單軌跨座整體夾持式T形匯流排的研究設(shè)計(jì)

高 鳴

0 引言

單軌跨座式軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)輪軌交通所采用的第三軌或架空式剛性接觸網(wǎng)受流系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，T形匯流排與接觸線夾持固定后，通過支撐絕緣子安裝在軌道梁的兩側(cè)，形成“正極”與“負(fù)極”供電回路的受流系統(tǒng)。在軌道梁上行駛列車的動(dòng)力由安裝在軌道梁兩側(cè)的接觸網(wǎng)受流系統(tǒng)供給。

匯流排是剛性接觸網(wǎng)受流的主要載流導(dǎo)體，且對(duì)接觸線起著支持固定作用，所以應(yīng)具有良好的電氣及機(jī)械性能，即良好的導(dǎo)電性、較高的強(qiáng)度、韌性、剛度及耐腐蝕性能。

隨著重慶單軌跨座式軌道交通開通運(yùn)營，原有結(jié)構(gòu)T形匯流排的缺陷也逐漸暴露出來。為克服該缺陷，在參考國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了一種新型結(jié)構(gòu)的整體夾持式T形匯流排。

1 原有結(jié)構(gòu)T形匯流排的缺陷

1.1 原有匯流排結(jié)構(gòu)

原有結(jié)構(gòu)的匯流排與接觸線是通過夾板固定方式連接的（見圖1）。

1.2 原有匯流排的缺陷

（1）接觸電阻逐步增大，載流功能逐步降低。由于 T形匯流排采用與之分離的夾板與接觸線固定。T形匯流排與夾板之間、夾板與接觸線之間難免存在間隙，隨著夾板與匯流排、夾板與接觸線之間氧化腐蝕的加重，它們之間的接觸電阻逐漸增大。

圖1 原有結(jié)構(gòu)匯流排與接觸線的連接示意圖

將使用一定年限的原有匯流排拆除后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行導(dǎo)電性能試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)接觸線夾板與匯流排本體之間因長期氧化及電腐蝕，接觸電阻極大，夾板幾乎不參與導(dǎo)電，實(shí)際上只有匯流排本體導(dǎo)電。

（2）新線建設(shè)匯流排連接安裝施工效率較低，不能滿足軌道交通建設(shè)提速和及時(shí)消除運(yùn)營故障的要求。

原有結(jié)構(gòu)T形匯流排采用焊接方式連接，勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工難度高，安裝效率低，連接處的質(zhì)量難以保證，需要進(jìn)行無損探傷檢驗(yàn)，不能適應(yīng)軌道交通建設(shè)提速的要求。一旦運(yùn)營過程中發(fā)生接觸網(wǎng)破壞性故障（自然災(zāi)害或人為破壞）就須拆除損壞的匯流排并焊接重新安裝，所需搶修時(shí)間較長，造成的社會(huì)影響較大。

為改善跨座式單軌接觸網(wǎng)系統(tǒng)的取流（回流）質(zhì)量，提高匯流排之間連接的施工效率，需要開發(fā)一種保留原夾板式匯流排優(yōu)點(diǎn)的新型匯流排產(chǎn)品。

2 整體夾持式T形匯流排

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

整體夾持式 T形匯流排與接觸線的連接結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 整體夾持式T形匯流排與接觸線的連接示意圖

2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

整體夾持式T形匯流排產(chǎn)品截面見圖3。其特點(diǎn)是將原 T形匯流排及接觸線固定夾板的結(jié)構(gòu)功能合為一體。在夾持接觸線的部位通過開槽及預(yù)設(shè)一定的角度，得到便于接觸線放入的齒間距，然后通過螺栓緊固件，并利用匯流排本身的彈性變形，使匯流排直接與接觸線相連接。

圖3 整體夾持式T形匯流排產(chǎn)品制造截面示意圖

2.1.1 提高整體接觸網(wǎng)導(dǎo)電性能

與原有結(jié)構(gòu)相比較，新型匯流排安裝結(jié)構(gòu)中，取消了接觸線固定夾板，匯流排通過螺栓直接與接觸線相連接，形成整體夾持固定方式，減小或消除了原T形匯流排與接觸線固定夾板之間、接觸線固定夾板與接觸線之間存在的間隙及接觸電阻增大的問題，改善了三者之間存在的氧化和電腐蝕等情況。同時(shí)，新型結(jié)構(gòu)匯流排與接觸網(wǎng)系統(tǒng)既有的零部件有相容性，使新線與既有線完全匹配。

2.1.2 提高施工安裝效率

在保證系統(tǒng)整體安裝質(zhì)量和性能參數(shù)的情況下，優(yōu)化匯流排之間的連接。匯流排之間采用鉚接工藝連接，提高了施工過程中的安裝效率。與焊接方式相比較，可提高工效50%以上。同時(shí)達(dá)到縮短運(yùn)營過程中發(fā)生破壞性故障時(shí)接觸網(wǎng)更換恢復(fù)的時(shí)間，縮小故障造成的社會(huì)影響。

2.3 接續(xù)連接結(jié)構(gòu)

整體夾持式T形匯流排相互之間的接續(xù)采用L形連接板加專用“哈克”鉚釘?shù)倪B接結(jié)構(gòu)（圖4）。該鉚釘為螺紋副緊固型鉚釘，采用專用工具安裝。其特點(diǎn)是減少螺栓緊固施加緊固力矩時(shí)的人為因素，保持匯流排接續(xù)連接性能的均勻一致性。

2.4 材料標(biāo)準(zhǔn)

匯流排材料的導(dǎo)電性、耐蝕性和機(jī)械性能等會(huì)影響機(jī)車的取流和匯流排的工作質(zhì)量，直接關(guān)系到機(jī)車的平穩(wěn)運(yùn)行。

原有匯流排本體材料牌號(hào)為 6063、合金狀態(tài)為 T5的鋁合金型材。為了提高產(chǎn)品的性能，整體夾持 T形匯流排及 L形連接板的材質(zhì)牌號(hào)均為6101B、合金狀態(tài)為T6的鋁合金型材。

圖4 整體夾持式T形匯流排接續(xù)安裝圖

6101B T6與6063 T5鋁合金主要機(jī)電性能對(duì)比見表1。

表1 6101B T6型與6063 T5型鋁合金主要機(jī)電性能對(duì)比表

2.5 制造工藝

整體夾持式 T形匯流排本體制造工藝為一次擠壓成型，合金熱處理狀態(tài)為固容加完全人工時(shí)效處理的 T6狀態(tài)。產(chǎn)品性能及尺寸公差分別符合GB/T6892-2006《一般工業(yè)用鋁及鋁合金熱擠壓型材》、GB/T 14846-2008《鋁及鋁合金擠壓型材尺寸偏差》高精級(jí)要求。精密的擠壓模具和最佳的工藝流程，可以保證匯流排本體表面光滑，不會(huì)出現(xiàn)裂紋、砂眼等缺陷。

為使擠壓好的匯流排平直度、扭擰度、兩齒形之間的夾角等結(jié)構(gòu)參數(shù)完全符合設(shè)計(jì)要求，需專門研制匯流排的整形設(shè)備。后續(xù)的固溶、時(shí)效工序應(yīng)保證產(chǎn)品的機(jī)械性能和電氣性能完全符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

3 結(jié)束語

整體夾持式 T形匯流排的研究設(shè)計(jì)在借鑒國外同類產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)及創(chuàng)新，進(jìn)一步完善了產(chǎn)品技術(shù)性能，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際同類產(chǎn)品水平，并成功地在重慶輕軌三號(hào)線工程中得到應(yīng)用。優(yōu)化后的整體夾持式 T形匯流排與系統(tǒng)匹配良好，導(dǎo)電能力與原夾板式匯流排相比提高10%以上。

整體夾持式T形匯流排安裝后，匯流排之間的連接無需焊接，采用鉚接方式，其施工的專用工具體積小、重量輕、便于攜帶。安裝工藝具有安全、優(yōu)質(zhì)、便于掌握等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了工作效率，避免了原T形匯流排焊接后的二次檢查及返工現(xiàn)象，縮短了施工周期，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。