太焦线隧道接触网吊弦折断问题分析及防治对策

太焦线隧道接触网吊弦折断问题分析及防治对策
发布时间：2022-06-22T07:26:08.419Z 来源：《当代电力文化》2022年2月第4期作者：田辉
[导读] 接触网作为列车牵引供电系统中的重要组成部分，负责直接与机车受电弓接触，完成输送电能任务，而田辉
新乡供电段晋城供电车间山西省晋城市 048000
【摘要】接触网作为列车牵引供电系统中的重要组成部分，负责直接与机车受电弓接触，完成输送电能任务，而吊弦是接触网中连接接触线与承力索的关键零部位。

良好的柔性特征使其可以缓冲弓网间的周期振动情况，同时不同材质制成的吊弦也能在机车取流过程中承担相应的电流分配，从而降低接触网阻抗，提升电流传输效率。

关键词：接触网隧道吊弦折断防治对策
20世纪70年代，太焦铁路全线建成通车，随着技术、设备的不断更新，太焦铁路迎来了扩能改造，复线电气化，完成了质的升级，起初太焦线建线主要以内燃为主，未将电气化纳入统筹计划，随着电气化链型悬挂的上线运营，也使得隧道净空受限高度带来了制约，考虑到机车、隧道高度无法改变，又要保证接触网对隧道顶的空气绝缘距离，改变的也只能是隧道内接触网结构高度上的变化，以至于隧道内外接触网结构高度不同，目前太焦线晋城管内上行采用JTM-95型承力索、CT-110型铜接触线、JTMH10铜整体吊弦，下行采用LBGJ-70承力索、CT-110型铜接触线、钢丝吊弦，因下行采用承力索与接触线的材质不同，从而产生线索纵向位移差，在结构高度及平顺度不同情况下，吊弦振幅大小及受力程度也随之变化，直接决定着吊弦的寿命年限。

下面我从数据对比、案例、原因分析及对策四方面对太焦线隧道吊弦进行汇总分析。

一、隧道内外吊弦数据变化对比分析：
①隧道内吊弦偏斜数据计算：
隧道净空高度：6120mm，承力索高度：5770mm，
接触线导高：5500mm，结构高度：270mm，
锚段长度：1808m，距离中锚距离：770m，
CT-110型接触线线胀系数：1.7×，
LBGJ-70承力索线胀系数：1.2×1/℃，
晋城当地最高温度：36℃，最低温度：-16℃，平均温度：10℃
接触线位移E=L&(Tx-Tp)=770×1.7××（36-10）=340（mm）
承力索位移E=L&(Tx-Tp)=770×1.2××（36-10）=240（mm）
纵向位移差：340-240=100（mm）
吊弦偏斜角度：=0.37
arctan0.37=20.3°
②隧道外吊弦偏斜数据计算：
承力索高度：7100mm，接触线导高：5950mm，结构高度：1150mm，
锚段长度：1808m，距离中锚距离：770m，
CT-110型接触线线胀系数：1.7×，
LBGJ-70承力索线胀系数：1.2×1/℃，
晋城当地最高温度：36℃，最低温度：-16℃，平均温度：10℃
接触线位移E=L&(Tx-Tp)=770×1.7××（36-10）=340（mm）
承力索位移E=L&(Tx-Tp)= 770×1.2××（36-10）=240（mm）
纵向位移差：340-240=100（mm）
吊弦偏斜角度：=0.09
arctan0.09=5.2°
得出结论：在全补偿链型悬挂中，当接触线与承力索线胀系数不同时，结构高度大小制约着吊弦偏斜角度，结构高度越小，吊弦偏斜角度就越大，反之就越小。

二、太焦线隧道吊弦折断概况：
1、2020年5月11日，晋城供电车间在东坡至孔庄区间作业时，发现84#隧道下行3#定位月山侧第2根吊弦上部折断，现场检查发现吊弦长度较短，测得导线高度低于相邻吊弦60mm，受隧道净空高度影响，在受电弓长期接触压力下，使得吊弦弯折幅度较大，波动频率较其它吊弦相对严重，是吊弦机械折断的主要原因。

2、2021年10月26日，利用4C分析发现东坡至孔庄区间83#隧道29#定位月山侧第2根吊弦上部折断，因吊弦较短，在接触线吊弦线夹的受力下，暂不影响供电安全，并利用次日天窗点对该处所吊弦进行了上网检查更换，发现该吊弦也是机械原因造成折断。

3、2021年12月8日，利用4C分析发现东坡至孔庄区间84#隧道11#定位长治侧第3根吊弦上部折断，上网检查确认机械原因所致。

4、2022年2月8日，在孔庄至后寨区间下行作业时，发现89#隧道下行5#定位月山方向第2根吊弦折断，上网检查确认机械原因造成。

三、吊弦折断原因分析：
1、隧道净空高度原因影响吊弦寿命年限。

①太焦线晋城供电车间管内下行特有正线采用LBGJ-70承力索、CT-110型接触线、钢丝吊弦，钢承力索的线胀系数为1.2×1/℃，铜接触线线胀系数为1.7×，这样受四季温度变化时，承力索与接触线因线胀系数不同造成两线纵向位移距离存在差别，隧道内外同样的位移距离，但受净空高度影响吊弦长短不同造成倾斜角度不同，吊弦越短，吊弦线索受的拉力就会越大，长期处于高拉状态，吊弦的强度韧性就
会下降，为吊弦折断埋下隐患。

②隧道净空高度较低造成吊弦长度受限，受高频振动影响，吊弦反复弯曲次数较隧道外吊弦来说，频次要快，强度要大，加之犬牙三点压接方式在钳压管处韧性变差，既要承受较大压接力，又要受到反复弯曲，使得压接处薄弱环节长期处于过热状态，引起材料的蠕变，使得材料的晶体结构遭到破坏，久而久之强度下降，就会出现断丝、断股，吊弦线索有效截面减小，随着单丝承受拉力进一步增大，当剩余截面拉力达到吊弦线索临界破坏值时，吊弦就会发生突然断裂。

③隧道吊弦回头长度较长，受电弓通过时，吊索弯曲部分受力点局限，在受电弓强力施压下，吊弦回头并线部分末端与钳压管处存在相互交叉、机械冲突，久而久之就会造成疲劳折断。

2、压接工艺存在问题。

目前吊弦普遍采用的是一正二反三道压痕法，压接工艺过程需要严格控制，压接不到位，会导致滑动荷重达不到性能指标要求，过压会导致吊弦线损伤，为吊弦线折断埋下隐患；模具放置偏斜、不合格，会导致吊弦线与钳压管管口形成点接触，在线索频繁振动、弯折情况下，会加快折断速度。

3、人为原因造成。

吊弦制作安装过程中存在有吊弦线索扭曲、装歪的现象。

主要表现为吊弦线索鼓包；紧固线夹时未按标准力矩紧固，力矩不足时，线夹与线索不密贴，为电腐蚀烧断线索埋下隐患；力矩过大时，造成线夹内部鸡心环处线索断股现象。

职工在巡视中不易察觉，只有上网检查时才能及时发现，部分职工在巡查中存在只差应付，走过场现象，这也是导致吊弦异常未能及时发现处理，最终造成吊弦折断的原因之一。

4、技术参数超标造成。

相邻两吊弦点的高差过大，超过+30mm，在受电弓运行前后机械振动作用下，吊弦疲劳，吊弦线索受力点处许用张力小于瞬时工作张力而拉伸断股。

通过对近几年吊弦断裂处所的1C波形图进行分析，发现75%的吊弦断裂处所，其导高和接触力波形在吊弦折断处或者折断处附近波动较大。

遂接触网参数变化较大时，导致受电弓通过时接触线振动较为剧烈，吊弦振动幅度较大，因此相邻几跨内导高参数不标准，过渡不平滑也是造成吊弦折断的一个重要因素。

四、吊弦折断防治对策：
1、将太焦线下行LBGJ-70承力索更换为JTM-95型承力索，这样就会与CT-110型接触线线胀系数一致，避免了因线胀系数的不同带来了位移上的差别，间接的改善了吊弦状态。

2、将钢丝吊弦更换为铜整体吊弦，增加吊弦线径来增大其强度及载流截面，这样既保障了受电弓在工作施压后给吊弦带来了强大的冲击，又规避了一些因材质引起的机械折断。

3、接触网正线设备全面检查每年一次，区间巡视每季度一次，针对隧道特殊地段，应适当缩短其检修周期，增加巡视频次，利用2C及4K设备掌握设备即时状态，做好设备动态管理。

4、规范吊弦制作、安装标准。

吊弦在制作压接过程中，应将一正二反三道M型压接模具改为圆形压接模具，既保护了吊弦线索主线，又避免了在压接过程中伤及线索带来了隐形伤害；安装过程中要注意线索不能扭曲，压接部分不能背扣、要顺直，还要注意线索的平顺度满足要求，与相邻吊弦、定位的高度及间距符合安装要求，受力应均匀，紧固力矩按标准，防止力矩过小造成吊弦松脱；力矩过大造成吊弦线索断股，受损后寿命降低。

参考文献
【1】张宝奇. 我国高速铁路接触网整体吊弦折断原因分析及对策[J]. 郑铁科技, 2016.。