蠕變與超拉——論接觸網線索超拉

胡紅旗

（鄭州鐵路安全監(jiān)督管理辦公室駐洛陽供電段驗收室，河南 鄭州 471000）

1、什么是蠕變：蠕變是指固體材料在外力的作用下，材料的形變隨時間變化而逐漸增大的現象。

2、什么是超拉：超拉就是用超過線索（物體）額定張力的辦法對其進行拉伸，在保證線索（物體）不被破壞的前提下，通過加大張力來快速完成蠕變，達到基本穩(wěn)定的過程。

3、蠕變的規(guī)律：蠕變隨時間的延續(xù)大致分三個階段：

3.1 初始蠕變或過渡蠕變：特點是應變隨時間延續(xù)而增加，增加的速度由快而逐漸減慢；

3.2 穩(wěn)態(tài)蠕變或定常蠕變：特點是應變隨時間延續(xù)而接近勻速增加，并為最小值，這個階段時間較長；

3.3 加速蠕變：特點是應變隨時間延續(xù)而加速增加，直達破迅速破壞。

在第一階段，形變率相對較大，但是隨著應變的增加逐步放緩，即進入第二階段或者穩(wěn)態(tài)蠕變階段，形變率最后達到一個最小值（基本為零）并接近常數，這個階段最被了解，也是接觸網線索的穩(wěn)定階段，接觸網的穩(wěn)定運行就在這個時段內。在第三階段，線索機械性能被破壞，時間在接觸網壽命之外，不做探討。

線索蠕變示意圖如下：

本文所論述的重點就是如何使線索由第一階段（形變率相對較大階段）迅速進入第二階段（穩(wěn)態(tài)蠕變階段，形變率基本為零），使設備盡快進入穩(wěn)定期。

4、蠕變的危害：蠕變危害極大，主要表現如下幾個方面：

4.1 降低設備內在質量。由于蠕變的存在，線網處于變化狀態(tài)，使其工作狀態(tài)不穩(wěn)定，如造成線索張力不均勻、線索平直度降低，線索擺動增大，受電弓離線率增加等，這就會降低受電弓取流質量。

4.2 增加設備維修成本。為滿足設備運行條件，需對設備進行反復調整，增加人力、物力的投入。

4.3 增加設備的事故率。因線索蠕變延伸，致使重要參數和關鍵設備狀態(tài)發(fā)生變化，不利因素的累積疊加，必然會增加事故的發(fā)生頻率。

4.4 增加設備檢修量。隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，鐵路運輸形勢日趨緊張，壓力越來越大，為提供寶貴的運能，必將壓縮線路的維修時間，這就形成一個嚴峻的現實。

4.5 縮短設備的使用壽命。設備運行條件惡化，易造成設備老化，減少使用期限。

4.6 限制電力機車的運行速度。供電質量的降低影響機車速度的提高。

由上述可知，蠕變危害極大，在列車運行速度越來越高的今天，接觸線索蠕變的危害性將日益突顯。因此，要想徹底消除蠕變的危害，就必須對接觸網線索進行超拉。

5、如何減少蠕變危害

5.1 自然消除法

也就是不對線索采取超拉方法，使線索在運行中隨著時間的推移而逐步得到穩(wěn)定；在這過程中，蠕變的危害將會盡加顯現，主要存在缺點一設備達到穩(wěn)定所需時間長（約三年才能基本穩(wěn)定）；缺點二增加設備調整量大，每年至少需調整兩次，人力、物力浪費極大；缺點三對影響電力機車車速，缺點四降低設備內在質量，前期遺留的缺陷是很難徹底克服的。如侯月線沁河北站I道I錨段線索，該錨段全長約1580米，現取個別跨距為例加以說明，由下圖可經分析可知：

5.11 承力索、接觸線在蠕變后，由于設備的特性，對線索伸張自由度有所限制，致使線索松馳，線索位置發(fā)生相應變化；為保證機車正常取流，需對很多參數進行調整。如為保證接觸線位置正常，需對吊弦進行調整，如圖將吊弦長度由C1位置調整到C位置，但這又犧牲了跨中結構高度，結構高度A＜結構高度B，結構高度變小，又影響到設備的穩(wěn)定性。

5.12 該線索連帶有線岔和分段，其參數必然發(fā)生變化，增大了事故發(fā)生率。

5.13 該線索處在風口區(qū)段，每年4至12月份，常有7至10級風，超過10級的風也偶有發(fā)生，因蠕變而使線索松馳，跨中偏移值增加，曾5次發(fā)生脫弓現象。

5.14 該錨段共有32個定位點，175根吊弦，附帶有2組線岔、2組錨段關節(jié)，靠一個工區(qū)的力量，在現有的天窗時間內是不易一次調整到位的。該線索在長達11年的時間內一直存在設備隱患，是工區(qū)關注的重點，直至2005年侯月線擴能改造中因更換懸掛，才得以徹底消除。

由上述可知：自然消除蠕變的方法使設備存在很多隱患，這說明自然消除法是不可取的。

5.2 超拉消除法

接觸網線索的超拉就是在放線作業(yè)后，用超過線索額定張力的辦法對接觸網線索（承力索、接觸導線）進行張行拉伸，使承力索（接觸線）保證線材不被破壞的前提下，通過加大張力來加速完成蠕變伸長過程，超拉以后線索受上額定負荷，基本不再伸長，快速達到穩(wěn)定。我們知道蠕變伸長是一個漫長的過程，一般說來第一年蠕變伸長量最大，以后第次減少，前三年時間伸長量達到總伸長量值的98%以上；通過超拉消除的辦法，可抵消自然消除法存在的全部缺點，使設備提前進入穩(wěn)定期。

6、接觸網線索的超拉

客運專線承力索、接觸線架線后應進行超拉，以消除新線蠕變的影響。通過外部的強拉，使線材內部產生應力變化，當內部應力達到額定負荷時，內部應力達到額定張力數值時，再換成額定張力，內部應力和外部張力達到平衡，線索基本不再發(fā)生蠕變伸長——此過程既謂超拉！超拉的方法有：

6.1 墜砣超拉法

在起、下錨兩端同時分級加墜砣。銅合金承力索超拉張力為額定張力的1.5倍，超拉時間為3h；銀銅、銅接觸線超拉張力為額定張力的1.8倍，超拉時間為5h；鎂銅接觸線超拉張力為額定張力的1.5倍，超拉時間為168h。

6.2 額定張力超拉法

銅合金承力索、銀銅、銅接觸線架設后，額定張力張拉 6周，鎂銅接觸線張拉10周。嚴格意義講，此種方法不稱為超拉。

6.3 兩種超拉方法的優(yōu)缺點。

兩種辦法相可以看出，墜砣超拉法優(yōu)點有二，一是所用時間短，可提高工作效率；二是現場實踐證明，墜砣超拉法后線索基本不再伸長。而額定張力超拉法后線索尚需約一年才能達到穩(wěn)定期，會形成遺留缺陷和隱患。

6.4 墜砣超拉法主要防護措施。

6.4.1 因超拉時張力加大，應對設備薄弱環(huán)節(jié)和關鍵處所進行加固。如線索轉角大的處所、中心錨結處、下錨拉線和下錨基礎、曲線處所等。

6.4.2 對設備加強觀測，防止線索卡滯現象。

6.4.3 一但線索蠕變伸長量達其材質的延伸率（多數銅材質是總長度的0.3‰），即可認定為達到要求，應停止超拉。

7、結論：實踐證明，對接觸網線索進行超拉，可進一步提高設備的內在質量，使弓網關系得到更好地改善，從而為提高電力機車運行速度提供了條件，降低了設備的維修量，減少了設備故障概率，是解決目前接觸網線索現狀行之有效方法。

[1]郭富強;談九里山隧道接觸網整治方案

[2]于萬聚;接觸網設計及檢測原理