廣州地鐵3號線北延段受電弓碳滑板異常磨耗原因分析

張夢雙　伍尚志　賀翔　黃碩

摘要：廣州地鐵3號線北延段B2/B4型車受電弓型號為TSG18F型氣囊弓，碳滑板為整體式MY258A2型浸金屬碳滑板，正線接觸線為全波形布置的剛性接觸線，在長期運行過程中，碳滑板磨耗到限后的形狀呈現(xiàn)出一定的規(guī)律和現(xiàn)象，如磨耗面存在異常凹槽、磨耗率高等問題，導致碳滑板更換過快，增加經(jīng)濟成本。本文通過分析，闡釋了碳滑板異常磨耗的原因，并提出了改進方案。

Abstract： The pantograph type B2 / B4 of North Extension of Guangzhou Metro Line 3 is TSG18F airbag bow. The carbon skateboard is the integral type MY258A2 immersed metal carbon skateboard. The line of positive contact is a rigid contact line with full waveform. In the long-term operation process， carbon skateboard wear to the limit of the shape showed a certain regularity and phenomena， such as the wear surface abnormal groove， wear rate and other issues， leading to carbon skateboard replacement too fast， increasing economic costs. This paper analyzes and explains the reasons for the abnormal wear of carbon skateboards and puts forward the improvement plan.

關(guān)鍵詞：地鐵；碳滑板；磨耗；接觸網(wǎng)

Key words： subway；carbon skateboard；abrasion；catenary

中圖分類號：U231+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0133-02

1 綜述

廣州地鐵3號線北延段B2/B4型車使用碳滑板為整體式浸金屬碳滑板，其外形尺寸結(jié)構(gòu)如圖1所示，正線接觸線布置形式為全波形布置，如圖2所示，拉出值范圍為180～200mm及-180～-200mm。

自開通運營以來，廣州地鐵3號線北延段B2/B4型車碳滑板在磨耗過程中存在嚴重磨耗不均勻現(xiàn)象，磨耗到限后都有一個共同的特點，即在碳滑板的兩側(cè)和中部各出現(xiàn)一個凹槽，如圖3所示。凹槽窄而深，是整根碳滑板磨耗最嚴重的區(qū)域，目前所有碳滑板磨耗到限均在此位置。

此種現(xiàn)象將造成碳滑板更換過快，使碳滑板與接觸線接觸面在正線運營因碳滑板圓弧過渡不平造成弓網(wǎng)接觸不良、拉弧打火花、燒傷等現(xiàn)象，給正線運營帶來一定的安全隱患。

2 碳滑板異常磨耗分析

碳滑板與接觸線的磨損主要體現(xiàn)在機械磨損和電磨損，其中電磨損占整個磨損的70%以上，而電磨耗主要受接觸力、運行速度、外部環(huán)境因素、電流負荷、接觸線的狀況（懸掛、絕緣連接、接觸表面、運行平順性、拉出值等）等因素的影響。同時碳滑板磨耗到限后的踏面形狀，主要由接觸線的布置方式?jīng)Q定，接觸線拉出值決定了碳滑板的磨耗區(qū)域，因此廣州地鐵3號線北延段B2/B4型車碳滑板凹槽磨耗可能與接觸線的布置情況有一定的聯(lián)系。

對比分析不同接觸線布置方式對碳滑板磨耗的影響，三種方案：方案一、半波方式，整個錨段匯流排繞線路中心呈半個近似“正弦波”布置；方案二、全波方式，整個錨段匯流排繞線路中心呈一個完整近似“正弦波”布置；方案三、借鑒柔性接觸線折線布置方式。方案研究通過統(tǒng)計及計算表明，三種方案的磨耗情況如圖4所示，半波方式和全波方式的正弦布置均會導致碳滑板兩側(cè)出現(xiàn)凹槽，折線布置方式的碳滑板未出現(xiàn)凹槽現(xiàn)象。

通過網(wǎng)軌檢測車查看廣州地鐵3號線北延段接觸線布置情況，核實對比分析發(fā)現(xiàn)，有部分接觸線長區(qū)段處于拉出值180～200mm及-180～-200mm的范圍內(nèi)，如圖5所示，這將更容易造成兩側(cè)磨耗大于其他位置磨耗，更容易造成磨耗不均勻并形成凹槽。

同時，在車輛加速取流區(qū)、減振道床（軌道彈性較大）、變坡區(qū)段、接觸線異常磨損等位置的弓網(wǎng)關(guān)系較為惡略，通過對拉出值處于180～200mm及-180～-200mm范圍內(nèi)的接觸線狀態(tài)進行排查，發(fā)現(xiàn)廣州地鐵3號線北延段有9個區(qū)段的接觸線存在異常磨損，如圖6所示，且列車經(jīng)過這些區(qū)段時都處于加速階段。列車在加速過程中，電流取值較大，碳滑板發(fā)熱量大，進而加劇碳滑板與接觸線之間的化學反應(yīng)，造成電磨耗嚴重。因此在拉出值處于180～200mm及-180～-200mm范圍、接觸線異常磨損以及加速狀態(tài)的三重條件下，將更直接導致碳滑板不均磨耗，加速碳滑板兩端凹槽的形成。

對列車熱滑視頻進行查看分析，發(fā)現(xiàn)列車?？空緯r，50%站臺處碳滑板與接觸線的相對接觸位置也正好處于接觸線拉出值180～200mm及-180～-200mm范圍，如圖7所示。靜止狀態(tài)下，列車空調(diào)等負載仍在運行，碳滑板仍然需要從接觸線處取流，此時碳滑板表面溫度將升高，而受電弓碳滑板與接觸線相對靜止，碳滑板表面粘接情況將會加重，除了電磨耗增加外，同樣進一步加劇的還有機械磨耗，因此?？空緯r碳滑板和接觸線的相對位置也會對碳滑板的不均勻磨耗造成影響。通過對廣州地鐵3號線北延段正線上行線及下行線24個站臺處的接觸線拉出值進行測量，發(fā)現(xiàn)有10個站臺處接觸線拉出值處于180～200mm及-180～-200mm范圍，占比較大，這也加速了碳滑板兩端凹槽的形成。

3 解決措施

針對廣州地鐵3號線北延段B2/B4型車碳滑板凹槽磨耗問題，根據(jù)接觸線布置特性，提出以下兩種解決措施：

第一、對接觸線的拉出值布置情況以及磨損情況進行復查，篩選出接觸線嚴重磨耗區(qū)段且同時處于拉出值180～200mm及-180～-200mm和加速區(qū)的接觸線區(qū)段，并對該區(qū)段進行往中心線調(diào)整；

第二、列車停靠站時，對站臺處接觸線拉出值處于180～200mm及-180～-200mm的區(qū)段進行往中心線調(diào)整。

4 小結(jié)

本文通過對廣州地鐵3號線北延段B2/B4型車碳滑板凹槽磨耗原因進行分析，提出了解決問題的兩種措施，通過對?？空咎?、加速區(qū)段、接觸線磨耗嚴重區(qū)段拉出值進行調(diào)整，減少接觸線拉出值處于180～200mm及-180～-200mm的區(qū)段，調(diào)整后碳滑板兩側(cè)的凹槽明顯改善，問題得到了有效地解決。

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