探析高铁接触网转换柱承力索拉出值偏差原因分析及改进

探析高铁接触网转换柱承力索拉出值偏差原因分析及改进

杜建华

中铁建电气化局集团南方工程有限公司电气化分公司 430074

摘要：我国高速铁路运行速度不断提升，高速铁路接触网结构复杂。高速铁路接触网系统的承力索在承力索的拉出值和接触网承力索拉出值存在偏差，对高速铁路运行安全造成一定的影响。本文在分析高速铁路接触网系统的承力索拉出值和接触网拉出值偏差原因的基础上，提出了改进措施，旨在进一步提升我国高铁系统承力索拉出值和接触网拉出值的准确性，从而为高铁系统运行安全提供保障。

关键词：高铁；承力索拉出值；接触网

引言：随着我国经济不断发展，高铁在国民经济发展过程中发挥了重要作用，为进一步提升我国高铁系统的运行安全提供了有力保障。但是在列车运行过程中，高速铁路接触网系统需要进行大量的检测和维护工作，这就导致高铁的接触网转换柱承力索拉出值出现偏差。

1. 高铁接触网转换柱承力索作用

高铁接触网转换柱在接触网系统中扮演着重要的角色，其承担着以下几个方面的作用：

1.承载作用：转换柱作为接触网与牵引系统之间的连接点，承受着由列车牵引系统产生的索拉力。它通过支撑和分散承载力，使得接触网能够稳定地传递载荷至接触线，保证列车正常行驶。

2.调整作用：转换柱的高度可以根据具体情况进行调整，以平衡接触网的张力，保持接触线垂直并保证正常接触网的线高。通过调整转换柱的高度，可以确保接触线与受电弓之间的恰当接触，提高供电效率和列车行驶的平稳性。

3.导向作用：转换柱在接触网系统中起到了导向作用，确保接触线在一定的轨道范围内运动，避免偏离轨道或碰撞其他物体。它通过支撑和限制接触线的运动，确保列车在高速行驶过程中的稳定性和安全性。

4.绝缘作用：转换柱通常采用绝缘材料制成，具有良好的绝缘性能。它在接触网系统中起到隔离导电部件的作用，防止漏电和短路现象的发生，保证电力供应的安全性和可靠性。

2. 高铁接触网转换柱承力索拉出值偏差原因分析与改进措施

2.1承力索拉出值和接触网拉出值

承力索是在接触网悬挂点处，为保证列车运行速度，提高列车运行安全性和稳定性而设置的。在列车运行过程中，承力索能够对受电弓、接触线进行支撑，同时还能够提供一定的牵引力。而在列车运行过程中，为了使受电弓和接触线保持良好的接触关系，需要保证承力索的拉出值和接触网的拉出值满足要求。在我国高铁运营过程中，一般是采用承力索作为接触网受电弓悬挂点，而不是采用受电弓悬挂点作为承力索悬挂点[1]。因此，相关部门必须加强对承力索拉出值和接触网拉出值的分析和研究，及时发现其中存在的问题并采取相应措施加以解决。

2.2偏差原因分析

承力索的拉出值是指接触网系统承力索的拉出值，其主要是在列车运行过程中对列车的运行速度进行调整，进而为接触网系统提供可靠的牵引力，从而保证列车能够平稳地运行。在日常接触网系统检查过程中，主要是通过测量承力索拉出值来了解承力索的使用情况，进而对接触网系统进行维护。从现场运行情况来看，牵引网系统的承力索拉出值和接触网系统的拉出值存在一定偏差，影响了高速铁路运行安全。转换柱承力索拉出值的偏差可能是由于材料的质量问题所导致。

例如，转换柱的材料强度不足或存在缺陷，会导致索拉出值偏大或偏小。

转换柱的设计参数可能与实际使用情况存在差距，导致承力索拉出值偏差。例如，设计参数中考虑不充分或过于保守，无法准确反映实际使用条件，导致索拉出值偏离预期。

高铁接触网转换柱承力索拉出值的偏差可能与支柱斜率和支柱扭曲相关。支柱在施工过程中，可能由于土质不均匀或地基处理不当，导致支柱倾斜，从而影响承力索拉出值的精确测量。施工过程中，支柱的安装和固定可能存在操作不当，例如施工人员未能垂直安装支柱或固定不牢固，导致支柱倾斜。

支柱扭曲问题是支柱材料的质量可能存在问题，例如材料强度不足或存在缺陷，导致支柱在承受索拉力时发生扭曲。高铁线路运行过程中，由于列车运行产生的空气动力加载可能会对支柱造成侧向扭曲力，导致支柱发生扭曲变形。

转换柱的施工工艺可能存在问题，导致承力索拉出值的偏差。例如，施工过程中未能控制好索拉力的施加和调整，或者在固定柱体时存在固定不牢固的情况，都可能导致索拉出值的偏差。在某高铁项目，其转换柱承力索拉出值的数据如表。

表1转换柱承力索拉出值偏差

通过对比设计索拉力和实测索拉力，可以看出转换柱承力索拉出值存在一定的偏差。根据具体情况，结合上述可能的原因，可以进行进一步的分析和调整，以确保转换柱的承力索拉出值符合设计要求。

2.3改进措施

目前，我国高速铁路运营速度不断提升，对我国铁路运输能力提出了更高要求。因此，在高速铁路运营过程中，需要对高铁运行速度进行严格控制。例如，当高速铁路运行速度超过400km/h时，其运行速度控制指标需要达到400km/h以上。因此，为了保证高速铁路运营过程中承力索的拉出值和接触网的拉出值具有较高的准确性，需要采取有效措施对承力索和接触网拉出值偏差进行控制。

首先根据转换柱的材料性质和几何参数，计算出在实际加载下该材料的变形力。这可以通过应力-应变关系来计算，其中应变可以由初始测量参数和弹性模量推导得到。之后根据材料的力学性质和实测数据，计算并修正弹性模量。弹性模量表示了材料对外界力的响应能力，在计算材料变形力时是一个重要的参数。根据修正后的弹性模量和计算的材料变形力，重新计算并修正原始测量参数[2]。这样可以得到更准确的承力索拉出值。

在本文某高铁转换柱的改进中，设计索拉力为1000kN，实测索拉力为980kN，该转换柱的材料为钢材，其弹性模量为200GPa（200000MPa）。

首先，根据实测索拉力和设计索拉力的偏差，计算出材料的变形力。假设变形力为δF，可以计算出δF=实测索拉力-设计索拉力=980kN-1000kN=-20kN。

然后，根据材料的弹性模量修正原始测量参数。根据应力-应变关系，可以得到ε=δF/(A*E)，其中ε为应变，A为转换柱的横截面积，E为修正后的弹性模量。假设转换柱的横截面积为100cm²，则

ε=-20kN/(100cm²*200000MPa)=-0.001。

最后，根据修正后的弹性模量和计算得到的应变，重新计算和修正原始测量参数。例如，可以计算修正后的设计索拉力为：修正后的设计索拉力=设计索拉力+δF=1000kN-20kN=980kN。

通过以上计算和修正，可以得到更准确的承力索拉出值，从而改正转换柱承力索拉出值的偏差。

2.5效果验证

在改进措施实施之后，通过对接触网承力索进行检测，发现承力索拉出值和接触网拉出值均达到了标准要求。经过分析可知，采用改进措施之后，承力索在设计之初就已经考虑到了拉出值偏差问题，因此可以有效减少接触网在运行过程中的安全隐患。因此可以看出，在高铁接触网系统运行过程中，通过采用改进措施可以有效提升承力索拉出值和接触网拉出值的准确性，从而为高铁系统安全运行提供有力保障。此外，通过对高铁接触网系统进行改进，可以有效减少设备故障隐患，降低设备故障率，从而为我国高速铁路发展提供有力保障。

结语：综上所述，要想提升我国高铁系统运行安全，需要对高铁接触网系统进行不断的改进，通过对承力索拉出值和接触网拉出值进行调整，来提升我国高铁系统运行的安全性。因此，需要保证接触网转换柱、拉线等的拉出值与承力索保持一致，保证我国高铁系统运行过程中承力索拉出值和接触网拉出值的准确性。

参考文献：

[1]李安政.高铁接触网转换柱承力索拉出值偏差原因分析及改进[J].电气化铁道,2021,32(02):71-72+95.

[2]张家玮.高速接触网吊弦载荷及疲劳失效行为研究[D].西南交通大学,2022.