关于接触网弹簧补偿装置失效问题整治的方案论述

关于接触网弹簧补偿装置失效问题整治的方案论述

高立军

中国铁路西安局集团有限公司-概预算审查所

摘要：包西铁路通道大保当至张桥段既有线改造及新建工程，其隧道内接触网终端补偿均采用了恒张力涡卷弹簧装置，2011年至今，在运营期间发生多起因弹簧补偿装置失效引发的弓网故障，给铁路运输带来极大安全隐患。同年，原铁道部运输局供电部曾组织接触网零部件检验站、西安局供电处、设计院、施工单位和相关设备厂家，召开了包西铁路用接触网弹簧补偿装置专题分析会，要求各部门高度重视此问题并积极解决，对当前弹补应用状态加强巡视，我局也陆续进行了加固处理。经10年的运营经验及状态分析可知，加固不能一劳永逸，因此，采取了现场天窗观测，系统监测及样本空间数据积累及技术调查等手段，对接触网的终端弹补进行替代技术实施，并提出局部新技术、新工艺、新材料、新设备等四新技术活动，以提升运维效率，提高接触网系统服役性能。

关键词：接触网；弹簧补偿；滑轮补偿；导向式坠砣限制架。

1、概述

包西铁路是中国十三个大型煤炭基地中陕北、黄陇煤田煤运的重要通道，其中大保当至张桥段工程部分新建工程地处黄土高原梁沟壑区，隧道为湿陷性黄土特殊地质，水平岩层坍塌的危险几率极高，为避免此类重大灾害发生，2008年5月原铁道部工程设计鉴定中心下发“关于包西铁路通道大保当至张桥段隧道执行新规定的复函”（鉴桥隧【2008】120号）文件，其中第五条要求，“隧道内接触网下锚处断面按不增加开挖、局部降低接触网结构高度设计”。因此，为保障顺利开通，接触网的终端锚固采用不占绝缘通道的涡卷弹簧补偿装置作为接触网温度补偿。

2012年以来，包西线发生多起补偿装置失效、中心锚结故障引起的弓网事故，2022年5月20日国铁集团召开接触网安全专题分析会要求重点对补偿装置、中锚状态进行专项检查维护，因此弹簧补偿装置失效问题整治十分迫切，也非常必要。

2、故障分析

包西线双线隧道内及部分露天区段共计216个锚段接触网下锚形式采用弹簧补偿装置，其中隧道内638台、隧道外226台共计864台弹簧补偿装置均为2010年12月上网使用，生产厂家为扬州东方吊架有限公司。2012年以来，陆续出现弹簧补偿装置失效引起的中心锚结辅助绳松弛侵入受电弓包络线、中锚处定位器坡度不足、局部导高不平顺、拉弧等问题，经拆解发现弹簧补偿装置内部弹簧断裂，存在严重安全隐患。目前采取在弹簧补偿装置上设置加固钢丝绳的方式防止接触网线索断线，每年春秋两季需人工调节钢丝绳长度及中心锚结辅助绳弛度。包西线8个设备管理工区弹簧补偿装置维护调整任务量大、负担重，同时影响其他设备周期性检修兑现。

3、 弹簧补偿装置失效问题整治的必要性

包西铁路以煤炭运输为主、客货兼顾，是连接京包、包兰、西康、陇海等重要干线的一条大能力铁路运输通道，在西部乃至全国铁路网建设中具有举足轻重的地位，同时也是陕北能源化工产品外运的主要通道。为消除设备安全隐患，提高接触网整体可靠性、稳定性，保障包西线线路运营安全，节约设备维护精力，提高货物运输效率，进一步提质增效，有必要对管内包西铁路蒲城东至延安区间接触网弹簧补偿装置进行更新。

4、方案论证

4.1既有弹簧补偿装置换新方案

经了解，扬州东方吊架有限公司弹簧补偿装置已停产，且弹簧补偿装置属于特殊专用产品，无具体统一的制造标准，其他厂家生产的弹簧补偿装置外形尺寸与包西线既有弹簧补偿装置不一致，既有锚臂肩架不能通用，如更新需同步改造既有隧道下锚锚臂，改造工程量大、周期长，施工难度高。截止目前仍无厂家取得弹簧补偿装置CRCC认证，设备采购受限制，项目无法按照正常流程推进，故更换新弹簧补偿装置方案暂不具备实施条件。

4.2既有弹簧补偿装置更换为滑轮补偿装置方案

通过实地勘查及分析影像资料等形式，发现管内包西线延安至蒲城东双线隧道断面大、隧道工况好，基本轮廓接近高铁双线隧道标准，结合西成、银西等高铁双线隧道接触网滑轮补偿装置下锚实例及成熟经验成果，产生新的整治设想，即：将管内包西线隧道内弹簧补偿装置更换为滑轮补偿装置下锚。滑轮补偿装置相比弹簧补偿装置具有结构简单、稳定性好、安装维护方便、投资造价低等显著优点。

经过查阅既有包西线相关竣工图、现场调研及测量资料得知，包西线双线隧道设计正常断面净空高度为8150mm，双线隧道内标准断面采用《时速200公里客货共线电化铁路双线隧道复合衬砌》包西施隧参102-01图，现场勘察有曲线加宽加高，与现场实测8232mm基本一致。

图1  包西铁路双线隧道断面

考虑到包西线建设时隧道断面未预留接触网下锚位置，如下锚形式改用滑轮补偿装置，则必须占用下锚处部分救援通道空间。经查阅设计文件，时速200公里的客货共线铁路隧道内的救援通道有效宽度1250mm，现场实测值为1350mm，根据《铁路隧道防灾疏散救援工程设计》规范（TB 10020-2017）中4.6.2规定预留至少750mm宽度，现场允许占用宽度为600mm，满足隧道坠砣串及隧道限制架安装需求，因此包西线双线隧道基本具备改用滑轮补偿装置的条件。

5、 整治方案

根据现场调查、特殊设计、图纸模拟放样结果，将包西线隧道内外既有弹簧补偿装置下锚更换为滑轮补偿装置下锚形式。具体整治方案为隧道内采用“1:3滑轮补偿组+隧道用铁坠砣串+隧道壁导向轮+T型限界架”滑轮补偿装置下锚形式；隧道外采用“1:3补偿滑轮组+复合坠砣串+普通限界架”滑轮补偿装置下锚形式；车站内两线间小限界钢构框架柱采用“1:3补偿滑轮组+小半径圆坠砣串+四杆式限制架”滑轮补偿装置下锚形式。整治后隧道内的下锚补偿装置尽量少占用救援通道，设备在安装时充分考虑线间距的因素，保证满足基本建筑限界要求。

图3  包西铁路双线隧道内滑轮补偿安装示意图

6 、结论

综上，管内包西线接触网弹簧补偿装置更换为滑轮补偿装置下锚整治方案，技术上是可行的。经济上本整治方案投资估算1618万元，相比更换新弹簧补偿装置方案投资估算3024万元，节省投资46.5%，本整治方案在技术及经济上均可行。2022年9月包西线接触网弹簧补偿装置更新改造项目已批复，目前项目正在具体实施中，计划2023年5月31日前完成管内包西线864台弹簧补偿装置更换工作。

参考文献：

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