武廣高鐵隧道接觸網(wǎng)定位器尾鉤與底座相磨的原因分析及對策

白曉明(廣深鐵路股份有限公司廣州供電段 廣東 廣州 510030)

引言:定位器是一種為了使電力機車或動車組受電弓滑板在運行中與接觸線始終良好地接觸取流，通過定位線夾把接觸線按受電弓的運行要求進行定位的部件，是電氣化鐵道接觸網(wǎng)上的關(guān)鍵零部件。在電力機車或動車組的運行過程中，一旦定位器由于磨損嚴重發(fā)生斷裂，則必將會侵入電力機車或動車組受電弓的動態(tài)包絡(luò)線范圍內(nèi)，輕則造成打弓，重則將引起塌網(wǎng)、斷線等嚴重的弓網(wǎng)事故。

1 原因分析

1．1外觀及數(shù)據(jù)分析。根據(jù)現(xiàn)場全面檢查發(fā)現(xiàn)的情況，定位器主要的磨損部位在尾鉤與定位器底座的鉸接處，嚴重處甚至已發(fā)生相互嵌入的情況。

同時，對23處出現(xiàn)定位器尾鉤與定位器底座相磨的地點進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)的定位器磨損情況為正定位共20處，占比87%，反定位3處，占比13%。隧道內(nèi)18處，占比78．3%，隧道外5處，占比21．7%。

因此，綜合上述可以得出，此次定位器磨定位器底座的主要發(fā)生地點為隧道內(nèi)直線正定位。

1．2 受力分析。

(1)武廣高鐵接觸網(wǎng)懸掛設(shè)計參數(shù)。接觸線高度為5300mm，正定位及相鄰兩根支柱的拉出值均為300mm，跨距L1=50m、L2=50m，接觸線所受張力Tj=30000N。

(2)受力計算。定位器受力狀態(tài)分析圖及定位器所受的“之”字力分別見圖1。

如圖1所示，B點拉力P為

P=Tj*sinθ1+Tj*sinθ2(1)

又應(yīng)為 θ1 及 θ2 一般都比較小，所有近似有 sinθ1≈tanθ1，sinθ2≈tanθ2，故有

P=Tj*(sinθ1+sinθ2)

=Tj* ［(a－a1)/(L1*1000)+(a－a2)/(L2*1000)(2)

從而可得P=720N

而定位處的垂直分力均一致，因此僅比較水平拉力即可。在出現(xiàn)問題的10處隧道直線正定位中，僅有3處超標，由此可見，拉力過大不是導(dǎo)致此次磨損的主要原因。

1．3隧道因素分析。

(1)隧道風(fēng)影響。定位器在接觸網(wǎng)上除受到恒定載荷以外，還受到交變載荷的影響。定位器在接觸網(wǎng)上2方面的交變載荷影響，一是受電弓抬升接觸網(wǎng)引起的振動，二是接觸網(wǎng)受風(fēng)的作用引起的振動。高速鐵路在隧道內(nèi)列車風(fēng)速大，行車密度高，在列車風(fēng)載荷的作用下，接觸網(wǎng)系統(tǒng)會隨之產(chǎn)生頻繁往復(fù)的振動，主要表現(xiàn)為以沿著隧道縱向的前后擺動為主，左右擺動和扭轉(zhuǎn)為輔的振動效應(yīng)［2］。

綜上，在動車組受電弓通過定位點時會引起幅度較大的振動，而在接觸網(wǎng)活動的部分，長期的振動會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞和磨損等現(xiàn)象，這在與接觸線相連的定位器和相應(yīng)的定位器底座上，則表現(xiàn)的尤為明顯。

(2)隧道潮濕影響。隧道內(nèi)長期陰暗潮濕，在這種環(huán)境下，由于往往有雜質(zhì)存在于金屬構(gòu)件中，或者構(gòu)成組分存在著較大差，因此在隧道內(nèi)的設(shè)備金屬表面容易形成不同類型的腐蝕電池［4］。因此，在隧道內(nèi)容易發(fā)生金屬的化學(xué)腐蝕，進而金屬的性能和強度降低，使得隧道內(nèi)的定位器及定位器底座機械性能下降，導(dǎo)致磨損加劇。

綜上所述，定位器尾鉤與底座磨損的主要原因為:

1)隧道內(nèi)高速列車通過時，由于列車帶來的活塞風(fēng)效應(yīng)，使得與列車較近的定位裝置發(fā)生劇烈振動，引起隧道內(nèi)接觸網(wǎng)系統(tǒng)振動。

2)相比于其他線路，武廣高鐵線索張力較大，接觸線為30kN，這使得即使在拉出值很小的情況下，定位器所受拉力也較大，這是發(fā)生磨損的前提。

3)隧道內(nèi)正定位相比于反定位，其上下活動范圍小，反定位可以隨著定位裝置的整體上下振動釋放部分力，但正定位因其尾部固定在定位管旋轉(zhuǎn)雙耳側(cè)，無法隨著定位管上下擺動以減弱接觸網(wǎng)波動帶來的局部相對位移，造成定位器尾鉤頻繁繞著底座旋轉(zhuǎn)，從而磨損較多。

2 防治對策

2．1加強檢修及檢測。根據(jù)上述分析，可知隧道內(nèi)直線正定位是較為容易磨損的設(shè)備，因此應(yīng)當(dāng)加強該區(qū)段、該設(shè)備的檢修力度，設(shè)備管理部門應(yīng)當(dāng)結(jié)合各管內(nèi)設(shè)備的特點，合理地調(diào)整檢修的周期和檢修的手段，加強設(shè)備的檢修力度。同時，利用好6C檢測手段，加大對該區(qū)段設(shè)備的檢測、分析力度。做到提前預(yù)防、防患于未然。

2．2合理調(diào)整拉出值。

根據(jù)(2)式可知，在跨距及線索張力不變的情況下，當(dāng)拉出值減少時，定位器所受到的張力也會減少，故在同樣的振動下，相應(yīng)的磨損也會減少。因此，在條件允許的前提下，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)小拉出值，減少此處定位器所受到的拉力。

3 結(jié)束語

定位器對于電氣化鐵道正常運營的重要性不言而喻，而隧道內(nèi)的定位器由于受到隧道特殊的結(jié)構(gòu)及環(huán)境影響，更加應(yīng)當(dāng)受到供電設(shè)備管理單位的重視，并通過相應(yīng)的手段及方法維護好其內(nèi)的設(shè)備，從而更加有力地保障電氣化鐵路的良好運營。