强风区接触网腕臂施工技术分析

王加杰

（中铁十六局集团电气化工程有限公司，北京 100018）

接触网在风场作用之下，会发生不同形式的振动，对导线以及相应零部件产生不同程度地影响，给列车的正常运行带来安全隐患。因此加强对于强风区接触网腕臂施工技术的研究和探讨是十分有必要的。

1 强风区接触网腕臂施工难点

基于普通区与强风区的特点，二者在接触网腕臂管的厚度、角度以及相应连接方式等方面都存在较大差异，其中强风区对于接触网腕臂施工有着更高的要求，因此其施工难度也就相对更大。在对强风区腕臂结构进行模拟动态分析过程中，不仅需要通过反复测试，确定相关技术参数，同时对于施工精度也有着较高的要求，各种施工过程中的影响因素，都需要将其考虑在内。此外，当腕臂结构处于强风环境时，风力作用会对其中的部件产生不同程度影响，为保障整体施工质量，还需要对此类风偏数据进行测算分析[1]。

2 强风区接触网腕臂施工技术

2.1 防风型腕臂结构安装技术措施

以整体式三角旋转腕臂结构为例，进行防风型腕臂结构安装措施进行探讨，该结构安装方式包括正定位安装和反定位安装两种形式，如图1、图2所示。这种结构的腕臂主要包括水平腕臂、斜腕臂以及相应定位支撑结构等。

图1 正定位安装

图2 反正定位安装

主要安装技术措施如下:

第一，相较于普通腕臂技术，强风区的腕臂材料需要有更高的强度，因此需要采用型号为Q345的无缝钢管作为腕臂。此外，由于强风区风力作用影响较大，因此要采取相应措施，进一步提高腕臂的整体刚性，摒弃普通腕臂的非整体结构形式，采用整体式腕臂。

第二，为保障腕臂结构的抗风性能，需要进一步加强结构中销钉以及销轴的强度和耐磨性，因此需要将结构中的底座、绝缘子等相关位置的销钉更换为性能更好的45号钢。

第三，保障材料质量和致密性，需要选用型材进行关键部分零件的加工。

第四，加强对于相应加工工艺的把控，连接零部件采用型材加工方式，通过干结和整体热弯工艺进行连接加工。

第五，结合强风区实际情况以及铁路运行需求，合理优化零部件结构，降低风沙环境对于零件的影响，在进行零部件设计的过程中，需要减少沟、槽等结构的设计。

第六，为确保强风作用下，整体结构的稳定性以及可靠性，需要对腕臂间的结构采取相应加强措施，设置可靠的腕臂支撑结构。

第七，在零件连接环节，需要改变普通区腕臂技术，将传统挂钩连接方式，转变为销轴连接方式，主要变更位置包括定位管端头等。加强腕臂与绝缘子之间的连接，将普通腕臂中单销钉连接方式优化为双销钉连接。在进行承力索座与腕臂连接安装的过程中，需要将普通外抱螺栓固定方式，转变为销钉连接方式，同时确保轴向无滑移情况。

第八，合理优化整体结构，减少零件种类，以抱箍双耳代替传统定位环和套管双耳。

第九，为提高整体结构的抗风韧性，需要进一步增强结构的抗滑移性能，在将抱箍双耳与腕臂进行连接安装施工过程中，需要将抱接长度设置为60mm。

第十，定位器优化，相较于普通腕臂中使用的矩形定位器而言，圆管形限位定位器有着更好的性能和精度。

最后，为进一步保障整体腕臂结构的可靠性以及稳定性，需要在安装施工完毕之后，对其性能进行试验评估。同时，为保障结构零部件的使用寿命，还需要在关键部位设置相应保护结构，并结合实际需求，延长承力索位置的预绞丝长度。此外，相较于普通区的腕臂结构而言，强风区对于腕臂结构的防腐性能有着更高的要求，因此，需要强风区腕臂整体结构在防腐能力方面，能够满足3级热浸镀锌标准[2]。

2.2 防风型腕臂结构技术要求

本文以新疆强风区铁路接触电网腕臂施工为例，针对其结构技术要求展开分析。新疆地区铁路线风场涉及长度达508.2 km，当地大风天气较多，风力较强，而且风力变化剧烈，环境最为恶劣的情况下，其最大瞬时风速达到过60m/s，经常发生铁路设施破坏事故，严重影响了当地线路的安全运行。

在进行腕臂结构设计的过程中，为确保相应施工技术能够满足铁路运行需求，保障铁路运行安全，需要对其力学技术进行分析，主要分析的内容包括以下几个方面。

第一，风荷载条件校验。通过对铁路沿线风场区域进行试验模拟，并结合当地气象局提供的准确气象信息，进行计算，得到该铁路线路大风区域内接触网设计风速值，如表1所示。

表1 接触网设计风速取值

第二，腕臂管风压计算。不同风向对于整个腕臂管的影响不同，因此其受力情况也存在一定差异。当风向与线路之间互相垂直的情况下，下锚最远位置的腕臂受力最大，因此，在强风作用下，此位置的偏角也就最大；当风向与线路之间平行时，中心锚结位置所受到的风荷载最大。经过测量分析，得到在当地温度处于±35℃之间时，锚段长度越长，其所形成的腕臂最大偏角也就越大。经过计算分析得到两条线路腕臂管承受的风压情况如表2所示。

表2 腕臂管风荷载

第三，为保障整体结构设计的可靠性以及安全性，需要对此次设计的腕臂结构进行稳定性分析。本文通过有限元分析法，分别对正定位结构以及反定位结构进行分析。在实际铁路运行的过程中，不仅接触网会受到外部荷载作用，此外如上述分析，腕臂结构也会在风场中受到相应风荷载以及动荷载，因此，在实际进行结构稳定性分析验证的过程中，需要将上述提到的相应荷载作用考虑全面。

第四，在此过程中，要对腕臂结构上不同节点的受力情况以及整个腕臂结构的变形趋势进行分析。定位器作为整个腕臂结构当中的重要部分，其受力情况以及引起的结构变形情况直接影响着整个腕臂的可靠性，因此，定位器受力是验证分析过程中的主要部分。经过试验分析可知，案例中腕臂结构定位器位置，在风场中，所受到的最大力为2.99 kN，此时，腕臂垂直挠度变形情况为1.55 mm，能够满足当地铁路安全运行需求。详细腕臂结构验算数据如表3所示。

表3 腕臂结构稳定验算

经上述分析可知，本文提出的强风区接触网腕臂施工技术措施，符合案例实际需求，在实际进行强风区腕臂结构设计的过程中，必须要结合强风区实际风力情况和气候特点，科学合理地对其技术要求、受力情况进行分析，然后再进行腕臂结构的设计，并做好稳定性分析相关工作，保障整体结构符合实际运行需求[3]。

结束语

综上所述，为进一步保障铁路运行安全，在强风区进行接触网腕臂施工的过程中，必须要加强对其防风性能的设计，结合施工当地实际情况，针对其腕臂力学要求进行分析，再结合相应分析结果，采用合理的施工技术措施。相信随着对强风区接触网腕臂施工技术的深入研究和探讨，我国铁路建设工程水平将会得到进一步提升。