[00138922]电气化铁路张力补偿器

一、行业特点、竞争焦点、主要的技术指标和关键技术说明。

张力自动补偿装置，又称张力自动补偿器，它是装在锚段的两端，并且串接在接触线和承力索内，它的作用是补偿线索内的张力变化，使张力保持恒定。因为在大气温度发生变化时，接触线或承力索会发生伸长或缩短，从而使线索内张力发生变化，这时就会影响到接触线或承力索的弛度也发生变化，因而使受流条件恶化。为改变这种情况，一般在一个锚段的两端，在接触线及承力索内串接张力自动补偿装置后，再进行下锚。

接触网补偿装置是承力索和接触线在气温变化时保持工作张力恒定的重要装置，其性能好坏直接影响着接触网的悬挂弹性、接触网在几何空间位置的标准状态等，对减少弓网故障有着重要意义，对于我国铁路跨越式发展的今天同样具有重要的意义。

1、各种补偿装置的在时速200km/h电气化铁路上的应用

遂渝线是我国第一条山区200km/h客货共线高速铁路，在遂渝线上采用了4种下锚装置：铝合金滑轮补偿装置、棘轮补偿装置、液压补偿装置、鼓轮补偿装置。

铝合金滑轮补偿装置在遂渝线上安装在德国零件段。其按传动比分为2种类型：1：2和1：3。滑轮组补偿装置重量轻、强度高、耐腐蚀性好。由于其补偿滑轮采用固定滑轮采用固定滑轮，无滚动轴承的无油滑轮免维护滑轮，因此减少了维修工作。

鼓轮补偿装置安装在遂渝线日本段，该装置可以不设中心锚结，因此可减少中心锚结处下锚柱和有关零件。

棘轮补偿装置安装在遂渝线国产零件段，其传动比为1：3，主要由棘轮轮体、楔子、棘轮轴、棘轮支架、棘轮连接架、补偿绳及平衡轮等组成。

液压补偿装置在遂渝线上安装在桥上下锚处，他结构简单、体积小、重量轻、安装方便。

2000 年，修建东北地区第一条电气化铁道哈大线时，首次使用弹性补偿器，之后推广应用于京秦、秦沈线等线路。目前在铁路跨跃式发展的指导思想下，多条新建电气化干线如胶济、郑徐线等均采用此产品。今后时速 200 km 及以上线路软横跨系统都将采用弹性补偿器。

2、竞争焦点

对张力自动补偿装置的要求有二：其一，补偿装置应灵活，在线索内的张力发生缓慢变化时，应能及时补偿，传送效率要高；其二，具有快速制动作用，一旦发生断线事故或其他异常情况，线索内的张力迅速发生变化时，补偿装置还应有一种制动功能。一般对于全补偿的承力索内的补偿装置，如不具备这种功能时，还需专门加有断线制动装置，以防止在一旦发生断线时，坠砣串落地而造成事故扩大、恢复困难。

合理选用补偿装置，对提高接触网系统的可靠性具有重要的现实意义。上述各种补偿装置对促进我国电气化铁道和城市轨道交通的发展都起过重要的作用。根据表2 可以得出以下结论：滑轮补偿、棘轮装置从根本上保证了接触网在静态和动态都处于安全稳定的状态，可靠性高，是城市轨道交通和时速为 200 km 以上电气化铁道最佳补偿方式；弹性补偿器、液气式张力补偿器可以对软横跨补偿的张力进行有效的补偿，提高软横跨系统的可靠性，是接触网补偿装置的发展方向，可以大范围推广使用。

3、主要的技术指标和关键技术

（1）采用直接接触式蓄能器

与隔离式蓄能器相比，补偿精度高，体积小，重量轻，成本低，减少了泄漏的机会。由于没有橡胶件的老化问题，所以还能延长使用寿命。

（2）蓄能器采用整体焊接的密封设计

由于蓄能器与气缸筒之间无需油管连接，没有橡胶件的密封问题，所以也就不存在橡胶件自然老化，密封失效问题。这种整体焊接的密封设计方法，是基于免维护补偿器的设计思路考虑的。

（3）动密封采用公司发明专利的无渗漏密封技术

该无渗漏密封技术在1993年6月，经过机电部北京液压元件产品质量监督检测分中心的国家级归口检测，经历26昼夜连续试验，在运行速度250mm/s，工作压力10Mpa，换向47万次，活塞杆累计行程300Km的情况下，活塞无渗漏。其性能在国内外达到领先水平。1994年5月通过了湖北省级技术鉴定。1999年7月由山东省科委对无渗漏密封技术应用在煤炭行业又做了省级技术鉴定。再次肯定其密封技术在国内外达到领先水平。2001年9月与2003年1月两次分别通过了铁道部产品质量监督检验中心接触网零部件检验站的型式试验。经过以上实验，2005年2月就赋能式活塞密封圈和活塞杆用动密封圈申请国家专利，以上两种专利分别于2009年及2013年授权。

(4)产品通过氦检漏

氦气质谱检漏法是目前世界上最优秀的定量检漏方法。气动式张力补偿装置采用了世界最先进的德国莱宝公司的氦质谱检漏仪检测后，检测出总漏率为Q=3.8×10-7（mbar·l/s）。

补偿装置按漏率计算可以使用的年限N

张力下降1%

张力下降2%

张力下降3%

N(年)

40.02

80.03

120.05

优异的技术性能指标，显示出补偿装置优秀的品质。

（5）设计有活塞杆伸缩定位装置

在补偿装置的安装过程中，补偿装置中注有高压氮气，补偿装置的张力很大。若在补偿装置的安装过程中，靠紧线器将补偿装置拉伸到规定的位置，工人是很费力气的。如果在补偿装置的无杆腔端注入乳化液将活塞杆推到规定位置，那么可以减轻安装中的劳动强度，提高工作效率。

(6)配备有补偿装置安装、拆卸专用工装

采用此工装有条件做到在很短的时间内完成补偿装置的安装或拆卸工作。

（7）体积小、重量轻、安装空间小

气液式张力补偿装置与气动式张力补偿装置的体积，在相同张紧力和相同补偿长度内，与国内外其它单位研制的各种补偿装置相比，体积和重量是最小的。它的安装空间很小，既可以装于支柱，也可以装于隧道。特别是装于隧道，不需要专门为它加宽隧道，因此可以大幅度降低工程投资和加快工程进度。

（8）生产成本和维护成本低

在产品竞争的角逐中，必须通过设计制造争取以最低的费用提供用户所需的功能，只有功能齐全、性能好、成本低的产品在竞争中才具有优势。

经调查，业内专家估算，“滑轮补偿装置”每组年维护成本在￥6000元左右。如1000Km线路，年维护费在￥400万元以上，。按照“TB/T2800电气化铁道接触网用张力自动补偿装置技术条件”规定补偿装置寿命期20年，20年内节省维护费用在￥8000万元以上。而气液式补偿装置与气动式补偿装置几乎无需维护，即使一个寿命期结束后，更换新的密封件又可以完成另一个新的寿命期。所以展现出的经济效益前景非常可观。

（9）使用寿命长

产品中采用了“无渗漏密封技术”在密封性能上有了可靠的保障。而在密封材料上，采用与国外先进密封材料相结合的技术措施，为补偿装置产品使用达到长寿命，提供了有效的保障。

（10）可以提高线路的使用寿命，提高运营效率

由于气液补偿装置可以有效地吸收接触网摆动所产生的重复叠加载荷，与滑轮补偿装置相比，降低了补偿绳疲劳断裂的可能性，提高了线路的使用寿命，减少断线事故和维护时间，从而提高了运营效率。

（11）补偿性能好

气液补偿装置可以将拉力增量容易地控制在+2%以内。而“滑轮补偿装置”存在机械效率问题，所以始终在欠拉力补偿段工作，相比之下气液补偿装置的补偿性能目前是最好的。

（12）维护工作量小

“滑轮补偿装置”由于各种各样的原因，每年都要维修几次，而气液式补偿装置，一般情况下是不需要维修，因此使用气液式张力补偿装置将大幅度节省维修工作所需要的人力和物力。

（13）产品系列化

气液式张力补偿装置与气动式张力补偿装置两种产品均按系列产品设计。与线路长度配套使用，充分挖掘出补偿装置的最佳性能。

二、目前所处发展阶段、与国内外同行业其它公司同类技术、产品及服务的比较。

我公司研制的QB/QYB气动式/气液式张力补偿器 *数据引自“新型接触网补偿装置（铝合金滑轮、棘轮装置）”——电化局电气化勘测设计研究院、宝鸡器材厂97.12

从以上的对比可以看出，气动式张力补偿装置和气液式张力补偿装置其综合性能均优于机械弹簧式补偿装置和“滑轮——坠陀”式补偿装置。从总体看，非重力式补偿装置的综合技术性能优于重力式补偿装置。而气动式张力补偿装置与气液式张力补偿装置与又优于其它非重力式补偿装置。

三、本技术、产品及服务的新颖性、先进性和独特性。

1、体积小、重量轻、安装空间小

气动式张力补偿装置与气液式张力补偿装置的体积，在相同张紧力和相同补偿长度内，与国内外其它单位研制的各种补偿装置相比，体积和重量是最小的。它的安装空间很小，既可以装于露天，也可以装于隧道。特别是装于隧道，不需要专门为它加宽隧道，因此可以大幅度降低工程投资和加快工程进度。

2、生产成本低

在产品竞争的角逐中，必须通过价值工程设计制造出以最低的费用提供给用户最好的功能，只有功能齐全、性能好、成本低的产品在竞争中才具有优势。

由于采用“价值工程”这一科学设计方法为工具，价值与功能始终贯穿在设计的始终。气动式张力补偿装置与气液式张力补偿装置，两种产品得到了现代设计方法的最好回报。所以，它的生产成本比国内外其它单位研制的同类补偿装置相比是最低的。完全可以将价格控制在与“滑轮——坠陀”式补偿装置的同一水平或略高水平上。这样就有条件冲破价格的瓶颈，将先进的产品大面积推广。

3、使用寿命长

产品中采用了“无渗漏密封技术”在密封性能上有了可靠的保障。而在密封材料上，由于材料采用与国外先进国家的材料相一致，抗老化性能，抗磨性能与国外先进国家相比差距不大。所以说为补偿装置产品使用达到长寿命，提供了有效的保障。

4、可以提高线路的使用寿命，提高运营效率

由于安装气（液）式张力补偿装置后，补偿绳中消除了因坠陀摆动所产生的重复叠加载荷，从而降低了补偿绳疲劳断裂的可能性，提高了线路的使用寿命，减少断线事故和维护时间，从而提高了运营效率。

5、补偿精度高

气（液）式张力补偿装置理论补偿精度可以趋进到零，由于存在设计误差和操作误差，补偿精度控制在±3%是容易达到的。与“滑轮——坠陀”式补偿装置和机械弹簧式补偿装置相比，补偿精度目前是最高的。（补偿精度现在已经达到±1.1%）

6、可以对补偿装置张力远程监控和现场张力测量

将补偿装置的张力变化反映出来，并能记录下来，这样就可以实现补偿装置的远程监控。对高速铁路接触线的事故预测会产生积极的意义。在每个气（液）式张力补偿装置上，加装张力测量及信号发送装置，每个装置中有不同的地址号，持电子接收装置，逐个收录补偿器的张力信号，就可以完成补偿器张力的定时定量分析，及时发现接触线张力变化情况，为及时处理线路隐患，提供了可靠的定量依据。

采用补偿装置测压工具，通过测量补偿装置内的氮气压强，就可以知道补偿装置的张力大小。测量工作5分钟就可以完成。

7、维护工作量小

“滑轮——坠陀”式补偿装置由于各种各样的原因，每年都要维护调整几次，而气液式张力补偿装置，一般情况下不需要维护。襄樊南铁实业有限公司生产的的补偿装置在襄樊火车站、襄北编组站、武当山隧道内试验使用7年多时间了，至今没有进行维护而且工作正常。因此使用气液式张力补偿装置将大幅度节省维护工作所需要的人力和物力。

8、产品系列化

气动式张力补偿装置与气液式张力补偿装置两种产品均按系列产品设计。它们适用锚段长度为L=600m～2400m，间隔200m有一个产品。两个系列产品的最大张力均为2500Kg。

9、在补偿装置上可以加装断线后补偿装置自停装置。因故当接触线断线后，补偿装置的活塞杆马上在原地停止运动，这样就可以最大限度地减少弓网事故的范围。

新型的补偿装置使用了以前未被人们采用的新技术，其主要新颖性、先进性和独特性如下：

（一）结构独特

1：蓄能器与缸筒设计成整体式

蓄能器与油缸合为一体，由于直接接触式蓄能装置没有橡胶囊，所以这种蓄能装置突出的优点是：容量大，惯性小，反映灵敏，体积小，没有机械摩擦损失。

应用在补偿装置上，与隔离式蓄能器相比，补偿精度高，体积小，重量轻，成本低，减少了泄漏的机会。由于没有橡胶件的老化问题，所以还能延长使用寿命。

2：设计有活塞杆伸缩定位装置

在补偿装置的安装过程中，补偿装置中注有高压氮气，补偿装置的张力很大。

若在补偿装置的安装过程中，靠紧线器将补偿装置拉伸到规定的位置，工人要费很大力气的。如果在补偿装置的无杆腔端注入乳化液或液压油将活塞杆推到规定的安装位置，那么可以减轻安装中的劳动强度，提高工作效率。

3：补偿装置附有温度刻度尺

（二）密封技术先进

4：动密封采用发明专利的无渗漏密封技术。（专利号ZL 2005 1 0018268.9 ZL 2005 1 0018269.3）

密封基本原理是：将工作介质引入密封件内腔，介质的压强垂直作用在密封表面上，同时又加宽了密封表面，增大了密封面积，所以密封效果得到了较大的提高。

（三）新颖性

5：在补偿装置上加装断线后补偿装置自停装置

当接触线因故断线后，补偿装置马上停止补偿运动，停留在原位，这样可以最大限度地减少弓网事故的范围。

（四）安装方法独特

6：配备有补偿装置安装、拆卸专用工装