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摘 要：隧道内接触网棘轮补偿装置由于长期处于倾斜工况下，补偿绳出线方向需要与棘轮轴线重合才能正常运转，如果有夹角会降低补偿效率，夹角过大补偿绳将有脱槽危险，本文以全新方法进行精确测量，并利用Excel表格进行自动计算，确保两者重合，保障运行安全。
关键词：棘轮补偿;精确测设;Excel计算;运行安全
Measuring method forwheel tension assembly of OCS
in Chengdu Lanzhou Railway Tunnel
Zou Weiliang
China Railway Electrification Branch Group Xi’an Electrification Engineering Co.Ltd.， ShaanxiXi’an 710000
Abstract：The wheel tension assembly of OCS in tunnel is in inclined condition for a long time，so the compensation ropes needs to coincide with the wheel axis in order to operate normally.If there is an included angle，the tensioning efficiency will be reduced.If the included angle is too serious，the compensation ropes will be jumping from slot，In this paper，a new method is used for accurate measurement，and the excel table is used for automatic calculation to ensure the coincidence of the two device and ensure the operation safety
Keywords：Wheel tension assembly;Accurate measurement method;Excel calculation;Operation safety
棘轮补偿装置是接触网关键设备，与滑轮组补偿比较不仅变比准确，且具有良好的断线制动功能，当接触线或承力索发生断线时，棘轮因线索张力与坠砣重量间失去平衡而快速下落，此时制动器将卡住棘轮边沿上的齿槽，使棘轮停止下落，这样既避免事故扩大，又能较容易恢复工作[1]，因而在接触网工程中大量使用。成兰铁路桥隧占比85.22%，因此将有部分棘轮装置位于隧道内。
1 隧道内棘轮补偿装置简介
查阅成兰线接触网设计图[2]和零部件图能看到，棘轮装置由棘轮垫高底座、下锚底座、棘轮本体、转向滑轮、坠砣串、坠砣限制架等零部件组成。其典型形式如图1所示。
其中1为承力索垫高底座，2为接触线垫高底座，3为转向滑轮，4为坠砣串，5为限制架，6为下锚底座，7为棘轮本体。
由图1可以看出，垫高底座的目的是弥补锚洞深度，使得下锚底座安装位置基本處于锚洞断面处（图1粗线位置），然后在下锚底座上安装棘轮本体，补偿绳从棘轮大轮上引出后通过转向滑轮最终与坠砣串相连，从而形成完整补偿功能。
规范要求补偿绳应不磨制动卡块及导向轮边缘，补偿传动灵活[3]，为保证棘轮补偿绳与其他设施不偏摩，确保运行安全，必须使棘轮轴线与补偿绳角度完全重合，因此需要对垫高底座几何尺寸进行精确测量和计算。
2 垫高底座模型建立
为准确计算垫高底座几何尺寸需要根据其固有尺寸进行如下处理。
2.1 简化零件模型
查阅图纸可知垫高底座上下固定角钢间距为定值400，加工垫高底座时要知道4个数据：上沿角钢长度L1、下沿角钢长度L2、下锚底座安装面与铅垂线夹角α、隧道壁安装面与铅垂线夹角β，零件图如图2。
为了计算这4个数据，也为了提高测量的可操作性，我们将垫高底座进行简化，简化后如图3。
同时我们也将下锚底座进行简化并与垫高底座拼接，拼接后如图4，图4左边是下锚底座零件图，右边是简化后与垫高底座的拼接图。 2.2 建立测量模型
根据简化后的模型，我们将垫高底座和下锚底座放入指定位置来计算相关参数，测量模型如图5所示：
由图5我们能看出仅将锚洞用垫高底座垫满，棘轮轴线是不能与补偿绳平行且重合的，接触线处更加明显。因为承力索、接触线垫高底座测量计算方法相似，为了说明问题以下测量计算均以接触线垫高底座为例。
3 垫高底座测量计算
3.1 四参数初步测量计算
查阅设计图，可知接触线下锚高度为h1，转向滑轮定位高度为h3，为了保证接触线下锚高度，我们将接触线垫高底座下沿高度定为h1。设A、B、C、D、E′五点坐标分别为B（a1，h1），D（a1′，h1），A（a2，h1+400），C（a2′，h1+400），E′（a3，h3）如图6所示：
根据几何关系可知L2=a1′-a1，L1=a2′-a2，α=atan（a1-a2）/400，β=atan（a1′-a2′）/400。查零件图可知EE′=196。对E点进行受力分析可知EE′与上、下补偿绳夹角均为120°，由此可反推E点坐标为（a3-196·sin60，h3-196·cos60），另外根据几何关系还可以知道O点坐标为（（a1+a2）/2，h1+200），进而可以求得O′点的坐标为（（（a1+a2）/2-262·cosα），（h1+200-262·sinα））。
3.2 对参数进行初步修正
经过初步计算我们已经求得L1、L2、α、β，还需求得补偿绳与铅垂线的夹角γ，如图7：
由图7几何关系我们可得：
γ=atana3-196·sin60-a1+a22-262·cosαh1+200-262·sinα-h3-196·cos60
为使棘轮轴线与补偿绳角度重合，要以O点为圆心将AB旋转一个角度，这个角度是γ-α，旋转完成后角度关系将变成图8所示的关系。
图8 初次修正后角度关系示意图
由图8可知经过旋转L1增加了A′A，L2减少了B′B。且A′A等于B′B，根据正弦定理可知：
A′Asinγ-α=AOsin∠OA′A
其中AO=200/cosα，由此可推算：
A′A=AO·200·sinγ-αcosα·cosγ
此时L1修正=L1+A′A，L2修正=L2-A′A，修正后棘轮轴线与补偿绳做到了完全平行，但仔细观察图8可以看到此时棘轮轴线与补偿绳平行但并未完全重合，两者之间还有一个MN的间距要消除，根据几何关系可得：
MN=262-262·cosγ-αcosγ
3.3 参数终值
经过两次修正可以使棘轮轴线与补偿绳出线角度完全重合，此时四个参数终值将是用γ代替α作为α终值，β为原始计算值，L1最终=L1+A′A-MN，L2最终=L2-A′A-MN。
3.4 原始参数测量
有了上述思路，在实际测量中我们有两种方法对原始数据L1、L2、h1、h3进行测量。
传统测量方法：多人配合采用移动式脚手架或大型车梯为载具，测量员用钢卷尺直接测量，先用钢卷尺测出h3和h1数据，然后在h1高度处用钢卷尺测量L2并辅以水平尺进行控制，同理在h1高度位置处在垂直往上量400做标记，在此处用钢卷尺和水平尺测得L1数据，最后计算四个参数。
新式测量方法：单人使用DJJ8接触网测量仪，使用“自由测”功能，测量时仪器安放后不再移动，一次性测量A、B、C、D、E′五点坐标，然后根据上述思路计算四个参数。
3.5 测量数据计算自动化
有了原始测量的A、B、C、D、E′五点坐标，我们利用Excel将上述计算过程进行处理，以便自动计算加工数据，样表如下，表1是原始数据表，表2是计算结果表。
4 結语
4.1 举例计算
以成兰铁路杨家坪隧道DK123+302.5棘轮补偿下锚洞为例，测得接触线垫高底座处ABCDE′五点坐标分为A（-698，7400），B（-278，7000），C（-203，7400），D（607，7000），E′（1445，5910）根据上述测量方法将原始数据填入表1中，计算得L1初测=495，L2初测=885，修正值A′A=114，L1修正=610，L2修正=771，修正值MN=10.79，L1最终=599，L2最终=760，α=58.35，β=63.73。
4.2 结论
由此可见：
（1）将垫高底座加工数据精确计算出来具有重要意义，是确保棘轮补偿装置正常运行的前提条件。
（2）为确保补偿绳与棘轮轴线重合，初测完成后需要根据转向滑轮的设计位置精确测量和计算补偿绳与铅垂线夹角γ，不得以垫高底座本身计算出的角度α进行加工，应以γ-α值对α进行修正，调整L1、L2长度。
（3）准确计算修正值A′A是对L1、L2进行调整的关键所在。待L1、L2长度修正完毕后，棘轮轴线将与补偿绳平行，但二者之间还有一段距离并未重合，需再次修正。
（4）经过两次修正后，棘轮轴线将与补偿绳完全重合。从计算结果来看，首次修正时A′A值对L1、L2的变化较大，是影响二者重合的主要因素，必须予以重视，二次修正时MN对L1、L2的影响较小，粗略计算时可以忽略。
（5）在施工中应充分发掘测量设备潜力降低劳动强度，提高测量效率和精度。
参考文献：
[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2007.
[2]中铁二院工程集团有限责任公司.成兰施网72I隧道内接触网悬挂安装通用图说明[S].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2017.
[3]中铁电气化局集团有限公司.TB104212018铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准.北京：中国铁道出版社，2019.
作者简介：邹卫亮（1986— ），男，汉族，工程师，项目部工程部长。
关键词：棘轮补偿;精确测设;Excel计算;运行安全
Measuring method forwheel tension assembly of OCS
in Chengdu Lanzhou Railway Tunnel
Zou Weiliang
China Railway Electrification Branch Group Xi’an Electrification Engineering Co.Ltd.， ShaanxiXi’an 710000
Abstract：The wheel tension assembly of OCS in tunnel is in inclined condition for a long time，so the compensation ropes needs to coincide with the wheel axis in order to operate normally.If there is an included angle，the tensioning efficiency will be reduced.If the included angle is too serious，the compensation ropes will be jumping from slot，In this paper，a new method is used for accurate measurement，and the excel table is used for automatic calculation to ensure the coincidence of the two device and ensure the operation safety
Keywords：Wheel tension assembly;Accurate measurement method;Excel calculation;Operation safety
棘轮补偿装置是接触网关键设备，与滑轮组补偿比较不仅变比准确，且具有良好的断线制动功能，当接触线或承力索发生断线时，棘轮因线索张力与坠砣重量间失去平衡而快速下落，此时制动器将卡住棘轮边沿上的齿槽，使棘轮停止下落，这样既避免事故扩大，又能较容易恢复工作[1]，因而在接触网工程中大量使用。成兰铁路桥隧占比85.22%，因此将有部分棘轮装置位于隧道内。
1 隧道内棘轮补偿装置简介
查阅成兰线接触网设计图[2]和零部件图能看到，棘轮装置由棘轮垫高底座、下锚底座、棘轮本体、转向滑轮、坠砣串、坠砣限制架等零部件组成。其典型形式如图1所示。
其中1为承力索垫高底座，2为接触线垫高底座，3为转向滑轮，4为坠砣串，5为限制架，6为下锚底座，7为棘轮本体。
由图1可以看出，垫高底座的目的是弥补锚洞深度，使得下锚底座安装位置基本處于锚洞断面处（图1粗线位置），然后在下锚底座上安装棘轮本体，补偿绳从棘轮大轮上引出后通过转向滑轮最终与坠砣串相连，从而形成完整补偿功能。
规范要求补偿绳应不磨制动卡块及导向轮边缘，补偿传动灵活[3]，为保证棘轮补偿绳与其他设施不偏摩，确保运行安全，必须使棘轮轴线与补偿绳角度完全重合，因此需要对垫高底座几何尺寸进行精确测量和计算。
2 垫高底座模型建立
为准确计算垫高底座几何尺寸需要根据其固有尺寸进行如下处理。
2.1 简化零件模型
查阅图纸可知垫高底座上下固定角钢间距为定值400，加工垫高底座时要知道4个数据：上沿角钢长度L1、下沿角钢长度L2、下锚底座安装面与铅垂线夹角α、隧道壁安装面与铅垂线夹角β，零件图如图2。
为了计算这4个数据，也为了提高测量的可操作性，我们将垫高底座进行简化，简化后如图3。
同时我们也将下锚底座进行简化并与垫高底座拼接，拼接后如图4，图4左边是下锚底座零件图，右边是简化后与垫高底座的拼接图。 2.2 建立测量模型
根据简化后的模型，我们将垫高底座和下锚底座放入指定位置来计算相关参数，测量模型如图5所示：
由图5我们能看出仅将锚洞用垫高底座垫满，棘轮轴线是不能与补偿绳平行且重合的，接触线处更加明显。因为承力索、接触线垫高底座测量计算方法相似，为了说明问题以下测量计算均以接触线垫高底座为例。
3 垫高底座测量计算
3.1 四参数初步测量计算
查阅设计图，可知接触线下锚高度为h1，转向滑轮定位高度为h3，为了保证接触线下锚高度，我们将接触线垫高底座下沿高度定为h1。设A、B、C、D、E′五点坐标分别为B（a1，h1），D（a1′，h1），A（a2，h1+400），C（a2′，h1+400），E′（a3，h3）如图6所示：
根据几何关系可知L2=a1′-a1，L1=a2′-a2，α=atan（a1-a2）/400，β=atan（a1′-a2′）/400。查零件图可知EE′=196。对E点进行受力分析可知EE′与上、下补偿绳夹角均为120°，由此可反推E点坐标为（a3-196·sin60，h3-196·cos60），另外根据几何关系还可以知道O点坐标为（（a1+a2）/2，h1+200），进而可以求得O′点的坐标为（（（a1+a2）/2-262·cosα），（h1+200-262·sinα））。
3.2 对参数进行初步修正
经过初步计算我们已经求得L1、L2、α、β，还需求得补偿绳与铅垂线的夹角γ，如图7：
由图7几何关系我们可得：
γ=atana3-196·sin60-a1+a22-262·cosαh1+200-262·sinα-h3-196·cos60
为使棘轮轴线与补偿绳角度重合，要以O点为圆心将AB旋转一个角度，这个角度是γ-α，旋转完成后角度关系将变成图8所示的关系。
图8 初次修正后角度关系示意图
由图8可知经过旋转L1增加了A′A，L2减少了B′B。且A′A等于B′B，根据正弦定理可知：
A′Asinγ-α=AOsin∠OA′A
其中AO=200/cosα，由此可推算：
A′A=AO·200·sinγ-αcosα·cosγ
此时L1修正=L1+A′A，L2修正=L2-A′A，修正后棘轮轴线与补偿绳做到了完全平行，但仔细观察图8可以看到此时棘轮轴线与补偿绳平行但并未完全重合，两者之间还有一个MN的间距要消除，根据几何关系可得：
MN=262-262·cosγ-αcosγ
3.3 参数终值
经过两次修正可以使棘轮轴线与补偿绳出线角度完全重合，此时四个参数终值将是用γ代替α作为α终值，β为原始计算值，L1最终=L1+A′A-MN，L2最终=L2-A′A-MN。
3.4 原始参数测量
有了上述思路，在实际测量中我们有两种方法对原始数据L1、L2、h1、h3进行测量。
传统测量方法：多人配合采用移动式脚手架或大型车梯为载具，测量员用钢卷尺直接测量，先用钢卷尺测出h3和h1数据，然后在h1高度处用钢卷尺测量L2并辅以水平尺进行控制，同理在h1高度位置处在垂直往上量400做标记，在此处用钢卷尺和水平尺测得L1数据，最后计算四个参数。
新式测量方法：单人使用DJJ8接触网测量仪，使用“自由测”功能，测量时仪器安放后不再移动，一次性测量A、B、C、D、E′五点坐标，然后根据上述思路计算四个参数。
3.5 测量数据计算自动化
有了原始测量的A、B、C、D、E′五点坐标，我们利用Excel将上述计算过程进行处理，以便自动计算加工数据，样表如下，表1是原始数据表，表2是计算结果表。
4 結语
4.1 举例计算
以成兰铁路杨家坪隧道DK123+302.5棘轮补偿下锚洞为例，测得接触线垫高底座处ABCDE′五点坐标分为A（-698，7400），B（-278，7000），C（-203，7400），D（607，7000），E′（1445，5910）根据上述测量方法将原始数据填入表1中，计算得L1初测=495，L2初测=885，修正值A′A=114，L1修正=610，L2修正=771，修正值MN=10.79，L1最终=599，L2最终=760，α=58.35，β=63.73。
4.2 结论
由此可见：
（1）将垫高底座加工数据精确计算出来具有重要意义，是确保棘轮补偿装置正常运行的前提条件。
（2）为确保补偿绳与棘轮轴线重合，初测完成后需要根据转向滑轮的设计位置精确测量和计算补偿绳与铅垂线夹角γ，不得以垫高底座本身计算出的角度α进行加工，应以γ-α值对α进行修正，调整L1、L2长度。
（3）准确计算修正值A′A是对L1、L2进行调整的关键所在。待L1、L2长度修正完毕后，棘轮轴线将与补偿绳平行，但二者之间还有一段距离并未重合，需再次修正。
（4）经过两次修正后，棘轮轴线将与补偿绳完全重合。从计算结果来看，首次修正时A′A值对L1、L2的变化较大，是影响二者重合的主要因素，必须予以重视，二次修正时MN对L1、L2的影响较小，粗略计算时可以忽略。
（5）在施工中应充分发掘测量设备潜力降低劳动强度，提高测量效率和精度。
参考文献：
[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2007.
[2]中铁二院工程集团有限责任公司.成兰施网72I隧道内接触网悬挂安装通用图说明[S].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2017.
[3]中铁电气化局集团有限公司.TB104212018铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准.北京：中国铁道出版社，2019.
作者简介：邹卫亮（1986— ），男，汉族，工程师，项目部工程部长。