接触网正定位管防风支撑的分析与计算

摘 要 通过对朔黄线接触网正定位管防风支撑脱落引发打弓的故障分析，核对定位管支撑零件安装标准和检修标准，对定位管防风支撑的长度计算，以及防风支撑卡子的安装提出建议。

关键词 正定位管支撑；分析；计算

中图分类号 U22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）106-0220-03

0 引言

定位管防风支撑在支柱装配中起固定定位管的作用，如果正定位管防风支撑发生断裂或脱落，就会造成定位管低头，定位器不能正常工作，导致电力机车通过时，定位管或定位器打弓，造成弓网故障，影响行车运输。

本文通过分析接触网正定位定位管防风支撑脱落引发的弓网故障。对接触网在施工和日常检修中定位管防风支撑长度的计算，以及防风支撑卡子的安装提出合理化建议，以实现接触网设备的美观化和标准化。

1 案例分析

1.1 事故概况

2013年4月8日11：16， S4041次万吨列车运行至三汲—西柏坡区间下行，重控机车左侧后弓被接触网打弓，列车停于K249+900处，11：22升前弓运行。

如图1所示，从机车顶部监控视频截图中可以看到，西柏坡—三汲区间下行接触网431#支柱定位管防风支撑卡子从定位管前端脱落后，在机车受电弓的抬升下，造成了定位器打碰受电弓左侧弓角。

1.2 存在问题

通过此次事故，调查发现现场设备具有以下几个特点：

1）西柏坡—三汲区间下行接触网431#支柱为正定位，定位管卡子在定位管上露头不足20mm。

朔黄线接触网很多正定位，定位管支撑卡子在定位管上露头不标准，有多有少。多的大于200 mm，少的甚至不足20mm；

2）如图4所示，根据现场实物痕迹判断，西-三区间接触网431#支柱定位管上定位管支撑卡子与定位管紧固不到位，卡子周边与定位管存在缝隙和松动；

3）正定位和反定位所用的定位管支撑卡子结构不同；

4）现场定位管支撑采用的长度没有根据侧面限界、平腕臂、斜腕臂和定位管的长度进行详细分型，而是采用了统一型号。正定位统一使用410型 ，反定位采用510 型。导致安装后，定位管支撑与定位管和斜腕臂形成的三角形千差万别，极不美观标准。

1.3 问题分析

1）定位管支撑卡子在定位管上露头应留有一定的裕度，但应该露头多少，铁运[2007]69号《接触网运行检修规程》对此并没有明确规定。《铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》（TB10421-2003）只对用斜拉线固定的定位管进行了规定，表明“定位管的斜拉线顺值，定位管外露部分大于100mm”。没有对用防风支撑固定的定位管进行相应的规定。根据工作经验该露头在100mm～150 mm范围内比较符合实用要求，并且较为美观；

2）定位管支撑卡子螺栓未紧固到位是这起故障的检修原因。但是由于定位管防风支撑卡子采用∪型弯曲工艺制作（如图5所示），只有一处螺栓可以进行紧固。制造时一旦存在工艺误差，就会造成定位管卡子内径与定位管外径不匹配，形成间隙和松动，无法达到紧固定位管的目的。在长期的机车震动和冲击下，定位管卡子逐渐沿定位管向外松动，若日常巡视和检修不到位，在恶劣气候条件下（如大风天气），极易形成脱落。

而反定位防风支撑卡子采用两块抱箍对合的方式（如图6所示），上下有两处螺栓可以紧固。就算制造时存在工艺误差，定位防风支撑卡子与定位管口径不十分密贴，也可以通过上下部的螺栓进行紧固，达到紧固定位管的目的；

3）定位管的选用和安装应根据不同侧面限界、曲线半径、外轨超高、拉出值等因素，精确计算确定。安装时应根据侧面限界确保定位管水平，使定位管防风支撑在定位管上露头达到100mm～150 mm的要求，同时使定位管防风支撑与斜腕臂的形成夹角，应尽量按近90°。这样就需要定位管支撑在制作和安装时进行详细分型，针对不同长度的平腕臂、斜腕臂以及定位管，采用不同型号的定位管防风支撑，以确保接触网整体标准化和美观化。

2 定位管防风支撑的设计

2.1 定位管防风支撑的选择

2.1.1 定位管防风支撑的标准

《电气化铁路接触网零部件》（TB/T 2075.3～2075.23—2010）中明确G型及L型定位管支撑中的支撑管详见TB/T 2075.1～2075.23—2010中的有关规定。这样就说明定位管防风支撑和腕臂防风支撑在外形、制作工艺及技术要求方面基本相同。如图7所示G型支撑要求其支撑单耳采用金属模锻工艺或者焊接工艺制造，支撑管与单耳采用压接或者焊接工艺组焊加工。采用焊接工艺时，支撑管与单耳焊接后整体进行2级热浸镀锌。支撑的拉伸破坏荷重不小于12KN。

1-单耳 2-支撑管

图7 G型支撑（压接）示意图

标准中对于支撑的长度L（mm）没有具体的说明，根据工程具体项目确定。这样，在施工过程中就需要根据不同的侧面限界、腕臂和定位管，以及防风支撑与斜腕臂形成的90°夹角，来计算支撑管的长度。而不应该不管现场实际，统一使用同一种长度的定位管支撑。

2.1.2 定位管防风支撑的计算

定位管防风支撑的计算，涉及到平腕臂、斜腕臂以及定位管的计算。这些计算所需的数据，我们可以从接触网平面图、安装

图以及现场测量得到，在此不再累述。

如图8所示，在施工安装时斜腕臂、防风支撑和定位管形成一个三角形，一般定位管防风支撑与斜腕臂的形成夹角，应尽量按近90°，其中角α为定位管与斜腕臂形成的夹角，β为斜腕臂和平腕臂形成的夹角。由于安装时要求定位管和平腕臂尽可能保持水平，所以角α约等于角β。该角度在实际施工时可以测量得到，也可以通过计算平腕臂、斜腕臂形成的大三角形计算得到。

在图8中，我们可以看到，计算出A和B的长度，就可以计算出角β。

已知测量数据有：支柱侧面限界CX、线路超高h、支柱斜率&、上底座高度Hs、上下底座间距h1、套管双耳距承力索座长度L2、腕臂露头L3、定位管露头L4；

已知材料数据有：底座长度L1、套管双耳扣料长Y1、套管铰环扣料长Y2、定位管防风支撑卡子扣料长为T，宽为W。

以朔黄线中间柱正定位（直线区段）为例：

测量数据取平腕臂和斜腕臂绝缘子长度750 mm、导线高度6000 mm、上底座高度Hs为7170 mm、上下底座距离h1为1800 mm、套管双耳至承力索座距离L2为300 mm、平腕臂在承力索座处外露头L3为200 mm、定位管露头L4为100 mm、支柱倾斜率&为0.024，支柱侧面限界CX为2500～3200 mm八个数值。

材料数据取上底座长度L1为200 mm、套管双耳扣料长Y1为60 mm、套管铰环扣料长Y2为80 mm、定位管防风支撑卡子扣料长T为40 mm、宽W为40 mm。

根据相关公式可以确定不同侧面限界时，平腕臂、斜腕臂以及定位管长度，并对照接触网零件图按表1所示进行取值。

这样根据本文提供的定位管防风支撑长度计算公式就可以计算出不同侧面限界下，采用不同的腕臂和定位管所对应的防风支撑长度。同时为了施工和安装方便，防风支撑的安装长度选取计算值的最大整数值。例如：防风支撑计算长度为260.8mm，则安装长度取270mm，见表1。

2.2 定位管防风支撑卡子选用

在《电气化铁路接触网零部件》（TB/T2075.3～2075.23-2010）中明确规定定位管防风支撑卡子可以参照腕臂支撑卡子来制造和使用。定位管支撑卡子内径应该与所采用的定位管外径相匹配。

2.2.1支撑卡子标准件

根据腕臂支撑装置，我们看到腕臂支撑的零件图中腕臂支撑管卡子的外形结构如图9所示。

1-主抱箍 2-副抱箍 3-螺栓 4-螺母5-平垫圈 6-弹簧垫圈 7-螺栓销8-开口销

图9 支撑管卡子外形图

2.2.2材料和性能要求

支撑管卡子的的主、副抱箍均按GB/T700—2006，采用Q235A的碳素结构钢。支撑管卡子螺栓紧固力矩为44N·m～56 N·m。支撑管卡子最大水平工作荷重为3.0KN，最大垂直工作荷重3.0KN，滑动荷重不小于4.9KN，最大破环荷重为9.0KN，最大垂直破环荷重为9.0KN。

3 结论

通过定位管防风支撑的计算，我们发现朔黄线所采用的正定位管防风支撑长度无法满足不同侧面限界和定位管正常情况下的使用标准，应该根据安装实际和侧面限界、腕臂以及定位管的长度，分型使用不同长度的定位管支撑。同时建议将U型定位管卡子换成内径等于或略小于定位管外径的双抱箍形式，以保证安装时，双抱箍的紧合程度。

设备的标准化和通用性是发展的必然趋势，随着社会科技的进步，高速铁路、重载铁路的飞速发展，铁路上应用的新材料、新工艺层出不穷。面对既有设备，我们应积极应对，淘汰落后工艺，探索新的标准。建议国内新建或改扩建电气化铁路按照技术标准更换相应的零部件，以使设备达到外美内实，为设备标准化奠定基础。同时杜绝类似的事故发生，确保铁路运输的安全。

参考文献

[1]电气化铁路接触网零部件（TB/T2075.1～2075.23-2010）第1部分：腕臂支撑装置.中国铁道出版社，2010： 16-17.

[2]铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准（TB10421-2003）.中国铁道出版社，2004 ：83.

[3]张道俊，张韬.接触网运营检修与管理[M].中国铁道出版社，2006：46-56.

推荐访问:防风 支撑 定位 接触 计算