蠕变与超拉——论接触网线索超拉

胡红旗

（郑州铁路安全监督管理办公室驻洛阳供电段验收室，河南 郑州 471000）

1、什么是蠕变：蠕变是指固体材料在外力的作用下，材料的形变随时间变化而逐渐增大的现象。

2、什么是超拉：超拉就是用超过线索（物体）额定张力的办法对其进行拉伸，在保证线索（物体）不被破坏的前提下，通过加大张力来快速完成蠕变，达到基本稳定的过程。

3、蠕变的规律：蠕变随时间的延续大致分三个阶段：

3.1 初始蠕变或过渡蠕变：特点是应变随时间延续而增加，增加的速度由快而逐渐减慢；

3.2 稳态蠕变或定常蠕变：特点是应变随时间延续而接近匀速增加，并为最小值，这个阶段时间较长；

3.3 加速蠕变：特点是应变随时间延续而加速增加，直达破迅速破坏。

在第一阶段，形变率相对较大，但是随着应变的增加逐步放缓，即进入第二阶段或者稳态蠕变阶段，形变率最后达到一个最小值（基本为零）并接近常数，这个阶段最被了解，也是接触网线索的稳定阶段，接触网的稳定运行就在这个时段内。在第三阶段，线索机械性能被破坏，时间在接触网寿命之外，不做探讨。

线索蠕变示意图如下：

本文所论述的重点就是如何使线索由第一阶段（形变率相对较大阶段）迅速进入第二阶段（稳态蠕变阶段，形变率基本为零），使设备尽快进入稳定期。

4、蠕变的危害：蠕变危害极大，主要表现如下几个方面：

4.1 降低设备内在质量。由于蠕变的存在，线网处于变化状态，使其工作状态不稳定，如造成线索张力不均匀、线索平直度降低，线索摆动增大，受电弓离线率增加等，这就会降低受电弓取流质量。

4.2 增加设备维修成本。为满足设备运行条件，需对设备进行反复调整，增加人力、物力的投入。

4.3 增加设备的事故率。因线索蠕变延伸，致使重要参数和关键设备状态发生变化，不利因素的累积叠加，必然会增加事故的发生频率。

4.4 增加设备检修量。随着我国国民经济的快速发展，铁路运输形势日趋紧张，压力越来越大，为提供宝贵的运能，必将压缩线路的维修时间，这就形成一个严峻的现实。

4.5 缩短设备的使用寿命。设备运行条件恶化，易造成设备老化，减少使用期限。

4.6 限制电力机车的运行速度。供电质量的降低影响机车速度的提高。

由上述可知，蠕变危害极大，在列车运行速度越来越高的今天，接触线索蠕变的危害性将日益突显。因此，要想彻底消除蠕变的危害，就必须对接触网线索进行超拉。

5、如何减少蠕变危害

5.1 自然消除法

也就是不对线索采取超拉方法，使线索在运行中随着时间的推移而逐步得到稳定；在这过程中，蠕变的危害将会尽加显现，主要存在缺点一设备达到稳定所需时间长（约三年才能基本稳定）；缺点二增加设备调整量大，每年至少需调整两次，人力、物力浪费极大；缺点三对影响电力机车车速，缺点四降低设备内在质量，前期遗留的缺陷是很难彻底克服的。如侯月线沁河北站I道I锚段线索，该锚段全长约1580米，现取个别跨距为例加以说明，由下图可经分析可知：

5.11 承力索、接触线在蠕变后，由于设备的特性，对线索伸张自由度有所限制，致使线索松驰，线索位置发生相应变化；为保证机车正常取流，需对很多参数进行调整。如为保证接触线位置正常，需对吊弦进行调整，如图将吊弦长度由C1位置调整到C位置，但这又牺牲了跨中结构高度，结构高度A＜结构高度B，结构高度变小，又影响到设备的稳定性。

5.12 该线索连带有线岔和分段，其参数必然发生变化，增大了事故发生率。

5.13 该线索处在风口区段，每年4至12月份，常有7至10级风，超过10级的风也偶有发生，因蠕变而使线索松驰，跨中偏移值增加，曾5次发生脱弓现象。

5.14 该锚段共有32个定位点，175根吊弦，附带有2组线岔、2组锚段关节，靠一个工区的力量，在现有的天窗时间内是不易一次调整到位的。该线索在长达11年的时间内一直存在设备隐患，是工区关注的重点，直至2005年侯月线扩能改造中因更换悬挂，才得以彻底消除。

由上述可知：自然消除蠕变的方法使设备存在很多隐患，这说明自然消除法是不可取的。

5.2 超拉消除法

接触网线索的超拉就是在放线作业后，用超过线索额定张力的办法对接触网线索（承力索、接触导线）进行张行拉伸，使承力索（接触线）保证线材不被破坏的前提下，通过加大张力来加速完成蠕变伸长过程，超拉以后线索受上额定负荷，基本不再伸长，快速达到稳定。我们知道蠕变伸长是一个漫长的过程，一般说来第一年蠕变伸长量最大，以后第次减少，前三年时间伸长量达到总伸长量值的98%以上；通过超拉消除的办法，可抵消自然消除法存在的全部缺点，使设备提前进入稳定期。

6、接触网线索的超拉

客运专线承力索、接触线架线后应进行超拉，以消除新线蠕变的影响。通过外部的强拉，使线材内部产生应力变化，当内部应力达到额定负荷时，内部应力达到额定张力数值时，再换成额定张力，内部应力和外部张力达到平衡，线索基本不再发生蠕变伸长——此过程既谓超拉！超拉的方法有：

6.1 坠砣超拉法

在起、下锚两端同时分级加坠砣。铜合金承力索超拉张力为额定张力的1.5倍，超拉时间为3h；银铜、铜接触线超拉张力为额定张力的1.8倍，超拉时间为5h；镁铜接触线超拉张力为额定张力的1.5倍，超拉时间为168h。

6.2 额定张力超拉法

铜合金承力索、银铜、铜接触线架设后，额定张力张拉 6周，镁铜接触线张拉10周。严格意义讲，此种方法不称为超拉。

6.3 两种超拉方法的优缺点。

两种办法相可以看出，坠砣超拉法优点有二，一是所用时间短，可提高工作效率；二是现场实践证明，坠砣超拉法后线索基本不再伸长。而额定张力超拉法后线索尚需约一年才能达到稳定期，会形成遗留缺陷和隐患。

6.4 坠砣超拉法主要防护措施。

6.4.1 因超拉时张力加大，应对设备薄弱环节和关键处所进行加固。如线索转角大的处所、中心锚结处、下锚拉线和下锚基础、曲线处所等。

6.4.2 对设备加强观测，防止线索卡滞现象。

6.4.3 一但线索蠕变伸长量达其材质的延伸率（多数铜材质是总长度的0.3‰），即可认定为达到要求，应停止超拉。

7、结论：实践证明，对接触网线索进行超拉，可进一步提高设备的内在质量，使弓网关系得到更好地改善，从而为提高电力机车运行速度提供了条件，降低了设备的维修量，减少了设备故障概率，是解决目前接触网线索现状行之有效方法。

[1]郭富强;谈九里山隧道接触网整治方案

[2]于万聚;接触网设计及检测原理