關(guān)于高鐵接觸網(wǎng)定位線夾脫落問題的分析及建議

楊留有，邵建方，楊慶和

（北京鐵路安全監(jiān)管辦 機車車輛驗收室，北京100860）

關(guān)于高鐵接觸網(wǎng)定位線夾脫落問題的分析及建議

楊留有，邵建方，楊慶和

（北京鐵路安全監(jiān)管辦 機車車輛驗收室，北京100860）

針對高速鐵路接觸網(wǎng)運營中發(fā)生的定位線夾脫落問題，利用“三對三查”的驗收基本方法，分析了從設(shè)計、制造、安裝、驗收、檢修等環(huán)節(jié)存在的問題，提出了措施和建議。

接觸網(wǎng)；定位線夾；脫落；分析

2013年以來，高鐵接觸網(wǎng)定位線夾多次發(fā)生脫落、傾斜等問題，對接觸網(wǎng)安全運營、高鐵運輸秩序造成了較大干擾。定位線夾脫落已經(jīng)成為影響接觸網(wǎng)運行質(zhì)量的一個多發(fā)性、易發(fā)性問題，引起了運行部門的高度重視，十分有必要從設(shè)計、制造、安裝、驗收、檢修幾個環(huán)節(jié)認(rèn)真進行研究分析，提出改進措施和建議。

1 定位線夾構(gòu)造及主要參數(shù)

高鐵接觸網(wǎng)定位線夾標(biāo)準(zhǔn)為TB 2075.3－2010，其組成由帶環(huán)夾板、無環(huán)夾板、U型銷、螺栓、螺母、防松墊片等，與定位器通過定位銷釘連接。定位線夾見圖1，定位器見圖2。

圖1 定位線夾

圖2 定位器

1.1 定位線夾材質(zhì)

（1）定位線夾的有環(huán)夾板及無環(huán)夾板按GB/T 20078－2006，采用牌號為Cu Ni2Si、材料狀態(tài)為H 150的銅鎳硅合金；

（2）U形銷按GB/T 4423－2007，采用牌號為T2的銅棒；

（3）螺栓按GB/T 1220－2007，采用牌號為06Cr19Ni10的不銹鋼；

（4）螺母、墊圈、彈簧墊圈按GB/T 1220－2007，采用牌號為12Cr18Ni9的不銹鋼。

1.2 定位線夾的性能要求如下：

（1）定位線夾的最大工作荷重為2.5 k N；

（2）定位線夾的滑動荷重應(yīng)不小于1.5 k N；

（3）定位線夾的水平破壞荷重應(yīng)不小于7.5 k N；

（4）螺栓緊固力矩為25～32 N·m。

1.3 定位銷釘

銅合金定位銷釘采用牌號為Cu Ni2Si合金，不銹鋼定位銷釘采用牌號為12Cr18Ni9的不銹鋼。

目前高鐵接觸網(wǎng)定位線夾種類很多，主要有兩種定位線夾，分別見圖3、圖4。第1種是由帶環(huán)夾板、無環(huán)夾板、U型銷、螺栓、螺母、防松墊片等組成，第2種定位線夾由線夾夾板和連接螺栓組成。

圖3 第1種定位線夾

圖4 第2種定位線夾

1.4 第1種定位線夾安裝維護和注意事項

（1）根據(jù)安裝示意圖或裝配圖材料表檢查零部件是否齊全；檢查零件是否有影響使用的質(zhì)量缺陷或變形；線夾型號與接觸線規(guī)格是否一致；接觸線橫截面對稱線與定位線夾中心平行（否則，應(yīng)校正）；緊固件之間的配合是否靈活。

（2）松開螺栓，將定位器的定位銷釘套穿入有環(huán)夾板孔內(nèi)，穿入U型銷固定銷。

（3）將線夾夾板牙型放入接觸線線槽內(nèi)，注意有環(huán)夾板在遠(yuǎn)離定位鉤側(cè)，即環(huán)口面向定位支座，用手鉗將止動墊片的長支彎折固定在零件規(guī)定部位，并輕輕敲擊使密貼，短肢在上端。

（4）用扭矩扳手交替緊固螺栓，緊固力矩25 N· m，再擰緊背母至25 N·m。緊固時止動墊片不得旋轉(zhuǎn)。

（5）折彎止動墊圈短肢，使其與螺栓六角頭一面貼緊。

（6）把U形銷的末端用內(nèi)徑φ5 mm的細(xì)鋼管向上彎曲60°，禁止使用錘子。

（7）安裝注意事項

在安裝之前，需用砂紙或鋼刷絲對線夾牙型表面和接觸線溝槽表面氧化物進行清除。注意U型銷的方向，從內(nèi)側(cè)向外側(cè)安裝。禁止止動墊圈未掰，或長肢貼向螺母，短肢貼向有環(huán)夾板；禁止止動墊圈長肢和短肢同時掰向螺母側(cè)。安裝時有環(huán)夾板始終在外側(cè)。禁止用錘子或手鉗敲擊U型銷彎曲夾角為90°。

（8）維護：定期進行檢查；螺栓、螺母不應(yīng)有松動現(xiàn)象；線夾的牙型應(yīng)卡在接觸線的線槽之內(nèi)。

1.5 第2種定位線夾安裝維修和注意事項

（1）根據(jù)安裝示意圖或裝配圖材料表檢查零部件是否齊全；檢查零件是否有影響使用的質(zhì)量缺陷或變形；線夾型號與接觸線規(guī)格是否一致；接觸線橫截面對稱線與定位線夾中心平行（否則，應(yīng)校正）；緊固件間配合靈活。

（2）松開螺母，將定位器的定位銷釘穿入線夾本體孔內(nèi)，把壓板牙型放入接觸線線槽內(nèi)，并輕輕敲擊使密貼，預(yù)緊螺栓，用扭矩扳手交替緊固至25～32 N·m。

（3）安裝注意事項：螺栓頭始終朝向外側(cè)。止動墊片安裝緊貼螺母外側(cè)。

（4）維護：定期進行檢查。線夾的牙型應(yīng)卡在接觸線的線槽之內(nèi)。

2 原因分析

按照鐵路驗收工作的基本要求，我們采用“三對三查”的方法進行分析，“三對三查”是開展驗收工作的一種基本方法。是“對規(guī)、對標(biāo)、對圖，查工藝、查管理、查糾正、預(yù)防措施”的簡稱。在定位線夾脫落問題的分析上，“對規(guī)”就是對照有關(guān)的供電各項規(guī)程、規(guī)章規(guī)定；“對標(biāo)”就是對照鐵標(biāo)、局標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)；“對圖”就是對照設(shè)計圖、安裝圖、零件標(biāo)準(zhǔn)圖等圖紙；“查工藝”就是查安裝工藝、檢修作業(yè)指導(dǎo)書；“查管理”就是查管理文件和基本制度；“查糾正、預(yù)防措施”就是檢查鐵路局、供電段、供電車間、工區(qū)的有關(guān)糾正措施及落實。

2.1 在高鐵接觸網(wǎng)設(shè)計方面

高鐵定位線夾長期在接觸導(dǎo)線3 t張力的情況下工作，定位銷釘由于“之”字力、曲線力作用下，如果采用銅合金定位銷釘就會造成彎曲變形；定位銷釘又要在受電弓經(jīng)過時產(chǎn)生的高頻振動下工作，因此，在速度300 km/h接觸網(wǎng)設(shè)計方面，無論曲線、直線區(qū)段定位器的定位銷釘均采用不銹鋼材質(zhì)，而U型銷為T2材質(zhì)，造成鋼與銅不同材質(zhì)之間的磨損。查找安裝圖、零件圖后確認(rèn)了這個問題。而國外同等速度接觸網(wǎng)設(shè)備，接觸線張力小，定位銷釘一般采用銅合金。

2.2 在高鐵接觸網(wǎng)定位線夾的設(shè)計制造方面

TB 2075.3—2010中沒有定位銷釘?shù)拈L度、帶環(huán)側(cè)定位線夾夾板環(huán)的厚度規(guī)定，造成廠家生產(chǎn)的定位器定位銷釘長度不一，加上定位線夾帶環(huán)夾片環(huán)厚度沒有規(guī)定，安裝后定位器與定位線夾配合就使誤差加大。在現(xiàn)場檢查設(shè)備時是發(fā)現(xiàn)間隙大小不一，是隨機的，定位線夾與定位器間隙見圖5。同樣我們對照檢查采用德國進口定位器、定位線夾，其間隙很小并且基本一致，可見進口零件是十分精密的，國產(chǎn)與進口零件的區(qū)別是明顯的。由于存在過大間隙，當(dāng)機車受電弓通過時，使接觸線產(chǎn)生上下振動，特別在高速運行狀態(tài)下，接觸線的振動頻率高、振幅大，與接觸線相連的定位線夾帶動定位器也隨之上下振動，使得定位線夾不能通過線夾頂面或定位銷釘直接作用在定位器上，而是首先通過U型銷傳遞給定位器，因此在定位銷釘和U型銷內(nèi)側(cè)產(chǎn)生擠壓和摩擦，由于鋼材質(zhì)的定位銷釘硬度遠(yuǎn)大于銅材質(zhì)的U型銷，造成U型銷磨損。

除上述隱患外，還存在一個隱患就是由于U型銷插入有環(huán)線夾夾板開孔處內(nèi)側(cè)，對U型銷自然會產(chǎn)生一個剪切力和彎曲力，長期就會造成U型銷內(nèi)環(huán)磨損嚴(yán)重，定位銷釘從中脫出。

上述分析可見，即便是在正確安裝的情況下，在車流密度大或較長時間運行狀態(tài)下，U型銷受到高頻次的反復(fù)擠壓、磨損和剪切彎曲，一是易造成U型銷磨損嚴(yán)重，使其卡不住定位銷釘，使定位銷釘抽脫；二是U型銷受到長期的剪切力和彎曲力矩的作用，易造成U型銷折斷，定位銷釘抽脫，上述兩種狀況的發(fā)生均可使定位器脫落，導(dǎo)致弓網(wǎng)故障。

根據(jù)現(xiàn)場對定位線夾的U型銷檢查情況，定位線夾頂面和定位銷釘?shù)酌鏇]有間隙或有微小的間隙（包括定位銷釘?shù)酌婧投ㄎ痪€夾間的微小間隙），U型銷就基本沒有磨損。間隙較大則有的磨損輕微，有的磨損嚴(yán)重；分析認(rèn)為其磨損程度及受到剪切彎曲的疲勞程度除和該處定位器振動的頻次、振幅有關(guān)外，與該處定位器振動時承擔(dān)的接觸導(dǎo)線負(fù)載大小、定位器本身的質(zhì)量大小有關(guān)，承擔(dān)的接觸導(dǎo)線負(fù)載越大、定位器質(zhì)量越大，U型銷磨損程度及受到剪切彎曲的疲勞程度就越嚴(yán)重。

圖5 定位線夾與定位器間隙

2.3 在高鐵接觸網(wǎng)定位線夾安裝方面

對照安裝手冊，雖然高鐵接觸網(wǎng)定位線夾安裝均提供了較詳細(xì)的說明，但是還存在沒有列出的注意事項，造成安裝中出現(xiàn)了問題。

（1）第2種定位線夾由于安裝施工中沒有將定位線夾與定位銷釘正確組裝，在兩者配合公差非常小的情況下用力旋扭插入，定位銷釘雖然未入卡槽但仍然能夠連接在一起沒有滑出并在線運行，埋下安全隱患，運行中長期高頻振動，導(dǎo)致定位器脫落。

（2）第1種定位線夾，如果安裝施工中不正確，就會造成以下問題：

一是由于施工單位在線夾安裝過程中，未按照工藝標(biāo)準(zhǔn)安裝U型銷，造成局部受力，經(jīng)過長期振動，磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致定位器本體從定位線夾處脫出。二是U型銷安裝不到位，長期運行嚴(yán)重磨損、擠壓、斷裂，造成線夾脫落；三是安裝定位線夾無環(huán)夾板牙型未卡入定位器固定銷凹槽，造成脫落。

（3）螺栓防松方面，一般是在螺母側(cè)加裝了防松止動墊片，螺桿側(cè)沒有加裝，造成在長期運行情況下，螺桿側(cè)松動，造成線夾脫出。

2.4 在高鐵接觸網(wǎng)驗收方面

對照招標(biāo)書的技術(shù)條件，我們發(fā)現(xiàn)對于高鐵接觸網(wǎng)零部件采用招投標(biāo)方式，業(yè)主招標(biāo)時采用TB、OCS2、OCS3等標(biāo)準(zhǔn)，沒有定位銷釘長度規(guī)定，入廠驗收只能確定符合技術(shù)條件要求，沒法發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的其他質(zhì)量問題。

在高鐵接觸網(wǎng)靜態(tài)驗收過程中，由于對定位線夾研究認(rèn)知不到位、經(jīng)驗不足，只是根據(jù)安裝手冊進行驗收，使得安裝中的隱蔽缺陷沒有得到及時發(fā)現(xiàn)。

2.5 在高鐵接觸網(wǎng)檢修方面

經(jīng)過對照供電段、維修管理段、鐵路局發(fā)布的作業(yè)指導(dǎo)書、原鐵道部發(fā)布的接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程，沒有檢查定位線夾與定位器間隙、U型銷磨損和損傷、定位線夾與定位器連接狀態(tài)、螺桿防松等檢查內(nèi)容，加上缺乏有效的檢查手段，在檢修指導(dǎo)書中沒有明確應(yīng)如何檢查，造成日常檢查沒有及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患。

綜合上述，定位器脫落的原因除安裝不正確外，還有鐵標(biāo)零件尺寸標(biāo)注不嚴(yán)密、零件制造誤差大、鋼銅互磨、螺栓防松措施不正確、驗收和檢修中不及時發(fā)現(xiàn)等。

3 措施與建議

（1）維護標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)肅性。鐵標(biāo)是鐵路的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，雖然是推薦標(biāo)準(zhǔn)，但是對于行業(yè)內(nèi)具有很高的權(quán)威性，對于接觸網(wǎng)零件標(biāo)準(zhǔn)，要找出影響運行品質(zhì)的關(guān)鍵，在零件圖上標(biāo)注出來；在后續(xù)出臺的文件、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件等均應(yīng)與鐵標(biāo)保持一致。

（2）提高接觸網(wǎng)定位線夾的制造精密程度。制造零件時要明確關(guān)鍵參數(shù)，不能對于沒有規(guī)定的技術(shù)參數(shù)自己隨意制定，提高精密程度，避免因為誤差大帶來的一些嚴(yán)重后果。安裝及維護操作手冊要結(jié)合實際，進一步完善，滿足現(xiàn)場的需要。

（3）提高安裝質(zhì)量。施工單位要組織好職工安裝業(yè)務(wù)培訓(xùn)，明確技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，克服安裝不到位、野蠻操作等問題，一些定位線夾安裝困難時必須查明原因。

（4）加強驗收工作。無論出廠驗收、入庫認(rèn)證，還是竣工驗收，務(wù)必要汲取5起故障中存在的問題，積累經(jīng)驗，不要盲目相信和僅限于廠家安裝維護手冊內(nèi)容、范圍。

（5）完善檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)。對于定位線夾維護中的檢查除規(guī)程規(guī)定外，要明確以下標(biāo)準(zhǔn)：第1種定位線夾檢查線夾的有環(huán)夾板應(yīng)處于受壓狀態(tài)；定位線夾與定位器本體間隙不應(yīng)大于5 mm；U型銷不得有裂紋、磨損、損傷及燒傷現(xiàn)象；U型銷應(yīng)從無環(huán)夾板穿向有環(huán)夾板方向，與保持定位器銷釘密貼，U型銷上折角度應(yīng)滿足60° ±10°，防松措施正確。第2種定位線夾檢查線夾本體應(yīng)無裂紋及燒傷；線夾無環(huán)夾板應(yīng)處于受壓狀態(tài)，即有環(huán)夾板安裝在定位器側(cè)，無環(huán)夾板安裝在外側(cè)，定位線夾與定位器本體間隙不得大于5 mm。

（6）補強防松措施。目前防松墊片僅使用在螺母側(cè)，經(jīng)過試驗及運行經(jīng)驗證明是無效的，必須在螺桿側(cè)加裝防松墊片，才能夠起到防松的作用。

（7）加強技術(shù)攻關(guān)。針對定位銷釘與U型環(huán)間的鋼銅互磨問題，要加強零部件的制造技術(shù)研究，在材質(zhì)方面、制造方面采取措施解決這個問題。

［1］ TB 2075－2010.電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件［S］.北京：中國鐵道出版社.

［2］ 蔣先國.電氣化鐵道接觸網(wǎng)零部件設(shè)計與制造［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

Analysis and Recommendations for High-speed Rail Catenary Positioning Clamp Shedding Problem

YANG Liuyou，SHAO Jianfang，YANG Qinghe
（Beijing Railway Safety Supervision and Management Office in Locomotive＆Car Acceptance Room，Beijing 100860，China）

In this paper，to solve the high-speed railway catenary positioning clamp shedding problem，the“three pairs and three investigations”acceptance method is adopted to analyze the problems existing in design，manufacture，installation，inspection，maintenance，and other aspects，and the corresponding measures and recommendations are proposed.

catenary；positioning clamp；shedding；analysis

U228.2＋6

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.03.35

1008－7842（2014）03－0141－04

3—）男，工程師（

2013－12－16）