城市轨道交通柔性接触网棘轮补偿装置问题分析及对策

城市轨道交通柔性接触网棘轮补偿装置问题分析及对策

张虎

陕西城际铁路有限公司 陕西省西安市 710000

摘要：本文主要对城市轨道交通柔性接触网棘轮补偿装置在日常使用维护中，存在的问题进行分析，并提出了相应的应对措施，为棘轮补偿装置的安装及日常检修提供一定的参考。

关键词：城市轨道交通；柔性接触网；棘轮补偿装置

引言：在城市轨道交通系统中，柔性接触网主要用于地面线、高架线、车辆段及停车场等场所。接触网补偿装置，又称张力自动补偿器，它装设在架空柔性接触网锚段线索的末端，能自动补偿承力索或接触线在温度变化时伸缩产生的张力变化，使承力索、接触线在温度变化时保持其张力不变。常见的补偿装置有滑轮补偿、棘轮补偿、鼓轮补偿、弹簧补偿、液压补偿等。目前新建的城市轨道交通柔性接触网主要采用的是棘轮补偿。棘轮补偿装置具有断线制动功能，正常工作状态下，棘齿与制动卡块之间有一定的间隙，棘轮可以自由转动；当线索断裂后，棘轮和坠砣在重力作用下迅速下落（棘轮制动时间不超过200ms），棘轮卡在制动卡块上，坠砣下落不大于200mm，从而可以有效防止坠砣下落、缩小事故范围。但在运行过程中，也存在补偿绳偏磨、棘轮转动不灵活、平衡轮偏斜角度过大等问题，存在供电安全隐患。因此，有必要对棘轮补偿装置在运行中存在的一些问题进行分析，并制定应对措施，为棘轮补偿装置的安装及日常检修提供一定的参考。

1、棘轮补偿装置结构组成

棘轮补偿装置由棘轮本体、棘轮底座、棘轮连接架、平衡轮、补偿绳、坠砣限制架及双耳楔形线夹等组成。

2、棘轮补偿装置问题分析及应对措施

2.1补偿绳磨损类型问题

2.1.1常见补偿绳磨损类型问题表现形式

1. 补偿绳在轮上走偏，相互重叠挤压，可能造成补偿绳磨棘轮壁或齿，补偿绳重叠严重的还可能造成补偿绳以制动卡快相磨。

2. 大轮补偿绳与大轮轮齿摩擦。

3. 小轮补偿绳与大轮轮齿摩擦。

2.1.2原因分析

1. 补偿绳走偏、重叠一般原因是棘轮安装偏斜不垂直，轮体平面与补偿

绳之间产生夹角，随着温度变化，棘轮转动就会引起补偿绳走偏、重叠。当然也不排除在安装时补偿绳缠绕过程中没有排列整齐的原因。

2. 大、小轮补偿绳与轮齿摩擦的主要原因是棘轮底座角钢安装不水平，

造成棘轮偏斜不垂直，导致补偿绳与大轮轮齿摩擦，影响补偿轮转动，同时也可能造成补偿绳受损断股。小轮补偿绳与大轮轮齿摩擦还有一种可能是由于棘轮上下底座安装距离过近，造成棘轮不能在水平方向自由摆动，棘轮在水平方向与小轮补偿绳受力方向形成夹角，就可能造成小轮补偿绳与大轮轮齿摩擦。

2.1.3应对措施

严把施工质量关，棘轮轮体安装必须垂直，用水平尺进行复核，有细微偏差时可通过竖轴和棘轮底座本体上的调节板进行细调，使其保持垂直状态，确认棘轮可以在水平垂直方向灵活摆动。在补偿绳缠绕过程中，应当理顺补偿绳与轮体之间的缠绕关系，使其正确入槽，防止补偿绳走偏重叠。

2.2坠砣卡滞问题

2.2.1坠砣卡滞问题主要表现形式

（1）坠砣限制管不垂直，造成坠砣卡滞。

（2）坠砣杆弯曲，造成坠砣卡滞。

（3）其他设备侵入坠砣升降空间范围，例如坠砣限制架角钢、支柱基础帽、电缆遮阳罩角钢等，都可能影响坠砣正常升降。

2.2.2原因分析

（1）在安装坠砣限制架过程中，限制管没有安装垂直，或者限制管弯曲变形，引起坠砣抱箍与限制管摩擦力过大，造成坠砣卡滞。

（2）在施工过程中造成坠砣杆弯曲变形，导致坠砣重心偏移，引起坠砣抱箍与限制管摩擦，造成坠砣卡滞。

（3）未考虑坠砣的升降空间范围，造成外部因素影响坠砣正常升降。

2.2.3应对措施

在施工过程中要检查限制管、坠砣杆状态，确认其无变形弯曲，坠砣杆要垂直安装，保持与坠砣补偿绳平行，调整坠砣抱箍，确保抱箍卡环在限制管上下运动顺畅无阻碍。充分考虑坠砣在极限温度下的运动空间范围，包括抱箍卡环在限制管的行程，确保坠砣在极限温度下的运动空间内无其他阻碍因素。

2.3平衡轮偏斜问题

2.3.1平衡轮偏斜主要表现形式

平衡轮偏斜问题是在日常检修棘轮补偿装置过程中经常发现的问题，如果偏角在15°以内，属于合格范围，不需要调整，如果大于15°，严重的甚至发生补偿绳拧绞情况则需要调整。

2.3.2原因分析

（1）安装终端线夹时导线线面不正，悬挂调整时调整线面后，导致平衡轮偏斜甚至造成补偿绳拧绞。

（2）在棘轮补偿绳缠绕时，没有将补偿绳应力释放。

2.3.3应对措施

（1）可以通过旋转平衡轮球头挂环方向，如果仍然偏斜，可以通过重新安装接触线终端线夹，调整线面，使平衡轮达到水平。

（2）补偿绳应力原因造成的，可以将棘轮卸载，将补偿绳应力完全释放后重新缠绕。

2.4制动卡块间隙问题

2.4.1制动卡快间隙问题主要表现形式

为了使棘轮在正常情况下正常转动，在断线情况下又能有效制动，经过实验计算，不同厂家的棘轮补偿装置都要严格的制动卡块间隙标准，目前常见的棘轮补偿装置制动卡块间隙为15-20mm，如果间隙过大或过小都可能会影响其正常工作和制动效果。

2.4.2原因分析

在安装过程中，测量方法不对，造成测量不准确，导致制动卡块间隙超标。

2.4.3应对措施

严把施工质量，按照设计标准施工检修，一旦发现制动卡块间隙超标，可以通过制动卡块调节螺栓进行调整，使其达到标准状态。

2.5补偿绳缠绕圈数问题

2.5.1补偿绳缠绕圈数问题主要表现形式

补偿绳在棘轮大轮、小轮上的缠绕圈数应遵循以下原则：大轮最少缠绕半圈，最多缠绕三圈半；小轮最少缠绕半圈，最多缠绕三圈半，如果超出这个范围就可能影响棘轮正常工作。

2.5.2原因分析

在安装棘轮补偿装置时，未根据设计坠砣曲线，调整好初始缠绕圈数。大轮和小轮补偿绳缠绕圈数之和是固定的，一般为4.25，平均温度时，如果大轮补偿绳缠绕圈数超过设计要求，小轮补偿绳缠绕圈数则会低于设计要求，当气温降低超过临界温度时，大轮补偿绳可能会超出绳槽，引起补偿绳相互叠压，补偿效率降低甚至出现补偿绳脱出槽道，小轮补偿绳则可能全部拉出，出现硬锚；平均温度时，大轮补偿绳缠绕圈数低于设计要求，气温升高超过临界温度时，大轮补偿绳全部拉出造成补偿失效，小轮补偿绳则会满出槽道。

2.5.3应对措施

棘轮预配前按要求在大轮上标出承力索或接触线使用位置。根据使用位置按补偿绳长度计算预配，并严格控制计算长度。缠绕圈数根据设计给定的安装曲线值及预配时的现场温度控制。起锚时按实际温度及设计给定的安装曲线控制大轮和小轮上的缠绕圈数，并做临时硬锚处理。落锚时按实际温度及安装曲线确定大轮和小轮上的缠绕圈数，并根据经验值确定落锚的断线位置。锚段调整结束后，安装绝缘子过程中根据当时气温，采用钢卷尺对绝缘子长度及断线位置进行调整，确保大轮和小轮上的补偿绳缠绕圈数符合设计要求。

2.6特殊原因短接下锚绝缘子造成跳闸问题

此类问题比较特殊也比较少见，例如蛇、外部导电异物跨越下锚绝缘子，造成短路跳闸，如果发生此类故障，短路电流由平衡轮及与小轮缠绕的补偿绳流向接地体，此时必须检查补偿装置状态，特别注意检查补偿绳，由于补偿绳的电阻较大，很可能存在短路电流烧伤补偿绳的情况，一旦烧伤必须及时跟换。

结束语：

综上所述，为了有效的降低棘轮补偿装置的事故概率，提高相应问题的应对水平，确保城市轨道交通供电系统能够有序运行，必须提高对棘轮补偿装置的重视程度，加强这一方面的研究与分析，积极学习相关的先进技术，不断在实践过程中总结经验，针对棘轮补偿装置经常会出现的故障类型进行深入的分析，并及时的采取科学有效的应对措施，避免各类安全风险的发生，在最大程度上提升城市轨道交通供电系统的安全性与可靠性，从而确保地铁能够安全运营，为城市轨道交通运营提供强有力的能源保障，促进城市轨道交通工程建设的健康发展。

参考文献：

[1]张桂林.城市轨道交通接触网[M].成都：西南交通大学出版，2021.6.

[2]高速铁路接触网技术/中国铁路总公司编著[M].北京：中国铁道出版社，2014.6.

[3]宝鸡保德利棘轮及滑轮安装使用说明.宝鸡保德利电气设备有限责任公司.

[4]汉和飞轮棘轮补偿装置安装使用说明.汉和飞轮（北京）电气化有限公司.