試論地鐵剛性懸掛接觸網(wǎng)弓網(wǎng)關(guān)系及性能改進(jìn)研究

鄭晗

摘 要：剛性懸掛接觸網(wǎng)彈性小，弓網(wǎng)磨耗比較大，而且多不均勻，這樣對(duì)接觸網(wǎng)和機(jī)車受電弓穩(wěn)定運(yùn)行非常不利，為此，本文對(duì)地鐵剛性懸掛接觸網(wǎng)弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)的研究，并提出了具體的性能改進(jìn)措施，以供大家參考借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵；剛性懸掛接觸網(wǎng)；受電弓；弓網(wǎng)關(guān)系

引 言：針對(duì)剛性懸掛接觸網(wǎng)的特點(diǎn)，通過分析剛性懸掛接觸網(wǎng)平面布置，提出能夠有效減少受電弓不均勻磨耗的優(yōu)化方案，有效的延長(zhǎng)接觸線與受電弓的使用壽命并提高了接觸網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

1 地鐵剛性懸掛接觸網(wǎng)的特點(diǎn)

1.1 剛性懸掛接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

剛性懸掛接觸網(wǎng)主要有鋁合金匯流排、接觸線、絕緣元件和懸掛裝置組成。其中鋁合金匯流排既作為固定接觸線的嵌體，同時(shí)又作為導(dǎo)電截面的一部分。這種懸掛方式根據(jù)線路通過能力及電流量的大小，又有單接觸線式和雙接觸線式兩種。Π型結(jié)構(gòu)的剛性懸掛特點(diǎn)是：

（1） 便于安裝和架設(shè)，在架設(shè)接觸線時(shí)，使用專用滑動(dòng)式鑲線車，利用Π型結(jié)構(gòu)的彈性力可使接觸線嵌入虎口槽內(nèi)；

（2） 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，接觸線是靠?jī)蓚?cè)夾持力固定的，因此運(yùn)行穩(wěn)定性好。

在歐洲剛性接觸網(wǎng)中多用Π型鋁合金匯流排的形式，我國(guó)目前采用的就是這種形式。單根接觸線匯流排目前有兩種類型： 一種為高80 mm 的PAC80 型， 另一種為高110 mm 的PAC110 型。其中PAC110 型的截面積為2 213 mm2 ， 每節(jié)長(zhǎng)12 m。

剛性接觸網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、無斷線隱患、可靠少、費(fèi)用較低等特點(diǎn)，但是它的施工難度比柔性接觸網(wǎng)高、尤其弓網(wǎng)磨耗始終是一個(gè)難題。由于剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安裝精度比柔性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安裝精度高，調(diào)節(jié)范圍小，因此在進(jìn)行剛性懸掛接觸線的安裝時(shí)，從施工測(cè)量開始到剛性懸掛接觸線調(diào)整到位，要嚴(yán)格控制每一道工序的施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)一次安裝到位。

2 剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)關(guān)系現(xiàn)狀分析探討

目前，雖然說剛性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，整體運(yùn)行效果良好，由于剛性懸掛存在彈性不及柔性懸掛以及拉出值的調(diào)節(jié)把握難度大，加上空間限制，特別是地鐵車站剛性懸掛的弓網(wǎng)關(guān)系更是值得研究，目前，國(guó)內(nèi)有一部分刊物發(fā)表了相關(guān)弓網(wǎng)關(guān)系的文章，但是，對(duì)地鐵車站內(nèi)的剛性懸掛弓網(wǎng)關(guān)系研究甚少。然而由于受電弓磨耗不規(guī)則，破壞了弓網(wǎng)之間的正常磨耗，造成了接觸線的磨耗不均勻，受電弓兩端磨出的凹槽使錨段中部接觸線產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象。接觸線磨耗不均勻，即接觸線工作面不平滑，也會(huì)加速受電弓磨耗不規(guī)則，形成惡性循環(huán)。以上問題造成的影響就是弓網(wǎng)關(guān)系惡化，弓網(wǎng)之間容易離線、打火和拉弧，嚴(yán)重時(shí)可能燒損接觸線、受電弓碳滑板或者其他接觸網(wǎng)設(shè)備，影響機(jī)車受流質(zhì)量。

3 影響弓網(wǎng)關(guān)系的主要原因

3.1 剛性懸掛布置方式對(duì)受電弓磨耗的影響

目前，國(guó)內(nèi)很多城市架空剛性接觸網(wǎng)采用正弦波形布置方式，柔性接觸網(wǎng)采用“之”字形布置方式。在剛性接觸網(wǎng)的正弦波形布置情況下，經(jīng)過多次磨耗后，受電弓碳滑板的形狀將會(huì)出現(xiàn)中間磨損較小，兩端磨耗較大的情況，而柔性接觸網(wǎng)的“之”字形布置情況下，受電弓碳滑板的形狀會(huì)保持基本相同的平滑程度。

3.2剛性懸掛無彈性對(duì)受電弓磨耗的影響

采用彈性絕緣懸掛匯流排能夠降低受電弓對(duì)接觸線的沖擊，減小接觸線的磨耗。剛性絕緣子懸掛接觸線磨耗量大，匯流排振動(dòng)明顯，有硬點(diǎn)產(chǎn)生，磨痕寬窄不均勻且水波紋狀；而彈性絕緣懸掛接觸線磨耗量小，匯流排無明顯振動(dòng)，吸收沖擊無硬點(diǎn)，磨痕窄而平滑。

3.3安裝與調(diào)試對(duì)受電弓磨耗產(chǎn)生的影響

測(cè)量打孔的誤差較大直接影響拉出值是否滿足設(shè)計(jì)要求，以及直接影響螺栓灌注深淺，導(dǎo)致拉出值調(diào)整和導(dǎo)線高度的調(diào)整，進(jìn)而影響受電弓是否打火、關(guān)節(jié)是否穿弓，磨耗的加劇。

4 提高剛性懸掛弓網(wǎng)關(guān)系的方法及改進(jìn)措施

4.1 剛性接觸網(wǎng)布置方式的主要建議與對(duì)策

根據(jù)前面的分析，要解決受電弓碳滑板的磨耗問題，改善弓網(wǎng)間的關(guān)系，剛性接觸網(wǎng)的布置方式應(yīng)從以下幾方面全局考慮：在機(jī)車進(jìn)站區(qū)或出站區(qū)，機(jī)車行駛速度v 由快到慢或由慢到快，受電弓碳滑板的磨損率K（v）隨速度的增大而增大，在高速區(qū)的磨損率達(dá)到最大，因此考慮將低速區(qū)的最大拉出值減小，錨段正弦波布置方式的正弦波周期增大，從而增加碳滑板中心部位的磨耗，而在高速區(qū)，采用拉出值增大，錨段正弦波布置方式的正弦波周期減小的布置方式，也就是說采取正弦波的布置方式要降低磨耗、促進(jìn)磨耗的規(guī)則性難度較大。例如，從設(shè)計(jì)之初，就首先在電腦上模擬運(yùn)行，詳細(xì)計(jì)算，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，結(jié)合柔性布置的啟發(fā)，在最難布置的車站剛性懸掛采取正負(fù)（左右）等量的“之”字值拉出值布置方式，一改常設(shè)布置方式。也就是說，在設(shè)計(jì)上采用等量的的“之”字形來布置剛性接觸網(wǎng)的拉出值，從而達(dá)到降低磨耗目的。

4.2剛性懸掛將無彈性的絕緣子替換為彈性絕緣組件

當(dāng)架空剛性接觸網(wǎng)的匯流排安裝在彈性絕緣懸掛組件上，在其自重的作用下，彈性絕緣組件的橡膠彈性元件產(chǎn)生變形，達(dá)到一種應(yīng)力應(yīng)變的平衡。運(yùn)行時(shí)受電弓剛性接觸網(wǎng)相互作用，橡膠彈性元件的變形恢復(fù)，從而避讓了受電弓可能對(duì)剛性接觸網(wǎng)的沖擊，使得剛性懸掛受流更趨平穩(wěn)，也減小了接觸線和受電弓自身的磨耗。

架空剛性接觸網(wǎng)用彈性絕緣懸掛組件是固定、支撐、剛性接觸網(wǎng)匯流排的重要零部件，剛性接觸網(wǎng)的匯流排與彈性絕緣懸掛組件連接后，匯流排沿線路方向伸縮，彈性絕緣懸掛組件在剛性接觸網(wǎng)的自重荷載作用下處于拉伸的工作狀態(tài)。這就要求彈性絕緣懸掛組件在徑向方向具有大的剛度，而在軸向應(yīng)具有高彈性，以滿足受電弓運(yùn)行更加平穩(wěn)的需求

4.3對(duì)車站剛性懸掛安裝調(diào)試的建議

（1） 預(yù)配加工是否根據(jù)施工測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄及設(shè)計(jì)圖紙選取正確的剛性懸掛支架的類型，檢查支架各零部件的質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對(duì)磨耗也有較大的影響。隧道錨栓安裝硬化后，即可進(jìn)行剛性懸掛支架安裝。根據(jù)施工測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)選取剛性懸掛支架的類型，按照設(shè)計(jì)要求安裝剛性懸掛支架并初調(diào)至設(shè)計(jì)位置。

（2） 垂直懸吊定位裝置按設(shè)計(jì)要求安裝，貼頂垂直懸吊安裝底座調(diào)至水平，整個(gè)懸吊裝置安裝到位穩(wěn)固，支撐面順線路鉛垂。

（3） 根據(jù)懸掛點(diǎn)設(shè)計(jì)導(dǎo)高，加導(dǎo)線高度和匯流排、絕緣子等部件高度，計(jì)算出懸吊槽鋼底部高度；調(diào)整懸吊槽鋼與兩軌面連線平行，高度初調(diào)至以上計(jì)算高度，復(fù)核懸掛支架的高度和支架槽鋼平面符合設(shè)計(jì)要求后擰緊緊固螺母。

（4） 按照懸掛點(diǎn)處設(shè)計(jì)拉出值，把匯流排定位線夾中心作為接觸導(dǎo)線中心初步調(diào)整到位并擰緊匯流排緊固螺栓。

5 結(jié)束語

總之，剛性懸掛接觸網(wǎng)弓網(wǎng)之間要保持良好的磨耗，就必須保證良好的弓網(wǎng)關(guān)系，本文對(duì)接觸網(wǎng)受電弓磨耗進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出了剛性接觸網(wǎng)布置以及施工中要采用的一些方法和改進(jìn)措施，從而進(jìn)一步保證了剛性接觸網(wǎng)的弓網(wǎng)關(guān)系達(dá)到一個(gè)最佳狀態(tài)，希望能夠?qū)傂詰覓旖佑|網(wǎng)的施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)帶來一些幫助。

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