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2.4 补偿装置的a、b值
2.4.2 a、b值
补偿器靠坠砣串的重力使线索的张力保持平衡。当温度变化时，线索的伸缩使坠砣串上升和降，当坠砣串升降超出允许范围时，如下降过多使坠砣串底面接触地面或上升过多使坠砣杆耳环孔卡在定滑轮槽中，都会使补偿器失去补偿作用。因此用补偿器的a 、b值来限定坠陀串的升降范围。
坠陀杆耳环孔中心至补偿（定）滑轮下沿的距离为a值。由坠陀串最下面一块坠陀的底面至地面（或基础面）的距离称为补偿器的b值。补偿器a、b值随温度变化而发生变化，接触线和承力索补偿器的a、b值不相等。
为了使补偿器不失去补偿作用，对补偿器a、b值提出以下要求：
在最低温度时，a值应大于零，最高温度时，b值应大于零。铁道部颁发的《接触网运行检修规程》规定，补偿器a、b值的最小值不小于200mm，进行接触网设计时，规定a、b值不小于300mm。
2.4.2 a、b值的计算
在不同温度时，补偿器a、b值不同，其计算方法如下:
a?amin?nla(tx?tmin) b?bmin?nla(tmax?tx)
为了施工和维修的方便，利用上述公式，根据不同的温度和中心锚结至补偿器间距离，可以计算出多组a、b值。
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第3章 接触网补偿装置的种类与应用
3.1 补偿装置的种类
在我国电气化铁道和城市轨道交通的发展中，先后出现的补偿装置种类见表3-1。 序号 名称 补偿对象 1 可锻铸铁滑轮组 接触线、承力索 2 铝合金滑轮补偿装置 接触线、承力索 3 棘轮补偿 接触线、承力索 4 弹性补偿器 软横跨、接触线、承力索 5 液气式张力补偿器 拉线、软横跨、接触线、承力索
表3-1 补偿装置种类
3．2 各种补偿装置的特点
3．2.1可锻铸铁滑轮组
从修建第一条电气化铁道至20世纪90年代中期，接触网补偿装置一直使用可锻铸铁滑轮组。在结构上，可锻铸铁滑轮组采用单个滚动轴承，铸造工艺制造的130mm小直径可锻铸铁滑轮，补偿绳为50 mm2镀锌钢绞线，最大工作荷重为12.4kN，安装情况如图3-1所示。
可锻铸铁滑轮组具有适用范围广、结构简单、造价低、安装方便等优点。
图3-1 可锻铸铁滑轮组安装图
3.2.2 铝合金滑轮补偿装置
铝合金滑轮补偿装置是可锻铸铁滑轮组的替代产品。铝合金滑轮补偿装置是由滑轮组、不锈钢丝绳、连接框架及双耳楔型线夹组成，备有1∶2，1∶3，1∶4三种规格，可满足不同标准张力要求。滑轮轮体按不同组合要求，备有270、205、165mm三种直径，材质为ZL114A铝合金，制造工艺为国际先进的金属模低压铸造，轮体与轴连接采用2个定滑轮动滑轮坠砣端线索端滚动轴承，补偿绳为不锈钢丝绳，最大工作荷重：1∶2型为12 KN、1∶3型为18kN、1∶4型为22KN。最常用的1∶4型铝合金滑轮补偿装置见图3-2。
图3-2 型铝合金滑轮补偿装置
与可锻铸铁滑轮相比，铝合金滑轮重量轻、强度高、耐腐蚀性能好、轮径大；柔韧的不锈钢丝绳与大直径的轮槽贴合密切，是镀锌钢绞线无法相提并论的；2个滚动轴承比一个滚
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动轴承受力更加均匀，转动平稳、灵活；加上在结构、设计、制造方面都精良的连接框架，保证了铝合金滑轮补偿装置具有较高的机械强度和传动效率，且重量轻、寿命长等优点。铝合金滑轮补偿装置的主要缺点是随着变比的增大，整套装置的体积和重量也明显增加，在空间受限制的隧道等处安装困难。
3.2.3 棘轮装置
铁路运行速度的不断提高，对接触网的可靠性要求越来越高，如何在接触网发生故障后缩小事故范围、防止坠砣下落侵入限界、丢失成为新的课题。同时，城市轨道交通在地下、车站等处由于受空间限制，无法安装铝合金滑轮补偿装置。为解决这个问题，棘轮装置应运而生。棘轮装置的最大特点是棘轮与其它工作轮共为一体，棘轮本体大轮直径为566mm，小轮直径为170mm，传动比为1∶3，补偿绳为柔性不锈钢丝绳，比普通不锈钢丝绳性能更好，工作荷重有30kN、36kN 2种，主要优点一是具有断线制动功能，二是安装空间比铝合金滑轮补偿装置小很多，其示意图如图3-3所示。
正常工作状态下，棘齿与制动卡块之间有一定间隙，棘轮可以自由转动；当线索断裂后，棘轮和坠砣在重力作用下下落，棘齿卡在制动卡块上，从而可以有效地缩小事故范围、防止坠砣下落侵入限界、丢失。棘轮装置具有转动灵活、传动效率高（与铝合金滑轮补偿装置相当）、防腐性能好、使用寿命长等优点，但价格较高。由于棘轮本体形状复杂、轮径大、薄壁部位多，因而制造上对设备的要求很高，同时对铸造技术水平的要求也很高。国内一般制造工艺为砂型铸造，成品率较低，外观质量较差。为了满足用户需要，中铁电气化局集团宝鸡器材厂专门从意大利引进了一套大型低压铸造设备，采用金属模，不但棘轮的成品率、外观质量大大提高，成本也显著降低，为大面积推广使用奠定了基础。
图3-3 棘轮装置
3.2.4 弹性补偿器
多年来，我国电气化铁道一直未对软横跨进行过补偿。在气温升高时，软横跨会因此松弛，造成接触网下坠；或是钢柱承受额外的大张力，严重威胁接触网安全。哈大线是东北地区首条电气化铁道，全年气温变化悬殊，如不对软横跨进行补偿，无法保证接触网的安全。
弹性补偿器是哈大线采用的软横跨补偿装置，如图3-4所示。
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图3-4弹性补偿器
弹性补偿器工作原理为虎克定律。其内部固定有一个弹簧，弹簧具有一定的初始压缩力。当软横跨定位绳伸长时，弹簧被释放，工作杆收回拉紧软横跨定位绳；当软横跨定位绳收缩时，弹簧被压缩，工作杆伸出，使软横跨定位绳的张力保持在一定范围内。目前弹性补偿器有0～3kN、3～6kN，2种型号。弹性补偿器具有结构简单、安装方便、价格低廉等优点。
3.2.5 液气式张力补偿器
液气式张力补偿器最初是为了解决上海明珠线一期工程中下锚支柱与拉线不在同一桥上的问题而研制的。由于钢拉线的线胀系数与混凝土的相差较多，当下锚支柱与拉线不在同一桥上时，理论计算结果表明，这一相差在极端温度条件下足以将锚柱拉倒，因此必须对拉线的张力进行补偿。液气式张力补偿器就是对拉线进行补偿的装置，其工作荷重为32kN，补偿精度大于±5%，工作温度范围为-40～60℃，整体重量小于50kg，如图3-5所示。
液气式张力补偿器的工作原理为帕斯卡定律，即气体的热胀冷缩原理。其中心是一个密封性极好的液压油缸，四周环绕着一个充有一定初压的气囊。当温度变化时，张力保持恒定，气囊内的气体发生热胀冷缩，推动油缸收缩或伸出，从而达到补偿的目的。
图3-5液气式张力补偿器
液气式张力补偿器的主要特点是体积小、重量轻、安装方便、补偿精度高、技术含量高。根据使用要求，可以设计制造不同规格的产品，满足不同补偿要求。不仅运用于拉线补偿，还用于特长锚段的接触网补偿、软横跨补偿。尤其是用于软横跨补偿的液气式张力补偿器，仅长300mm左右，重数公斤，可以进行恒张力补偿，极具发展潜力。
3.3 各种补偿装置的应用情况
可锻铸铁滑轮组长期以来一直在电气化铁道上发挥着重要作用。自宝成线开始至1995年间，我国修建的数千公里电气化铁道均采用此种补偿方式。随着近年来铁路提速的发展，可锻铸铁滑轮组逐渐暴露出传动效率低（80%～90%）、易跳槽、偏磨、钢丝绳锈蚀断股、补偿绳涂油工作量大、使用寿命短等问题，影响接触悬挂的安全可靠和稳定。
自新型铝合金滑轮补偿装置问世后，目前已被淘汰。1995年研制成功的铝合金滑轮补偿装置克服了偏磨、卡滞等现象，滑轮转动灵活自如、传动效率高达97%以上，具有安装比较方便、维修量少等优点，因此一推出即受到一致好评，目前在全国各条电气化铁道、城市轨道交通中都得到了广泛应用。主要使用线路包括京郑、京秦、武广、陇海线、宝成、京包、宝中线等电气化铁道，累计数量约达4万套，占全部补偿装置的95%以上。
棘轮装置于1996年研制成功，在电气化铁道、城市轨道交通领域具有极大的发展前途，
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