杭长高铁弹性吊索动态相磨问题分析及对策研究

马时达 中国铁路上海局集团有限公司杭州供电段

弹性吊索是高速铁路弹性链形悬挂的重要特征和关键组成，主要作用是改善定位点处接触线弹性，从而减小接触网弹性不均匀系数，以保证列车高速运行时良好的弓网动态性能和取流质量。

杭长高铁设计时速为350 km/h, 接触网采用全补偿弹性链形悬挂。在运行过程中发现，杭长高铁弹性吊索与相邻线索、腕臂结构存在动态相磨问题。本文先是对杭长高铁弹性吊索动态相磨问题进行梳理归纳，列出弹性吊索的相关技术标准进行比对，接着从设计和施工两方面分析动态相磨的原因，然后根据不同相磨情况提出处理方案，最后从科学运行维护的角度给出建议，以满足高铁供电安全可靠的需求。

1 弹性吊索运行工况分析

杭长高铁在运行中存在弹性吊索与定位管吊线、平腕臂、承力索座吊钩等接触网结构相磨的情况。具体情况如下：

图1 弹吊磨损严重

（1）弹性吊索磨损严重，共8 处，2 处在隧道内关节内(诸暨至义乌区间S106#、S149#），6 处在隧道外关节内。其中4 处弹吊挂进承力索座定位钩、3 处与承力索座相磨、1 处与斜拉线相磨（见图1）。

（2）空间距离小于50 mm 共42 处，都有动态相磨的痕迹，详见表 1、图 2、图 3。

表1 不同弹吊相磨类型

图2 弹吊与承力索座钩间距45 mm

图3 弹吊与定位管支撑间距30 mm

（3）空间距离大于（含）50 mm 且小于 100 mm 共 173 处，其中有动态相磨的痕迹41 处，大部分是和承力索座拉线定位钩或平腕臂有磨痕（见图4）。

图4 弹吊与平腕臂间距60 mm 有磨痕

（4）空间距离大于等于100 mm 且有动态相磨痕迹的有4处（见图 5、图 6）。

图5 弹吊与平腕臂距离100 mm

图6 弹吊与承力索座钩距离110 mm

2 弹吊相关技术标准

2.1 设计标准

杭长高铁设计目标速度值为350 km/h，正线接触网采用弹性链型悬挂，正线承力索型号为JTMH120，额定张力23 kN；正线接触线型号为CTMH150,额定张力为28.5 kN；弹性吊索型号为JTMH35，额定张力为3.5 kN，设计要求第一吊弦距离悬挂点6 m 以下的弹性吊索长度为18 m，6 m 及以上的弹性吊索长度为22 m。接触悬挂导高5 300 mm，中间柱结构高度1 600 mm，中间柱标准拉出值为＋200、－300 交错布置。

2.2 规程规范相关规定

（1）《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》（TB10758-2010）验标要求：“定位管吊线应顺直，任何情况下定位管吊线与另外一支接触悬挂线索的空间距离不得小于100 mm”。

（2）《高速铁路接触网运行维修规则》（TG/GD124-2015）维规要求“设计极限温度下，两悬挂各部分（包括零部件）之间的距离应保持50mm 以上”。

（3）《高速铁路电力牵引供电工程细部设计和工艺质量标准》（Q/CR 9523-2018）细部设计要求：“定位管吊线应顺直受力，定位管吊线与弹性吊索间隙大于100 mm”。

3 弹吊动态相磨原因分析

弹性吊索与其它接触网部件动态相磨可分为两大类：一是弹性吊索垂直方向与接触网零部件相磨，包括与承力索座、平腕臂等；二是弹性吊索水平方向与吊线、定位管支撑相磨。将现场弹性吊索测量数据与相关技术标准对比可知，弹性吊索位置偏差是造成动态相磨的重要原因，下面分别从设计和施工两方面分析弹性吊索位置偏差的原因。

3.1 设计方面

按照设计给出的弹性吊索相关参数计算弹吊与相邻接触网零部件的距离是否满足规范要求。以直线中间柱定位时弹性吊索，结构高度 1 600 mm，拉出值＋200 mm、－300 mm，平均跨距48 m，弹性吊索长度18 m，第一吊弦6 m，弹吊张力3.5 kN 为例，分析标准中间柱定位的弹性吊索位置。

根据平面模拟，弹性吊索水平偏移承力索座处承力索中心的距离一般为94 mm，一般来说为远离定位管吊线方向（见图 7）。

图7 典型中间柱时弹性吊索水平偏移示意图

通过采用腕臂吊弦预配软件计算，第一吊弦长度为1.25 m，因此基本确定承力索至弹性吊索的垂直距离为0.35 m。空间关系如图8。

图8 正、反定位情况下弹吊与接触网零部件相对位置关系

通过以上计算和作图，标准中间柱时弹性吊索与接触网其他零部件直接的距离可控制在不小于140 mm。在关节中，由于结构高度不同，存在一定差异，但基本可保证弹性吊索距离其它零部件的距离不小于100 mm。因此，设计参数是满足规范要求的。

3.2 施工方面

弹性吊索作为弹性链型悬挂的主要构件，其施工有着以下的主要特点：

（1）弹性吊索的张力较难确定与控制，其张力的正确与否受到吊弦测量、弹性吊索预制、施工偏差等各方面因素累积叠加的影响，现场施工调整的难度较大。

（2）为了保证接触网悬挂调整的精确，使得弹性吊索的初安装和后继安装必须对施工工序有着严格的要求。

（3）对施工精度要求较高。施工单位在弹性链型悬挂的吊弦预配计算过程中，承力索、接触线及弹性吊弦张力均按照标准值进行设置。在施工现场由于各种张力的偏差（如承力索张力、弹吊张力等）、拉出值误差等，均会造成弹性吊索实际位置与理论位置产生偏差，另一个原因是施工单位吊弦预配计算未对弹性吊索位置进行按实校验。

4 弹吊不同动态相磨情况的处理方案

根据现场数据，弹性吊索与接触网零部件动态互磨时，静态距离均小于100 mm，因此将弹性吊索与其它零部件的空间距离控制在不小于100 mm 的前提下，基本可消除动态互磨的情形。

4.1 弹性吊索垂直方向磨平腕臂或承力索座

在弹性吊索张力固定的情况下，要想增大弹性吊索与平腕臂和承力索座之间的距离，从接触悬挂立面图上可知，需要相应增加弹性吊索的长度。

通过吊弦计算软件模拟，在标准悬挂（中间柱：结构高度1 600 mm，拉出值＋200 mm、－300 mm，平均跨距 48 m，第一吊弦6 m，弹吊张力3.5 kN；中心柱：直线5 跨关节）情况下，分别计算18 m 和22 m 弹性吊索中间柱、中心柱吊弦长度，通过吊弦长度的变化反映弹性吊索的位置。典型计算值如表2、表3。

表2 不同长度弹性吊索中间柱及中心柱吊弦长度（单位：m）

表3 18 m、22 m 弹性吊索中间柱及中心柱吊弦长度变化（单位：mm）

根据以上数据分析可得：

（1）中间柱弹性吊索长度由18 m 改为22 m 时，悬挂点两侧降低130 mm 左右，第一吊弦之外整体降低20 mm 左右。

（2）关节中心柱弹性吊索长度由18 m 改为22 m 时，安装弹性吊索处降低90 mm 左右，无弹吊方向高度变化很小。

4.2 弹性吊索水平方向磨定位管吊线或支撑

根据作图模拟，在结构高度1 600 mm 标准定位情况下，将定位管上吊线钩向定位器底座方向移动200 mm，可将定位管吊线调整远离弹性吊索25 mm（见图9）。

图9 正、反定位情况下弹吊与接触网零部件相对位置关系

4.3 取消弹吊

取消弹吊可解决互磨问题，但牺牲了接触网的动态平顺性能，局部增大了弹性不均匀度，不建议采用此种方式，对于个别点因结构高度过小，无法安装更长的弹吊的，方可取消弹吊。

5 科学运行维护

5.1 做好施工质量源头卡控

严格新线验收标准，对新接管的接触网设备要严格按照《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》TB107588-2010/J 1154-2011 第5.13 条进行验收：“定位管吊线应顺直，任何情况下定位管吊线与另一支接触悬挂线索的空间距离不得小于100 mm”。提高新线提前介入质量，加强与建设部门的信息沟通，在专业设计、设备选型、施工工艺等建设期提前考虑防范接触网“松、脱、卡、磨、断、裂”等惯性故障，对隧道内、线岔集中区等线索交叉较多的处所，加强排查，对难以解决线索安全间距的要及时提出改进意见或方案。

5.2 进一步提高检测分析质量

将各类线索相磨隐患纳入日常重点检测分析项点，在数据分析中对线索间可能产生相磨的情况、线索表面磨损不均匀、粗细差别较大、间距疑似不满足要求等情况要加强现场确认，不断提升4C 检测数据分析的广度、深度和精度，尽可能采用2C 检测数据、视频录像数据等多手段比对分析，及早发现线索相磨隐患并采取防范措施，确保接触网设备运行安全。

6 结束语

本文对杭长高铁弹性吊索动态相磨问题进行梳理归纳，并从设计和施工两方面分析动态相磨的原因，然后根据不同相磨情况提出处理方案，最后从科学运行维护的角度给出建议，有利于高速铁路接触网设备安全稳定运行。