重慶跨坐式單軌交通整體夾持T型匯流排的研究

徐才兵 寧家富 車宇哲

（中鐵電氣化局集團有限公司，100036，北京∥第一作者，工程師）

重慶市在較新線工程中率先采用跨坐式單軌交通技術，為國內首創(chuàng)。該線一期工程于2004年6月28日開通試運行以來，單軌跨坐式供電系統(tǒng)及接觸網(wǎng)系統(tǒng)運營良好?？缱絾诬壗佑|網(wǎng)受流模式是一種全新的城市軌道交通接觸網(wǎng)受流模式。T型匯流排用于跨坐式單軌接觸網(wǎng)系統(tǒng)，是該系統(tǒng)主要載流元件，除正極受流接觸網(wǎng)外，設置專門的負極回流接觸網(wǎng)（回流軌）。該接觸網(wǎng)的接觸受流面相對軌道粱側面向外，受電弓相對軌道粱側面向內與接觸網(wǎng)接觸線摩擦受流，電壓等級為直流1 500V。

1 原有匯流排存在的問題

隨著重慶較新線一期、二期的建設以及開通運營，原有T型匯流排的缺點也暴露出來。

（1）接觸電阻逐步增大，載流功能逐步降低。由于原接觸網(wǎng)系統(tǒng)中T型匯流排采用與之分離的夾板與接觸線固定，T型匯流排與夾板之間、夾板與接觸線之間難免存在間隙，造成接觸電阻增大，并且存在長期氧化和電腐蝕的情況?，F(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 接觸電阻現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù) Ω／m

（2）匯流排連接安裝施工效率較低，不能滿足軌道交通建設提速要求。原T型匯流排采用焊接方式連接，勞動強度大，施工難度高，安裝效率低，對焊接后的電氣、機械性能要求嚴格；其施工工藝較為復雜，共分為坡口加工→焊前處理→初焊→打磨→校直→補焊→焊后外觀檢驗→焊后無損探傷等8道施工工序，造成焊接效率較低。經(jīng)統(tǒng)計分析，每組（6人）熟練的焊接工人，平均每天才能完成約6～8個焊接成品。

（3）如果運營過程中發(fā)生接觸網(wǎng)破壞性故障（自然災害或人為破壞）時，應急救援人員需對損壞的匯流排進行拆除后重新安裝并焊接，所需搶修時間較長，造成的社會影響較大。

2 新匯流排研究方向

根據(jù)對原T型匯流排存在的問題進行分析，確定了新匯流排的研究方向；從改善跨坐式單軌接觸網(wǎng)系統(tǒng)的取流（回流）質量、提高匯流排之間連接的施工效率等方面進行思考。

2.1 提高整體接觸網(wǎng)導電性能

減小或消除原T型匯流排與夾板之間、夾板與接觸線之間存在的間隙，降低可消除接觸電阻，改善三者之間存在的氧化和電腐蝕等情況。

在不改變原匯流排固定點處尺寸的情況下盡量增加本體的截面積，使其從原來的1 439mm2增加至1 594mm2。由于增加了匯流排的截面積，從而可以有效地降低匯流排的本體電阻，增加其接觸網(wǎng)的導電性能，以增大載流量，滿足遠期編組需求。

同時，要保持新型的匯流排與原有系統(tǒng)的零部件100%兼容性，使新線與既有線完全匹配，可以無條件互換。

2.2 提高施工安裝效率

在保證系統(tǒng)整體安裝質量和性能參數(shù)的情況下，優(yōu)化匯流排之間的連接，提高施工過程中的安裝效率。同時達到縮短運營過程中發(fā)生破壞性故障時接觸網(wǎng)更換恢復的時間，縮小故障造成的社會影響。

2.3 形成完全的自主知識產(chǎn)權，提高軌道交通新技術的應用水平

采用新型匯流排可以形成具有完全自主知識產(chǎn)權的技術和產(chǎn)品，填補國內在這一領域的空白，有效地減少施工機具和提高施工人員的工作效率，為降低我國軌道交通工程造價和運營成本，提高我國軌道交通新技術的應用水平奠定基礎。新舊匯流排樣式對比見圖1。

圖1 新舊匯流排樣式

3 研究過程

3.1 技術參數(shù)的確定

通過對原有匯流排存在的問題進行詳細的分析，并確定了具體的改進方向后，最終確定了將原匯流排改進為整體夾持T型匯流排，原焊接方式采用T型板聯(lián)接方式進行安裝。

整體夾持T型匯流排的技術參數(shù)如下：①合金牌號及狀態(tài)，6101BT6；②持續(xù)載流量≥2 200A。

3.2 圖紙的確定

為確保原匯流排相關附件均能正常使用，在不突破原有車輛限界和滿足載流量的情況下，合理確定匯流排截面及其它相關技術要求。整體夾持T型匯流排采用原T型匯流排與夾板整體熔鑄，一次擠壓成型，截面積為1 594mm2；中間采用微縫，利用其本身的彈性變型以解決接觸線安裝；同時增大匯流排本身的散熱面積，提高其截流能力。采用整體夾持方式消除了原T型匯流排與夾板之間由于氧化和腐蝕增大接觸電阻問題，且原有的絕緣子、匯流排壓板、分段絕緣器等相關元器件均無需改動。其截面圖如圖2所示。

圖2 匯流排本體截面圖

將原匯流排之間的焊接方式改為采用聯(lián)接板安裝的方式進行安裝，連接螺栓采用專業(yè)的哈克錨栓進行鉚接，確保鉚接質量滿足匯流排電氣及機械性能要求，聯(lián)接板截面形狀如圖3。

圖3 匯流排連接板截面圖

3.3 加工制造工藝

確定整體夾持T型匯流排按以下工藝流程執(zhí)行。

（1）匯流排本體：配料→熔煉→鑄造→鋸切→銑皮→均熱處理→擠壓→角度精整→定尺→時效處理→清理→半成品→檢驗。

（2）電聯(lián)接板：配料→熔煉→鑄造→鋸切→銑皮→均熱處理→擠壓→型材→時效處理→清理→半成品→檢驗。

（3）深加工：檢驗合格的匯流排本體和電聯(lián)接板按圖紙要求鉆孔→彎曲（銑面）→打標記→清洗→檢驗→包裝→成品→出庫。

原有匯流排本體使用的材料牌號為6063的鋁型材，材料的熱處理狀態(tài)為T5；接觸線線夾使用的材料牌號同為6063鋁型材，材料的熱處理狀態(tài)為T6。為了提高產(chǎn)品的性能，整體夾持T型匯流排及電聯(lián)接板選用材質牌號為6101B的鋁型材，材料的熱處理狀態(tài)為T6。產(chǎn)品性能及尺寸公差分別符合GB／T 6892—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》的高精級要求。

以上各種材料的加工成品均通過了國家認證機構的電氣性能試驗和力學性能試驗，各項試驗指標均達到要求。

3.4 現(xiàn)場安裝

為了驗證整體夾持T型匯流排的現(xiàn)場實際安裝、運行效果，以及與原T型匯流排的兼容效果，在重慶軌道交通3號線一期兩路口至觀音橋區(qū)段右線安裝了原T型匯流排，觀音橋至鄭家院子區(qū)間右線安裝了整體夾持T型匯流排，兩者進行對比。后者自送電調試以來，接觸網(wǎng)運行狀態(tài)良好，車輛取流穩(wěn)定，弓網(wǎng)關系配合良好，未出現(xiàn)任何碰弓、打弓現(xiàn)象，取得了良好的效果。新舊匯流排現(xiàn)場應用對比詳見表2。

表2 新舊匯流排對比

通過整體夾持T型匯流排與原T型匯流排的比較可以得出，整體夾持T型匯流排的各項指標均達到或超過原匯流排，且增大了匯流排的持續(xù)載流量，為后續(xù)增加客車的運載能力提供了可靠的保證。

4 結語

通過對整體夾持T型匯流排的研究和現(xiàn)場的實際安裝、運用表明：整體夾持T型匯流排降低了原T型匯流排與夾板之間、夾板與接觸線之間存在的間隙，減小了接觸電阻；同時，保持了與原有系統(tǒng)的零部件100%兼容性；安裝工藝具有安全、優(yōu)質、便于掌握等優(yōu)點，施工工效有較大提高。