棘轮补偿装置问题探讨

安晓华

【文章摘要】

棘轮补偿装置目前已在高速铁路被广泛应用，本文针对其本身构成、优势，及出现的一些问题进行探究可讨论，提出定相应的治理措施。

【关键词】

棘轮补偿装置：结构；磨损；棘轮轮体；对策

1 棘轮补偿装置的结构及功用

棘轮补偿装置在电气化铁路中的应用是接触网悬挂系统承力索及接触线保持恒定张力的关键装置， 在接触悬挂锚段两端处安装， 能自动补偿接触线或承力索的张力， 一般主要由棘轮轮体、棘轮轴、楔子、平衡轮、棘轮连接架、棘轮支架、补偿绳和坠陀等组成， 当温度产生变化时， 线索因热胀冷缩而伸长或缩短， 带动坠陀下降或上升， 从而使线索张力恒定不变， 以保证线索的弛度满足技术要求。

针对补偿装置能否满足温度变化的关键数值，有特定的计算公式：

a = amin + nL α（tx -tmin）

b = bmin+nL α（tmax -tx）

公式中，a值为：补偿装置的坠砣顶端至滑轮的距离；b值为：坠砣底端至地面的距离；amin 为坠砣顶端至滑轮的最小允许距离；bmin 为坠砣底端至地面的最小允许距离；mmtmin 为最低气温（以设计为准），以℃为单位； tmax 为最高气温（以设计为准），以℃为单位；n 为补偿传动系数，即传动比的倒数；L 为安装、调整作业时中心锚结至补偿装置间的距离，以mm为单位；mm；α为线索的膨胀系数，以℃-1为单位。

棘轮补偿装置最重要的功能是连接接触网与火车，使火车在高速运行的情况下能够顺利的接受供电，保证火车的正常运行。接触网棘轮补偿装置避免了火车受电弓的频繁离线、拉弧以及接触线烧伤等缺陷，且接触网棘轮补偿装置无需注油、免维修、使用寿命长，能很好在火车上进行运用。由于棘轮补偿装置其传动效率高、制动性能好免维护等优点， 被广泛应用于各地高速铁路，但在运用过程中， 曾发生过不同的问题，对高速铁路供电造成较大影响。

2 棘轮补偿装置的安装

进行棘轮补偿装置安装前应检查确认棘轮辅助架具、棘轮本体是否能进行无阻滞自由转动，以及补偿绳一端从大轮孔向楔形外壳穿入，并保证每圈补偿绳均缠绕在相应的线槽中。安装棘轮底座时必须确保框架水平，底座连接角钢相对支柱中性面左右对称；确保上下底座连接角钢内侧间的实际距离达到设计或厂家要求棘轮轮体安装确保竖直，上下连接孔确保中心铅垂。根据小轮上补偿绳从轮心至平衡轮端部及绝缘子和连接件、终锚线夹等的长度，定出承力索或接触线端部位置，再安装终锚线夹。在安装时，注意根据实际数据精确计算补偿绳长度。

3 棘轮补偿装置的常见问题及原因讨论

3.1平衡轮的不水平问题

具体表现为：平衡轮不水平，补偿绳扭绞。

主要原因有：（1）架线起落锚的过程中，在安装终端线夹时与正常导线线面不合，在安装定位器和吊弦后导线线面正确后， 平衡轮出现不水平， 严重者补偿绳也可能会出现互相缠绕的现象；（2）补偿绳在安装前的剪裁过程中，犹豫操作方法不正确造成的将不锈油性钢软钢丝绳在线盘上盘绕所存在的扭力放散掉。（3）安装过程中，在进行棘轮两边的小轮上缠绕时，部分补偿绳的两个端头在棘轮本体的锲形线夹在回头固定时，补偿绳自身的扭力没有在同一方向，固定后应力无法放散，导致补偿绳自身扭绞在一起；（4）

3.2补偿绳的磨损问题

具体表现为：大轮补偿绳排列不规整，，与大轮轮齿偏磨；棘轮本体不垂直，大轮补偿绳被大轮轮草磨损，小轮补偿绳被大轮的齿轮边缘磨损。

主要原因有：（1）安裝时，棘轮旋转底座固定调整螺栓没有拧紧固定或不到位，产生的力不足以维持轮体水平或产生歪斜的力，导致棘轮轮体不垂直；（2）棘轮在安装到底座构架上后没有及时进行准确调整，导致棘轮轮体不垂直；（3）棘轮底座构架本身的设计或质量存在缺陷，使棘轮轮体无法做到准确调试，导致棘轮轮体不垂直。

3.3坠坨串的卡滞问题

具体表现为：坠坨沿竖直限制管上下移动时收到阻碍。

主要原因有：（1）坠坨支架竖直限制管在生产或运输过程中收到碰撞或由于本身质量问题而弯曲，坠坨本身体积限制了它的移动；（2）安装或本身质量问题垂直角钢的不平行，安装竖直限制管无法做到垂直，致使坠坨沿竖直限制管移动受限。

4 常见问题的对策

4.1平衡轮的水平问题对策

（1）在安装绝缘子时，通过旋转平衡轮双耳连接线夹可修正单纯的平衡轮不水平问题，一般来说倾斜角度不大的，均可达到水平。

（2） 对于调整双耳连接线夹后平衡轮仍不水平的， 可尝试通过扭转终端线夹内的接触线面来进行调整， 但扭面要根据现场实际情况， 且不得超过原线面的45°。

（3）在安装绝缘部件时容易因操作失误而产生严重的补偿绳扭绞，一般采用卸载的方式消除扭绞现象，具体操作过程为：应使用2 个手扳葫芦，1 个将棘轮与线索连接线夹卸载，1 个将棘轮与坠砣杆卸载，将平衡轮与线索分离后，卸开一端楔形线夹后，将补偿绳的自身扭力放散，注意重新缠绕消除内应力后再调整平衡轮偏角不超过20°

4.2补偿绳磨损问题对策

（1）针对棘轮本身的质量，或底座构架质量的问题应在安装前的采买（或生产）与运输环节中中予以排查，杜绝不合格产品的流入与使用。

（2）针对安装后因未进行准确调整导致的棘轮轮体不垂直的问题，应采取松开旋转底座固定螺栓，使用铁锤垫木板敲击棘轮旋转支架，并用水平尺进行检查， 确认棘轮已矫正垂直后，再将松开的螺母紧固到位。

（3）针对对棘轮旋转底座固定螺栓未紧固到位歪斜而致棘轮不垂直的， 先使用铁锤垫木板敲击棘轮旋转支架， 然后用水平尺靠在棘轮小轮的端面， 检查垂直度， 棘轮垂直后， 再将螺栓紧固到位。

（4）针对轮子自身的偏磨问题，应使用手扳葫芦固定好线索，重新调整棘轮底座框架使之水平，滞后调整棘轮轮体铅垂。

4.3坠砣串的卡滞问题

（1）针对数值限制管弯曲问题，首先在安装前注意对竖直限制管的垂直度进行检查，杜绝本身的质量问题，并在安装时严格遵守规章要求；在后期发现竖直限制管不水质问题的要将竖直限制管拆下，进行更换或进行弯曲部位的顺直修正。

（2）针对垂直角钢不相平行的问题，应对上下两个垂直角钢进行横移调整，由于角钢质量问题或受损产生的故障应及时进行角钢的更换。

（3）针对棘轮上补偿绳缠绕而产生的坠砣串卡滞问题，应先对坠砣串进行卸载，重新进行补偿绳的排列，并放回相应线槽内。

5 总结

我国高速铁路正在大规模兴建中，以往的接触网普遍采用的滑轮补偿装置已经无法满座高速客运专线高传动比的需求，由于棘轮补偿装置传动效率高且具备短线制动功能可缩小事故范围等特点而被高速铁路广泛应用。