式補償器中的棘輪補償器為分析對象。1.可鍛鑄鐵滑輪組補償器:其主要類型有85年以前定型的小滑輪補償器和92年設計定型的大滑輪補償器。目前在我國應用十分普遍,未提速線路多數(shù)是這種補償器。2.鋁合金滑輪組補償器:仿法國產(chǎn)品。目前此種補償器應用前景很好,在我國準高速、高速電氣化鐵路上被大量采用。3.棘輪補償器:仿德國產(chǎn)品。因其制造工藝復雜,造價高等原因尚未被廣泛采用。4.變比滑輪補償器:日本引進產(chǎn)品,此補償器在我國京秦線上采用。潤滑脂對補償器軸承是非常重要,接觸網(wǎng)補償器糸室外靜載工作設備,其最佳工作狀態(tài)為滿油工作,即軸承空隙中60%為潤滑脂。鐵路電氣化線路補償設備技術領域，公開了一種高

21、速鐵路電氣化接觸網(wǎng)棘輪補償裝置。其主要技術特征為：高速鐵路電氣化接觸網(wǎng)用棘輪補償裝置，包括通過銷軸固定在棘輪架上的連接臂和止動機構，在所述的連接臂上設置有棘輪本體，在棘輪本體上設置有棘齒，所述的止動機構帶有止動齒，棘齒為正三角形，止動齒為與棘齒形狀匹配的正三角形。當發(fā)生斷線時，棘輪本體在配重的作用下，繞銷軸迅速下移，棘輪本體與止動齒嚙合，止動齒與棘齒同為正三角形，接觸面積大，不容易打斷止動齒和棘齒，延長了使用壽命，降低了維護成本，防止了事故的發(fā)生。電氣化鐵路接觸網(wǎng)的側面制動棘輪張力補償裝置，包括制動支撐架，制動支撐架通過兩旋臂與棘輪軸相連接，棘輪軸與棘輪本體通過采用自潤滑復合材料制成的滑動軸承

22、同軸設置，棘輪本體可繞棘輪軸轉動，棘輪本體由輪轂、多個輻板和輪緣構成，棘輪本體輻板兩側、輪轂的外圓周表面分別設置有張緊輪槽和張緊輪槽，該兩槽內設置有繩槽，輪緣外圓周表面設置有底部鑄造有繩槽和鋼絲繩孔的棘輪輪槽，輪緣的兩側對稱鑄造有制動齒圈，制動支撐架下端固接有緩沖制動裝置，本發(fā)明適用于承力索和接觸線受環(huán)境溫度影響緩慢變化的工作狀態(tài)，避免了機車受電弓的頻繁離線、拉弧以及接觸線燒傷等缺陷，且無需注油、免維修、使用壽命長。第1章 接觸網(wǎng)1.1 接觸網(wǎng)的概述沿電氣化鐵路、城市交通電動車輛運行線路架設的特殊形式的供電線路。來自牽引變電所的電能通過接觸網(wǎng)和裝在車上的受流器向電力機車或電動車輛供電。通常要求

23、接觸網(wǎng)在任何氣象因素（冰、風、雨、雪等）和最大運行速度下能保證安全供電，并有良好的耐磨、抗腐蝕、電損耗小等性能。分類根據(jù)供電對象不同，接觸網(wǎng)分為架空懸掛和接觸軌（第三軌）兩種基本形式。架空懸掛式接觸網(wǎng)又可按其縱向索線的數(shù)目和特點，分為簡單懸掛和鏈形懸掛兩種。前者弛度大、懸掛彈性不均勻，主要用在電車或工礦機車專用線上；后者接觸導線縱向有張力調節(jié)裝置，并使用承力索、吊弦和彈性吊弦，使接觸導線在不同溫度下都處于無弛度狀態(tài)。接觸網(wǎng)，有上下兩根線。上面的叫做承力索，下面的叫做接觸線，承力索和接觸線中間有吊索連接。接觸線多為鋼制鋁芯結構，即外面為鋼制，主要是和機車電弓摩擦部分，要保證導電性和耐磨性，鋁芯主

24、要是保證導電性。目前也開始采用銅鋁復合導線做接觸線了。接觸網(wǎng)為機車提供25千伏的工頻交流電，根據(jù)機車型號的不同，采取直接降壓后變頻供電或交直流轉換后供電，這樣做主要是為了調速方便。鐵道干線常用的架空鏈形懸掛式接觸網(wǎng)如圖所示。圖中1-1是立于路側的接觸網(wǎng)支柱及其基礎，通常由金屬和預應力鋼筋混凝土做成，用來懸掛接觸網(wǎng)。為了維修方便、縮短斷線故障范圍并進行不同溫度下懸掛的張力補償，接觸網(wǎng)懸掛分成獨立的錨段（即區(qū)段），每個錨段的中部設有中心錨結，使懸掛不能縱向移動，而兩端則有重力式張力調節(jié)裝置（圖中未繪出），在不同溫度下，可保持接觸網(wǎng)的張力一定。圖中3和4是腕臂式支持裝置和絕緣子,它們和定位肩架9、棒

25、式絕緣子10、定位管11一起，使接觸導線穩(wěn)定地懸掛于線路的上方。圖中5、6、7、8分別為承力索、吊弦、彈性吊弦和接觸導線，12為受流器，又稱受電弓。為了避免接觸導線對受流器滑板的集中磨耗，以提高滑板的使用壽命，并使滑板的受磨部位較為均勻，接觸導線在直線區(qū)段均布置成之字形，即使在最強烈的風力下，導線的偏移也不超出受電弓滑板的工作范圍。圖1-1 鐵道干線懸掛式接示意圖為了減小故障范圍、便于檢修以及使各相負荷較為平衡，接觸網(wǎng)還設有分段裝置，即所謂電分段裝置和電分相裝置。早期采用的電分段裝置用四跨錨段關節(jié)；相分段裝置用六跨和八跨式絕緣錨段關節(jié)。這些裝置比較復雜，無電區(qū)長且投資大。70年代以來中國利用玻

26、璃鋼等材料，造出多種形式的分段絕緣器和分相絕緣器，使兩區(qū)段間的過渡區(qū)縮短到只需十幾米。地下鐵道由于凈空限制，一般采用第三軌，即在行車軌道的一側,用絕緣支架架設一條離地約400毫米高的第三軌。第三軌由高導電率的特殊軟鋼制成，地鐵電動車輛通過安裝在它側面的受流器（接觸靴），與第三軌摩擦接觸而獲得電能。中國北京的地鐵和世界一些國家的地鐵都采用第三軌受電。70年代前后，有些國家建設的地鐵以及80年代開始籌建的中國上海地鐵，由于地下和地面聯(lián)運以及接觸網(wǎng)電壓上升到1500伏等原因，均采用較為安全并可充分利用隧道圓形截面頂部空間的架空接觸網(wǎng)，再通過裝在動車頂上的受電弓獲得電能。1.2 接觸網(wǎng)的分類大多以接觸

27、懸掛的類型來區(qū)分。我們所講的接觸懸掛的分類是對接觸網(wǎng)的每個錨段而言的。接觸懸掛的種類較多，一般根據(jù)其結構的不同分成簡單接觸懸掛和鏈形接觸懸掛兩大類。1.2.1 簡單接觸懸掛由一根接觸線直接固定在支柱支持裝置上的懸掛形式。接觸網(wǎng)是不連續(xù)的，一般每隔20到30公里就會有一個分相區(qū)，就是所謂的無電區(qū)，因為電網(wǎng)提供給鐵路的是三相高壓電，而電氣化鐵路使用的是單相電。接觸網(wǎng)與火車受電弓相連部分是接觸線，它是通過上方另外一根承力索的懸掛來維持高度和方向的，也就是說接觸線的下部，就是和受電弓接觸的部分，是沒有什么障礙的，因此受電弓不需要繞過什么障礙就能和接觸線連續(xù)接觸。即使是在分相區(qū)，在進入分相區(qū)時，接觸線會

28、偏轉離開火車上方，同時另外一根無電的接觸線會從另外一側同步接進來，確保在分相區(qū)時受電弓上方也有接觸線存在，等過了分相區(qū)以后，同樣的方法，另外一相高壓電同步被接進來。國內外對簡單懸掛做了不少研究和改進。我國現(xiàn)采用的帶補償裝置的彈性簡單懸掛系在接觸線下錨處裝設了張力補償裝置，以調節(jié)張力和弛度的變化。在懸掛點上加裝816m長的彈性吊索，通過彈性吊索懸掛接觸線，這就減少了懸掛點處產(chǎn)生的硬點，改善了取流條件。另外跨距適當縮小，增大接觸線的張力去改善弛度對取流的影響。1.2.2 鏈形懸掛的接觸線通過吊弦懸掛在承力索上。承力索懸掛于支柱的支持裝置上，使接觸線在不增加支柱的情況下增加了懸掛點，利用調整吊弦長度

29、，使接觸線在整個跨距內對軌面的距離保持一致。鏈形懸掛減小了接觸線在跨距中間的弛度，改善了彈性，增加了懸掛重量，提高了穩(wěn)定性，可以滿足電力機車高速運行取流的要求。 鏈形懸掛比簡單懸掛得到了較好的性能，但也帶來了結構復雜、造價高、施工和維修任務量大等許多問題。 鏈形懸掛分類方法較多，按懸掛鏈數(shù)的多少可分為單鏈形，雙鏈形和多鏈形（又稱三鏈形）。目前我國采用單鏈形懸掛。單鏈形接觸懸掛特點是接觸線借助于吊弦懸掛在承力索上。由兩根輔助索組成的懸掛稱為雙鏈形懸掛；其彈性更加趨于均勻；包括承力索在內具有三條輔助索，也可稱之為三鏈形接觸懸掛；這種懸掛接觸線高度更趨于一致，彈性也更加均勻。鏈形懸掛根據(jù)線索的錨定方

30、式（即線索兩端下錨的方式），可分為下列幾種方式未補償鏈形懸掛、半補償鏈形懸掛、全補償鏈形懸掛。1.3 接觸網(wǎng)的特點及要求接觸網(wǎng)擔負著把從牽引變電所獲得的電能直接輸送給電力機車使用的重要任務。因此接觸網(wǎng)的質量和工作狀態(tài)將直接影響著電氣化鐵道的運輸能力。由于接觸網(wǎng)是露天設置，沒有備用，線路上的負荷又是隨著電力機車的運行而沿接觸線移動和變化的，對接觸網(wǎng)提出以下要求： （1）在高速運行和惡劣的氣候條件下，能保證電力機車正常取流，要求接觸網(wǎng)在機械結構上具有穩(wěn)定性和足夠的彈性。 （2）接觸網(wǎng)設備及零件要有互換性，應具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并盡量延長設備的使用年限。 （3）要求接觸網(wǎng)對地絕緣好，安全可靠

31、。 （4）設備結構盡量簡單，便于施工，有利于運營及維修。在事故情況下，便于搶修和迅速恢復送電。 （5）盡可能地降低成本，特別要注意節(jié)約有色金屬及鋼材。 總的來說，要求接觸網(wǎng)無論在任何條件下，都能保證良好地供給電力機車電能，保證電力機車在線路上安全，高速運行，并在符合上述要求的情況下，盡可能地節(jié)省投資、結構合理、維修簡便、便于新技術的應用。第2章 接觸網(wǎng)補償裝置接觸網(wǎng)補償裝置是自動調節(jié)接觸線和承力索張力的補償器及其制動裝置的總稱。補償裝置又稱張力自動補償器，它安裝在錨段的兩端，并且串接在接觸線承力索內。它的作用是補償線索內的張力變化，使張力保持恒定。2.1 補償裝置的作用與技術要求補償裝置的作用

32、是當溫度變化時，線索受溫度影響而伸長或縮短，由于補償墜陀重量的作用，使線索順線路方向移動而自動調整線索張力，并以保持線索的弛度使之符合規(guī)定，從而保證接觸懸掛的技術狀態(tài)。對張力自動補償裝置的要求有兩個。其一，補償裝置應靈活，在線索內的張力發(fā)生緩慢變化時，應能及時補償，傳送效率不應小于97%；其二，具有快速制動作用，一旦發(fā)生斷線事故或其他異常情況，限速內的張力迅速發(fā)生變化時，補償裝置還應有一種制動功能。一般對于全補償?shù)某辛λ鲀鹊难a償裝置，如不具備這種功能時，還需專門增加斷線制動裝置，以防止在一旦發(fā)生短線時，墜砣串落地而造成事故擴大、恢復困難。2.2 補償裝置的組成補償裝置主要是由補償滑輪（滑輪組）

33、、補償繩、杵環(huán)桿、墜陀桿，墜陀、連接零件組成。2.2.1 補償滑輪補償滑輪在應用中可分為定滑輪和動滑輪，定滑輪改變受力方向，動滑輪除改變受力方向外還可省力和移動位置，所以一般補償滑輪是一個組合的滑輪組應用的。目前我國一般應用的是鋁合金滑輪補償裝置，是由滑輪組、不銹鋼絲繩、連接框架及雙耳楔形線夾組成，其備有12、13、14三種規(guī)格。如下圖2-1所示。圖2-1補償滑輪組112傳動比滑輪組，213傳動比滑輪組，3-14傳動比滑輪組2.2.2 組成部件補償繩均選用GJ-50（19股）鍍鋅鋼絞線制成。墜砣塊一般采用混凝土或灰口鑄鐵制成，每塊約重25kg，呈中間開口的圓餅狀。墜砣桿一般為直徑16mm圓綱加

34、工制成，上端有單孔焊環(huán)，底部焊有托板。墜砣桿的型號規(guī)格，根據(jù)其放置墜砣塊數(shù)量的不同分為三種： 17型， 20型和30型。型號中的數(shù)字表示墜砣桿所懸掛墜砣的數(shù)量。墜砣桿一般用16MM圓鋼加工而成，上端有單孔焊環(huán)，底部焊有托板。杵環(huán)桿(因為桿的一頭為杵頭，另一端為單孔耳環(huán)，所以稱杵環(huán)桿)的作用是聯(lián)下結錨懸式絕緣子串與動滑輪，杵頭端放置在絕緣子杵座中，單孔耳環(huán)端(焊環(huán))與動滑輪相連。破壞負荷不應小于5400KG,外表涂漆，為便于在帶電情況下安全檢查補償滑輪，此桿長度不應小于1m。2.3 補償裝置的安設與要求補償器串接在錨段內線索兩端與支柱固定處，根據(jù)接觸懸掛類型的不同有不同的補償器結構。半補償時，接

35、觸線帶補償器，多采用兩滑輪組結構，滑輪組的傳動比為12，即用兩個滑輪使補償繩的張力為接觸線張力的一半，也就是墜砣塊的重力為接觸線標稱張力的一半。半補償：接觸線補償下錨，承力索未補償。存在明顯吊弦偏斜和張力差。全補償時，接觸線與承力索兩端均帶補償器，接觸線補償器的安設與半補償相同。承力索補償器則采用三滑輪組式，傳動比為13。采用傳動比比較大的滑輪組時墜砣串塊數(shù)減少了，這是有利的一面，但墜砣串上升和下降的距離也會按倍數(shù)增大，這時要求支柱（錨柱）高度和容量要增加。既不經(jīng)濟也不利于施工和維修。在運營線路上，當接觸線因磨耗其截面逐漸減小時，墜砣串塊數(shù)也相應地減少，使接觸線維持一定的張力防止出現(xiàn)斷線事故。

36、2.4 補償裝置的a、b值2.4.2 a、b值補償器靠墜砣串的重力使線索的張力保持平衡。當溫度變化時，線索的伸縮使墜砣串上升和降，當墜砣串升降超出允許范圍時，如下降過多使墜砣串底面接觸地面或上升過多使墜砣桿耳環(huán)孔卡在定滑輪槽中，都會使補償器失去補償作用。因此用補償器的a 、b值來限定墜陀串的升降范圍。墜陀桿耳環(huán)孔中心至補償（定）滑輪下沿的距離為a值。由墜陀串最下面一塊墜陀的底面至地面（或基礎面）的距離稱為補償器的b值。補償器a、b值隨溫度變化而發(fā)生變化，接觸線和承力索補償器的a、b值不相等。為了使補償器不失去補償作用，對補償器a、b值提出以下要求：在最低溫度時，a值應大于零，最高溫度時，b值應

37、大于零。鐵道部頒發(fā)的接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程規(guī)定，補償器a、b值的最小值不小于200mm，進行接觸網(wǎng)設計時，規(guī)定a、b值不小于300mm。2.4.2 a、b值的計算在不同溫度時，補償器a、b值不同，其計算方法如下:為了施工和維修的方便，利用上述公式，根據(jù)不同的溫度和中心錨結至補償器間距離，可以計算出多組a、b值。第3章 接觸網(wǎng)補償裝置的種類與應用3.1 補償裝置的種類在我國電氣化鐵道和城市軌道交通的發(fā)展中，先后出現(xiàn)的補償裝置種類見表3-1。序號名稱補償對象1可鍛鑄鐵滑輪組接觸線、承力索2鋁合金滑輪補償裝置接觸線、承力索3棘輪補償接觸線、承力索4彈性補償器軟橫跨、接觸線、承力索5液氣式張力補償器拉線、

38、軟橫跨、接觸線、承力索表3-1 補償裝置種類32 各種補償裝置的特點32.1可鍛鑄鐵滑輪組從修建第一條電氣化鐵道至20世紀90年代中期，接觸網(wǎng)補償裝置一直使用可鍛鑄鐵滑輪組。在結構上，可鍛鑄鐵滑輪組采用單個滾動軸承，鑄造工藝制造的130mm小直徑可鍛鑄鐵滑輪，補償繩為50 mm2鍍鋅鋼絞線，最大工作荷重為12.4kN，安裝情況如圖3-1所示?？慑戣T鐵滑輪組具有適用范圍廣、結構簡單、造價低、安裝方便等優(yōu)點。圖3-1 可鍛鑄鐵滑輪組安裝圖3.2.2 鋁合金滑輪補償裝置鋁合金滑輪補償裝置是可鍛鑄鐵滑輪組的替代產(chǎn)品。鋁合金滑輪補償裝置是由滑輪組、不銹鋼絲繩、連接框架及雙耳楔型線夾組成，備有12，13，

39、14三種規(guī)格，可滿足不同標準張力要求?；嗇嗴w按不同組合要求，備有270、205、165mm三種直徑，材質為ZL114A鋁合金，制造工藝為國際先進的金屬模低壓鑄造，輪體與軸連接采用2個定滑輪動滑輪墜砣端線索端滾動軸承，補償繩為不銹鋼絲繩，最大工作荷重：12型為12 KN、13型為18kN、14型為22KN。最常用的14型鋁合金滑輪補償裝置見圖3-2。圖3-2 型鋁合金滑輪補償裝置與可鍛鑄鐵滑輪相比，鋁合金滑輪重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、輪徑大；柔韌的不銹鋼絲繩與大直徑的輪槽貼合密切，是鍍鋅鋼絞線無法相提并論的；2個滾動軸承比一個滾動軸承受力更加均勻，轉動平穩(wěn)、靈活；加上在結構、設計、制造方面

40、都精良的連接框架，保證了鋁合金滑輪補償裝置具有較高的機械強度和傳動效率，且重量輕、壽命長等優(yōu)點。鋁合金滑輪補償裝置的主要缺點是隨著變比的增大，整套裝置的體積和重量也明顯增加，在空間受限制的隧道等處安裝困難。3.2.3 棘輪裝置鐵路運行速度的不斷提高，對接觸網(wǎng)的可靠性要求越來越高，如何在接觸網(wǎng)發(fā)生故障后縮小事故范圍、防止墜砣下落侵入限界、丟失成為新的課題。同時，城市軌道交通在地下、車站等處由于受空間限制，無法安裝鋁合金滑輪補償裝置。為解決這個問題，棘輪裝置應運而生。棘輪裝置的最大特點是棘輪與其它工作輪共為一體，棘輪本體大輪直徑為566mm，小輪直徑為170mm，傳動比為13，補償繩為柔性不銹鋼絲

41、繩，比普通不銹鋼絲繩性能更好，工作荷重有30kN、36kN 2種，主要優(yōu)點一是具有斷線制動功能，二是安裝空間比鋁合金滑輪補償裝置小很多，其示意圖如圖3-3所示。正常工作狀態(tài)下，棘齒與制動卡塊之間有一定間隙，棘輪可以自由轉動；當線索斷裂后，棘輪和墜砣在重力作用下下落，棘齒卡在制動卡塊上，從而可以有效地縮小事故范圍、防止墜砣下落侵入限界、丟失。棘輪裝置具有轉動靈活、傳動效率高（與鋁合金滑輪補償裝置相當）、防腐性能好、使用壽命長等優(yōu)點，但價格較高。由于棘輪本體形狀復雜、輪徑大、薄壁部位多，因而制造上對設備的要求很高，同時對鑄造技術水平的要求也很高。國內一般制造工藝為砂型鑄造，成品率較低，外觀質量較差

42、。為了滿足用戶需要，中鐵電氣化局集團寶雞器材廠專門從意大利引進了一套大型低壓鑄造設備，采用金屬模，不但棘輪的成品率、外觀質量大大提高，成本也顯著降低，為大面積推廣使用奠定了基礎。圖3-3 棘輪裝置3.2.4 彈性補償器多年來，我國電氣化鐵道一直未對軟橫跨進行過補償。在氣溫升高時，軟橫跨會因此松弛，造成接觸網(wǎng)下墜；或是鋼柱承受額外的大張力，嚴重威脅接觸網(wǎng)安全。哈大線是東北地區(qū)首條電氣化鐵道，全年氣溫變化懸殊，如不對軟橫跨進行補償，無法保證接觸網(wǎng)的安全。彈性補償器是哈大線采用的軟橫跨補償裝置，如圖3-4所示。圖3-4彈性補償器彈性補償器工作原理為虎克定律。其內部固定有一個彈簧，彈簧具有一定的初始壓

43、縮力。當軟橫跨定位繩伸長時，彈簧被釋放，工作桿收回拉緊軟橫跨定位繩；當軟橫跨定位繩收縮時，彈簧被壓縮，工作桿伸出，使軟橫跨定位繩的張力保持在一定范圍內。目前彈性補償器有03kN、36kN，2種型號。彈性補償器具有結構簡單、安裝方便、價格低廉等優(yōu)點。3.2.5 液氣式張力補償器液氣式張力補償器最初是為了解決上海明珠線一期工程中下錨支柱與拉線不在同一橋上的問題而研制的。由于鋼拉線的線脹系數(shù)與混凝土的相差較多，當下錨支柱與拉線不在同一橋上時，理論計算結果表明，這一相差在極端溫度條件下足以將錨柱拉倒，因此必須對拉線的張力進行補償。液氣式張力補償器就是對拉線進行補償?shù)难b置，其工作荷重為32kN，補償精度

44、大于5%，工作溫度范圍為-4060，整體重量小于50kg，如圖3-5所示。液氣式張力補償器的工作原理為帕斯卡定律，即氣體的熱脹冷縮原理。其中心是一個密封性極好的液壓油缸，四周環(huán)繞著一個充有一定初壓的氣囊。當溫度變化時，張力保持恒定，氣囊內的氣體發(fā)生熱脹冷縮，推動油缸收縮或伸出，從而達到補償?shù)哪康?。圖3-5液氣式張力補償器液氣式張力補償器的主要特點是體積小、重量輕、安裝方便、補償精度高、技術含量高。根據(jù)使用要求，可以設計制造不同規(guī)格的產(chǎn)品，滿足不同補償要求。不僅運用于拉線補償，還用于特長錨段的接觸網(wǎng)補償、軟橫跨補償。尤其是用于軟橫跨補償?shù)囊簹馐綇埩ρa償器，僅長300mm左右，重數(shù)公斤，可以進行恒

45、張力補償，極具發(fā)展?jié)摿Α?.3 各種補償裝置的應用情況可鍛鑄鐵滑輪組長期以來一直在電氣化鐵道上發(fā)揮著重要作用。自寶成線開始至1995年間，我國修建的數(shù)千公里電氣化鐵道均采用此種補償方式。隨著近年來鐵路提速的發(fā)展，可鍛鑄鐵滑輪組逐漸暴露出傳動效率低（80%90%）、易跳槽、偏磨、鋼絲繩銹蝕斷股、補償繩涂油工作量大、使用壽命短等問題，影響接觸懸掛的安全可靠和穩(wěn)定。自新型鋁合金滑輪補償裝置問世后，目前已被淘汰。1995年研制成功的鋁合金滑輪補償裝置克服了偏磨、卡滯等現(xiàn)象，滑輪轉動靈活自如、傳動效率高達97%以上，具有安裝比較方便、維修量少等優(yōu)點，因此一推出即受到一致好評，目前在全國各條電氣化鐵道、城

46、市軌道交通中都得到了廣泛應用。主要使用線路包括京鄭、京秦、武廣、隴海線、寶成、京包、寶中線等電氣化鐵道，累計數(shù)量約達4萬套，占全部補償裝置的95%以上。棘輪裝置于1996年研制成功，在電氣化鐵道、城市軌道交通領域具有極大的發(fā)展前途，是鋁合金滑輪補償裝置的理想替代產(chǎn)品。目前已在哈大線、上海地鐵明珠線、深圳地鐵、廣州地鐵、西康線局部、長春輕軌等線路上使用，累計數(shù)量約3000套，占全部補償裝置的3%左右，效果良好。2000年，修建東北地區(qū)第一條電氣化鐵道哈大線時，首次使用彈性補償器，之后推廣應用于京秦、秦沈線等線路。目前在鐵路跨躍式發(fā)展的指導思想下，多條新建電氣化干線如膠濟、鄭徐線等均采用此產(chǎn)品。今

47、后時速200km及以上線路軟橫跨系統(tǒng)都將采用彈性補償器。液氣式張力補償器目前已在上海明珠線、大連快軌、朔黃鐵路等批量使用，效果顯著。第4章 接觸網(wǎng)棘輪補償裝置4.1 棘輪補償?shù)牡慕M成棘輪補償裝置由棘輪本體、框架、制動卡塊、補償繩、補償墜砣等組成。棘輪和工作輪共為一體，占用空間小，如圖4-1所示。圖4.1 棘輪補償?shù)挠猛炯胺N類規(guī)格4.2 用途接觸網(wǎng)棘輪補償裝置適用于電氣化鐵道接觸網(wǎng)正線或站線、地鐵線路、城市地鐵、輕軌下錨處補償調整張力。它能確保接觸線或承力索承受正確和持續(xù)的補償力，并有斷線制動功能，可防止在斷線后墜砣落地而損壞下部設施及其他傷害。接觸網(wǎng)棘輪補償裝置又叫張力自動補償裝置，它是裝在錨

48、段的兩端，并且串聯(lián)在接觸線和承力索內，它的作用是補償線索內張力的變化，使張力保持恒定。對本裝置的要求有二：其一，補償裝置靈活，在線索內的張力發(fā)生緩慢變化時，應能及時補償，傳送效率要高；其二，具有快速制動作用，一旦發(fā)生斷線事故或者其他異常情況，補償裝置應有一種制動功能。4.3 種類及規(guī)格目前應用的棘輪補償主要有2.4t和3.6t兩種，具體參數(shù)見表4-1。產(chǎn)品相關參數(shù)傳動比重量/kg外形尺寸/mm2.4t正制動棘輪補償裝置1：322.59335702253.6t正制動棘輪補償裝置1：323.5833570225表4-1 棘輪補償裝置參數(shù)4.4 產(chǎn)品及安裝示意圖圖4-2 2.4t 正制動棘輪補償裝置

49、圖4-3 3.6t 正制動棘輪補償裝置4.5 技術條件4.5.1 性能（1）適用正線/站線承力索：工作張力20 kN /15kN；（2）適用正線/站線接觸線：工作張力25/15kN；（3）導線補償溫度范圍-40C80C；（4）適用接觸懸掛錨段長度：正線不大于2700m，站線不大于2850m；（5）工作荷載不小于19.62 kN；破壞荷載不小于64.75 kN；（6）各零件的拉伸破壞荷重根據(jù)張力及使用條件確定如下：（7）雙耳楔型線夾破壞荷重：54kN；（8）輪體的抗拉強度b290MPa,延伸率3%；（9）補償繩拉斷力54kN；（10）斷線時，制動時間不大于200ms，墜砣下落距離不大于200mm

50、。（11）補償棘輪的傳動效率補償墜鉈上升時效率：97%補償墜鉈下降時效率：98%相鄰的兩個測量點間傳動效率之差應1%試驗連續(xù)做兩次，兩次結果相差2%補償棘輪疲勞試驗疲勞次數(shù)：20000次疲勞試驗時所加的補償力：4.9kN疲勞試驗后：a）補償棘輪傳動效率與規(guī)定值相比下降2%b）補償繩整繩破斷拉力與規(guī)定值相比下降10%(48.6kN)c)補償棘輪破壞荷重與規(guī)定值相比下降5%d）補償棘輪輪槽磨損深度0.5mme）補償繩外觀：不允許斷股現(xiàn)象。（12）拉伸破壞荷重80kN。4.5.2 材料（1）棘輪本體體采用鋁合金ZL114A。（2）棘輪框架采用牌號為Q235A的碳素結構鋼，表面熱浸鍍鋅防腐，技術要求應

51、符合TB/T2073-98中2級鍍鋅標準。（3）償繩采用直徑為8.75mm的柔軟性能好的牌號0Cr18Ni9的奧氏體不銹鋼絲繩。整繩拉斷力54kN。鋼絲繩結構為8T（1+6，6+12）+7（1+6+12）。（4）補償繩用楔形線夾采用鑄鋼，牌號為ZG270-500。（5）棘輪軸采用45鋼機加工制造，螺栓銷采用0Cr18Ni9,螺母、墊圈、開口銷采用1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼。性能等級滿足A2-70（GB/T3098.6-2000）級要求。4.5.3 制造工藝棘輪本體采用金屬模低壓鑄造；棘輪框架采用焊接及機械加工制造；棘輪軸采用45鋼機加工制造；平衡輪采用精密鑄造；雙耳楔型線夾采用金屬模精密鑄造

52、而成。第5章 棘輪補償裝置使用問題分析及對策棘輪補償作為電氣化鐵路補償裝置中的一種，以其具有的占用空間少、轉動靈活、傳動 效率高、防腐性能好，使用壽命長、斷線制動、縮小事故范圍等優(yōu)點，而在高速鐵路、客運 專線得到廣泛應用，但普鐵特殊地段也得到越來越廣泛的應用。5.1 補償繩偏磨問題5.1.1 補償繩偏磨現(xiàn)象（1）棘輪本體不垂直，小輪補償繩與大輪齒牙發(fā)生摩擦（見圖5-1）。圖5-1 小輪補償繩與大輪齒牙發(fā)生摩擦（2）棘輪本體不垂直，大輪補償繩與本體齒牙出現(xiàn)相互摩擦（見圖5-2）圖5-2 大輪補償繩與本體齒牙出現(xiàn)相互摩擦5.1.2 引發(fā)后果補償裝置補償繩出現(xiàn)與棘輪齒牙相摩擦，如得不到及時整治處理，

53、導致補償繩本體出現(xiàn)明顯損傷，發(fā)生斷股、散股，易引發(fā)斷裂而導致接觸懸掛塌網(wǎng)事故。5.1.3 原因分析（1）棘輪補償?shù)鬃軜嫶嬖谌毕荩惭b后無法達到水平垂直狀態(tài)。（2）棘輪底座各部連接螺栓緊固力矩不達標，運行中底座出現(xiàn)歪斜。（3）棘輪旋轉底座豎軸調整螺栓未調整禁錮到位，造成棘輪受力后出現(xiàn)偏斜。（4）棘輪安裝過程中及與接觸懸掛連接受力后，施工人員未對棘輪垂直度利用水平尺進行驗測調整，造成棘輪偏倒值超出產(chǎn)品安裝使用說明書中規(guī)定的棘輪偏倒值a5mm的要求(見圖5-3)。 a.正確 b.不正確圖5-3 棘輪安裝狀態(tài)圖（5）棘輪補償繩在線槽內出現(xiàn)不規(guī)則性纏繞，補償繩靠近一邊側纏繞時，容易發(fā)生與輪 齒相磨現(xiàn)象

54、。5.1.4 整改和解決措施（1）檢查棘輪補償?shù)鬃軜嫿卿?，如存在明顯扭曲變形情況應立即更換，并利用水平尺4測量底座是否水平。（2）調整棘輪旋轉底座豎軸調整螺栓，將水平尺緊貼在小輪端面，檢測垂直度，棘輪調整到位后，禁錮豎軸螺栓。（3）棘輪在安裝時或調整后，作業(yè)人員要利用水平尺測量棘輪中心線應保持垂直，棘輪 偏倒值嚴格控制在5mm以內。（4）線槽內補償繩纏繞排列不規(guī)則時，應及時進行調整，將補償繩進行撥移，使之自然 順暢纏繞。5.2 補償繩扭絞問題5.2.1 扭絞現(xiàn)象補償繩扭絞現(xiàn)象是指因為平衡輪的不水平，造成補償繩出現(xiàn)旋轉甚至相互扭絞（見圖5-4）。圖5-4 平衡輪不水平、補償繩出現(xiàn)旋轉相互扭絞5.2.2 引發(fā)后果補償裝置出現(xiàn)平衡輪不水平、補償繩出現(xiàn)旋轉相互扭絞情況時，如未及時處理，將導致補償繩從平衡輪槽內脫出或因補償繩