尹江山
长沙市轨道交通运营有限公司，湖南 长沙 410000
摘要：目前，我国城市轨道交通接触网中、城市轻轨地铁承力索及接触线下锚处，采用铝合金补偿滑轮装置，这种装置由于在隧道中下锚时，用铁坠砣，一方面存在易被偷盗的问题。同时易发生补偿绳与轮沿间偏磨，将轮沿磨坏或补偿绳磨断，造成事故隐患，特别是在用于高路基，桥上下锚，下面有村庄或穿越铁路的道路时如发生断线，坠砣会砸伤行人造成事故。其次是一种棘轮补偿装置被应用在工程中，这种补偿方式的优点是传动效率高，而且可以在导线，承力索断线时制动，减小事故范围，但是这种补偿方式也会发生补偿绳与大轮沿间磨损。
关键词：机械弹簧补偿装置；城市轨道交通；安装；应用
1 机械弹簧补偿装置外观及补偿原理
1.1 机械弹簧补偿装置特点和外观
机械弹簧补偿装置是一种自动补偿张紧接触网承力索和接触线长度变化的装置,补偿张力为25kN,这种纯机械的弹簧补偿装置能确保接触网其张力,并适应其长度的变化,又能做到结构紧凑,体积和重量大幅度缩小和减轻。
1.2 机械弹簧补偿装置补偿原理
接触网承力索和接触线通过弹簧补偿装置的补偿绳连接作用在渐开线槽轮上,当环境温度发生变化时,承力索和接触线受热胀冷缩作用长度也随着变化,此时渐开线轮驱动转轴上的弹簧组件。当环境温度下降时,承力索和接触线遇冷收缩时,弹簧组件释放,补偿绳开始沿渐开线槽轮向外伸长以补偿接触网的缩短量;当环境温度上升时,承力索和接触线遇热膨胀时,弹簧组件开始卷紧,补偿绳开始往渐开线槽轮上缠绕。这样用弹簧组件卷紧和释放所产生的扭力促使补偿绳缩短或伸长,进而始终保持承力索和接触线处于直线水平状态,保证接触网在长度变化时张力维持恒定。
2 弹簧补偿装置的结构组成
新型的恒张力弹簧补偿装置不同于传统的柱状弹簧补偿器，它是由若干套平面涡卷弹簧并联组成，其主要组成包括补偿装置本体、连接销轴、制动装置、补偿绳、制动装置、渐开线轮等，如图1。
（1）连接销轴。采用35CrMn合金结构钢，满足GB/T3077的规定。（2）连接板。采用不低于Q235A碳素结构钢，满足GB/T700-2006的规定。（3）补偿装置本体。采用Q345B低合金高强度结构钢，其内部平面涡卷弹簧的材质采用50CrV4，弹簧钢的强度不低于880N/mm2。（4）锁定装置。采用35CrMn的合金结构钢，满足GB/T3077的规定，保证储能组件的张力大小。（5）补偿绳。采用浸沥青镀锌钢丝绳，直径为9.5mm±0.05mm，结构为171股，综合拉断力≥75.4kN。（6）制动装置。采用35CrMn合金结构钢，满足GB/T3077的规定。在接触网断线事故时，对储能组件快速制动，防止事故扩大化。（7）刻度牌。铝合金材质，标明有效补偿距离。（8）渐开线轮。采用ZL114A优质铸铝镁硅合金(ZA1Si7Mg1A)。
3 弹簧补偿装置在城市轨道交通中的整体安装及效果
弹簧补偿装置结构紧凑，整体安装效果如图2。其中，承锚角钢采用不低于Q235A碳素结构钢，满足GB/T700-2006的规定，平衡板采用Q235B的碳素结构钢，双耳楔形线夹采用符合TB/T2075.32规定的材料。
4 弹簧补偿装置在城市轨道交通工程中的应用
4.1 装置的优点
传统的柱状弹簧补偿器只适用在较小的锚段以及渡线上，经过运营后证明，其在使用过程中可能会失效，进而会影响城市轨道交通工程接触网的状态。但是，疲劳试验证明，此类新型弹簧补偿装置的性能要优于传统的柱状弹簧补偿器，即在寿命期内新型弹簧补偿装置的张力偏差≤5%，而传统的柱状弹簧补偿器无法达到此要求。新型恒张力弹簧补偿装置为此提供了技术保证：①补偿精度高，极大地提高接触网安全可靠性；②受风面积小，系统稳定性高；③免维护，降低维修成本；④体积小，适合安装。
4.2 弹簧补偿装置在城市轨道交通工程应用中的主要问题
弹簧补偿装置是城市轨道交通工程接触网主要受力元件，承受着承力索、接触线的张力，而承力索、接触线又起导电作用，特别是接触网直接与机车受电弓接触，所以弹簧补偿装置下锚必须能够承受足够外力，保证行车安全。在安装过程中，如果发现部分已安装弹簧补偿装置的下锚出现拉线松弛的现象，经过整改发现拉线仍然松弛，于是我们对其他已经安装弹簧补偿装置的下锚进行专项检查，结果发现几乎都出现下锚拉线松弛的现象。
这种情况下通常采用鱼刺图法，在相应区段，对造成弹簧补偿底座下滑的原因进行了鱼刺图分析，发现造成此现象的主要原因是弹簧补偿底座设计强度过小。根据力学原理，所有受力件强度（刚度）必须能够承受足够外力才能保证运行安全，如果其强度（刚度）过小，必将使之变形，受力件向受力方向移动（图3），副角钢会下滑（图4）。
4.3 解决方案
为了不再出现底座下滑、拉线松弛现象，我们对棘轮下锚底座重新设计大强度弹簧补偿下锚底座，首先是加宽副角钢和三角抱铁（由80mm加至140mm），同时加厚三角抱铁（由4mm加至6mm），改单排螺栓为双排螺栓，下锚底座上下角钢间加2个辅助螺栓，使整个底座均衡受力（图5），并完成调整。运营过程中弹性补偿装置下锚至今未再发现松弛现象，整个设备经历近一年季节交替，运行良好。
结语
城市轨道交通接触网工程采用了新型的机械弹簧补偿装置,结构紧凑,占用空间小,满足了接触网补偿下锚的功能,外形美观,改善了接触网与环境景观的协调性。
参考文献
【1】周根华，论机械弹簧补偿装置在城市轨道交通中的安装与应用，【J】《城乡建设》2010
【2】恒张力弹簧补偿装置安装使用说明。