论机械弹簧补偿装置在城市轨道交通中的安装与应用

　　摘要：针对地铁接触网通用的棘轮补偿装置安装占用空间大，与城市景观不协调美观的缺点，南京地铁二号线接触网工程采用了一种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。
　　关键词：接触网；机械弹簧补偿装置
　　0前言
　　接触网是沿电气化铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，其由支柱与基础、支持装置、接触悬挂等部分组成。
　　接触网全程分段布置，通常在锚段的两端下锚点设有张力补偿装置，其作用是使接触网保持一定的张力，在温度变化线索受热胀冷缩作用长度发生变化时，保持其张力、弹性和高度的恒定。现在世界各国包括高速电气化铁路接触网设置的张力补偿装置一般为坠坨式，通常使用的有滑轮补偿装置、棘轮补偿装置、鼓轮补偿装置三种（结构相似，均采用混凝土坠坨或铸铁坠坨）。这三种补偿装置虽然具有结构简单，使用基本满足要求等特点。但也存在着安装占用空间大、重量重、不美观等缺点。
　　为改善补偿装置与城市景观的协调性，我国地铁行业也采用过一种液气补偿装置，但由于密封性能差，长期使用性能得不到保证，如上海地铁一号线北延伸段原设计采用液气补偿装置，在运行一年后由于密封元件漏油，补偿性能下降，全部改为传统的棘轮补偿装置，耗费了一定的人力和物力。在南京地铁二号线接触网设计当中，考虑到高架桥区段整体景观美观问题，业主方决定采用机械弹簧补偿装置。
　　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。整体安装效果图如下图1
　　
　　1.承锚（线锚）角钢2.固定销轴3.弹簧补偿装置（本体）4.钢丝绳
　　5.双耳楔形线夹6.平衡板
　　图1弹簧补偿装置在钢支柱下锚安装效果图
　　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。弹簧补偿本体结构图如下图2
　　
　　1.固定销轴2.连接板3.储能组件4.锁定装置5.钢丝绳6制动装置
　　7.刻度牌8.渐开线轮
　　图2.弹簧补偿装置（本体）典型结构图
　　
　　2机械弹簧补偿装置安装步骤
　　2.1机械弹簧补偿装置安装流程图

　　
　　2.2机械弹簧补偿装置安装流程说明
　　（1）施工准备和承锚角钢安装
　　根据弹簧补偿装置下锚施工图的要求，确定机械弹簧补偿装置安装类型和承锚角钢安装高度。承锚角钢安装时要求横平竖直，上下底座之间的距离标准，螺栓紧固力矩符合设计要求，防止承锚角钢受力后变形下滑。安装效果如下图3
　　
　　图3.弹簧补偿装置承锚角钢安装图
　　（2）弹簧补偿装置本体安装
　　用起重设备起吊弹簧补偿装置本体，将其安装在承锚角钢上，如下图4，在穿固定销轴时，应将断线制动装置的拨叉卡在销轴中间，如下图5。
　　
　　图4.弹簧补偿装置本体安装图
　　
　　1.拨叉组件2.拉线3.制动楔块4.制动轮
　　图5制动装置安装位置示意图
　　
　　（3）调整使用状态
　　将弹簧补偿装置本体和钢丝绳与双耳楔形线夹、平衡板、连接器、杵环杆、绝缘子等零部件连接，并使之与接触线（或承力索）连接，使接触线（或承力索）基本就位，处于工作状态。耳楔形线夹孔中心到弹簧补偿装置轴线的距离要保持两侧一致。
　　弹簧补偿装置安装处于工作状态后，用紧线器预收紧钢丝绳，然后通过调整角钢上的两个调整螺栓来调整弹簧补偿装置(本体)的下锚角度，使钢丝绳出线方向与渐开线轮轮槽保持基本平行状态，保证钢丝绳在槽中间位置，与槽两沿不接触；调整好后再用副螺母锁定调整螺栓，如下图6
　　
　　图6调整制动安装位置及使用状态
　　
　　参照安装地区的气候条件和弹簧补偿装置特性曲线，确定正式下锚时弹簧补偿装置的拉伸量。确保最高温度与最低温度条件下，弹簧补偿装置的有效补偿行程。
　　3安装效果
　　（1）补偿精度高，提高了接触网的安全可靠性能，减小了运营维护强度；
　　（2）外形美观，简洁，改善了接触网与环境景观的协调性；
　　（3）相对传统补偿装置，没有坠坨和限制架等附属结构，节约了资源；
　　（4）结构紧凑，占用空间小，节约工程投资。