地鐵剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)關(guān)系及優(yōu)化策略探究

劉小平

（南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，江西 南昌 330000）

1 地鐵剛性懸掛接觸網(wǎng)的特點(diǎn)

架空剛性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，在地鐵隧道中得到了廣泛應(yīng)用。關(guān)于門型懸掛結(jié)構(gòu)架空剛性的門型懸掛鋼橫截面門型結(jié)構(gòu)主要包括“s”形和“t”形焊接螺栓、懸掛鋼和槽鋼、絕緣子、限位器和鋼架等主要部件。為了在一定動作速度范圍內(nèi)均勻使鋼板受力繼電弓的均勻滑動使鋼板均勻不受磨損，需要設(shè)定母線的引出值。但是，由于數(shù)據(jù)總線的結(jié)構(gòu)剛性較高，平面圖的布局通常都是采用“s”形狀，但也包括“v”形狀和三角形形狀。但是，與柔性接觸網(wǎng)的懸掛不同，剛性接觸網(wǎng)的錨固接頭不僅包括斷裂式錨固接頭，還包括由膨脹要素構(gòu)成的貫通錨固接頭。這主要是為了改善高速斷面上受電弓和接觸網(wǎng)的關(guān)系，由于結(jié)構(gòu)中的兩條或三條接觸線重疊，其結(jié)構(gòu)和受電弓滑塊的空間位置關(guān)系是影響受電弓和接觸網(wǎng)關(guān)系的關(guān)鍵。根據(jù)線路的電容和電流，懸架有單一接觸線型和雙重接觸線型兩種[1]。

2 受電弓及車輛運(yùn)行模式

受電弓的主體結(jié)構(gòu)、弓頭的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和強(qiáng)度碳素鋼滑板的使用材質(zhì)與其對碳素鋼滑板的異常沖擊磨損密切相關(guān)。質(zhì)量受電弓的箭頭結(jié)構(gòu)和質(zhì)量受電弓的箭頭的結(jié)構(gòu)質(zhì)量之差會直接影響感受器與電弓和其他接觸網(wǎng)的接觸力。這種過度的接觸力影響會逐漸加劇其對受電弓和其他接觸網(wǎng)的異常磨損。受電弓滑板的磨損條件因材料而異，如果選擇用不合適的材料制作的滑板，磨損會惡化。另外，受電弓的滑板錯誤正確安裝可能會直接導(dǎo)致那些受電弓和電動接觸網(wǎng)之間關(guān)系惡化的電動滑板發(fā)生磨損。剛性開銷接觸懸架比柔性接觸網(wǎng)需要更多的受電弓。為了有效確保良好的被控受電列車質(zhì)量，受控集電弓在保護(hù)車輛正常運(yùn)行工作時必須使其具有良好的振動跟蹤和牢固粘接，并在受電列車發(fā)生振動時與堅硬的受電吊線良好距離接觸。通過加速度區(qū)域時，受電弓在列車通過時會產(chǎn)生較大的振動，由于許多要素的綜合作用，無法與接觸線可靠地接觸。為了滿足接觸網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)前的傳輸要求，通常使用兩個或三個受電弓在地鐵車輛行駛時抬起受電弓[2]。另外，由于地鐵和車站之間的距離短，為了提高交通效率，區(qū)間內(nèi)行駛的列車速度持續(xù)增加，行駛在行駛區(qū)域的地鐵車輛的加速短期內(nèi)增加，列車的牽引電流短期內(nèi)急劇增加，地鐵線路的牽引電流分布都有受電弓。

3 剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)關(guān)系現(xiàn)狀分析

目前，剛性接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，整體工作效果良好，但剛性懸架的彈性不如柔性懸架好，也有空間限制，因此難以調(diào)整導(dǎo)出值或主控化。因此，特別是地鐵站中堅硬地接觸網(wǎng)受電弓接觸網(wǎng)系的受電弓接觸網(wǎng)系統(tǒng)具有與電氣化鐵路中柔軟的接觸網(wǎng)系統(tǒng)相同的功能[3]。但是，結(jié)構(gòu)類型、受電弓性能、車輛牽引、生產(chǎn)線條件和接觸懸架的運(yùn)用編制完全不同。受電弓接觸網(wǎng)系統(tǒng)的相同功能會引起受電弓接觸網(wǎng)關(guān)系惡化、嚴(yán)重磨損、接觸線不均勻分布等問題，影響受電弓接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠的運(yùn)作，從而給操作和維護(hù)帶來極大的影響。因此，為了通過采用專業(yè)剛位檢測技術(shù)方法積極研究獲取各地鐵生產(chǎn)線上的受磁弧電弓磨損位置自動測量控制系統(tǒng)的實際工作原理特性，確保城市地鐵線路的架空剛位自動測量控制系統(tǒng)的安全可靠的運(yùn)行，提高設(shè)備維護(hù)工作效率，需要采用受磁弧電弓磨損位置自動測量控制系統(tǒng)的應(yīng)用，接觸網(wǎng)的各種平面結(jié)構(gòu)布局和測量系統(tǒng)具有彈性，根據(jù)各種實際工作指示來使用機(jī)械臂。當(dāng)受電弓和接觸網(wǎng)之間的接觸壓力達(dá)到峰值時，這部分的接觸線的磨損可能過大，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致受電弓和接觸網(wǎng)關(guān)系惡化的接觸網(wǎng)不均勻磨損。

4 影響弓網(wǎng)關(guān)系的主要原因

4.1 受電弓滑板的磨損輪廓和接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)間的空間位置匹配的影響

由于受電弓與接滑塊和其他剛性滑動接觸網(wǎng)的初次磨損程度分布在初次磨損后不均勻，接觸網(wǎng)的各空間結(jié)構(gòu)及其形態(tài)都應(yīng)具有固有的縱向平面曲線布局結(jié)構(gòu)特性，因此當(dāng)受電弓與接滑塊進(jìn)行滑動時，受電弓與接滑塊的關(guān)鍵空間結(jié)構(gòu)位置相互關(guān)系與性能會影響受電弓和剛性接觸網(wǎng)相互關(guān)系的關(guān)鍵導(dǎo)體焊點(diǎn)及其空間結(jié)構(gòu)位置，如果直接電弓受到的冷焊電弓與其他剛性滑動接觸網(wǎng)的相互關(guān)系發(fā)生惡化，形成一個具有一定剛性的硬質(zhì)導(dǎo)體焊點(diǎn)、燃弧，接觸網(wǎng)的各空間結(jié)構(gòu)和直接電弓受到的冷焊電弓與剛性接滑塊滑板都會受到嚴(yán)重破壞、損傷，嚴(yán)重的損傷會大大影響直接電弓受到的冷焊電弓與其他剛性滑動接觸網(wǎng)的正常施工操作的安全性能，例如地鐵線的焊點(diǎn)拉伸性和膨脹性各結(jié)構(gòu)要素的兩個關(guān)鍵焊點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)及其位置與性能會影響受電弓與剛性接觸塊滑板的兩個關(guān)鍵焊點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)及其位置，擴(kuò)展定向伸縮導(dǎo)體元件的拉伸輔助定向伸縮導(dǎo)體的高度一般不應(yīng)超過兩個剛性滑動板通過伸縮元件拉伸展開其他拉伸伸縮元件時應(yīng)該處于互相對應(yīng)關(guān)鍵空間結(jié)構(gòu)位置的兩個剛性滑動板的對應(yīng)高度，通過伸縮元件拉伸展開其他拉伸伸縮元件時兩個剛性滑動板不會彼此發(fā)生連續(xù)的相對橫向應(yīng)力碰撞，產(chǎn)生受電弓和接觸網(wǎng)[4]。

4.2 剛性懸架無彈性對受電弓磨損的影響

剛性接觸網(wǎng)的接觸網(wǎng)由于安裝間隙低，沒有隱蔽地切斷故障，隧道內(nèi)的接觸網(wǎng)系統(tǒng)使用了僵直接觸網(wǎng)，也有低彈性的缺點(diǎn)。剛性網(wǎng)主要設(shè)置在具備從長度方向依次懸掛角鋼、絕緣子、定位線夾、母線、接觸線的化學(xué)地腳螺栓的隧道上部，幾乎沒有彈性連接器，因此接觸網(wǎng)與軌道平面的垂直距離的大小在軌道高度參數(shù)上很少發(fā)生變化，硬點(diǎn)隨機(jī)發(fā)生導(dǎo)致接觸網(wǎng)導(dǎo)軌高度急劇變化，導(dǎo)致受電弓“晃動”，受電弓發(fā)射接觸網(wǎng)或離線使用彈性絕緣懸掛的絕緣子懸垂切線磨損較大，母線振動明顯，磨損標(biāo)志寬度不均勻，但彈性絕緣吊線無小磨損，母線無明顯振動，吸收沖擊無硬點(diǎn)。

4.3 安裝和調(diào)整對受電弓磨損的影響

為了確定故障點(diǎn)的范圍，減輕故障檢測的工作負(fù)荷，有必要對不容易判斷的故障進(jìn)行全面分析。另外，還應(yīng)在故障檢測裝置的作用下，對正常時間難以發(fā)生的接觸網(wǎng)斷層區(qū)域進(jìn)行必要的操作，將故障搜索范圍控制在合理的范圍內(nèi)，以難以判斷的接觸網(wǎng)斷層為目標(biāo)。影響地鐵受控集電弓線路磨損的電流增加，根據(jù)我國地鐵各出站區(qū)間所有接觸網(wǎng)沿線嚴(yán)重線路磨損錨點(diǎn)位置電流分布的長度統(tǒng)計地圖，接觸網(wǎng)沿線嚴(yán)重線路磨損錨點(diǎn)位置主要可以分布在與地鐵車輛和牽引機(jī)的電流自動分布控制特性一致的地鐵出站距離站第1-5錨段。出站距離越長，加速器的間隔越長，因此嚴(yán)重線路磨損的錨點(diǎn)位置可以通過多個錨固段向后下方延伸。此外，我國許多新型地鐵列車線路中都驗證了這種電流分布控制功能[5]。

5 提高剛性懸掛弓網(wǎng)關(guān)系的方法及改進(jìn)措施

5.1 剛性懸掛將無彈性的絕緣子替換為彈性絕緣組件

為了滿足受電弓更穩(wěn)定的工作要求，彈性絕緣懸架組件要求在徑向和軸向上具有高彈性模量。絕緣子嚴(yán)重受損時，懸架形狀異常，螺栓松動，母線獨(dú)立機(jī)械部分預(yù)留空間不足，母線受周圍空氣溫度的影響，引起剛性懸架液的應(yīng)力波動。同時，絕緣子質(zhì)量差很可能引起破裂和破壞嚴(yán)重的現(xiàn)象。另外，如果絕緣子表面受到嚴(yán)重污染，或者絕緣子材料在建設(shè)中未整合到建筑工地，則可能會導(dǎo)致一定程度的絕緣子閃絡(luò)放電和破壞。在它的實際組裝結(jié)構(gòu)中，剛性絕緣零件通常用固定螺栓連接懸掛。組裝設(shè)備過程中，如果組裝的絕緣設(shè)備沒有用特殊的加固工具進(jìn)行加強(qiáng)，設(shè)備的緊急加固力和設(shè)計的緊急加固力就可能會相互排斥。在每天的組裝工作中，絕緣子經(jīng)常發(fā)生傾斜、污染、破損、掉落等安全問題。為了有效防止這些安全問題，必須采取以下對策：首先，安裝接觸線時，必須確保線夾的清潔，避免彎曲接觸線的問題。其次，在安裝過程中，接觸線必須與線夾一致，以下作業(yè)步驟只能在判斷為接觸線完全插入線夾后進(jìn)行。打掃的時候，需要集中在容易臟的部分。清洗這些易臟零件后，需要根據(jù)易臟性選擇下一個清洗部分。只有這樣整理的清洗方法，才能確保清洗的全面性。最后，在選擇絕緣子材料時，最好選擇橡膠材料，無論是惡劣環(huán)境下的絕緣子還是惡劣環(huán)境下的清洗都需要強(qiáng)調(diào)。

5.2 接觸線磨耗分布

（1）地鐵剛體接觸線磨損不良。地鐵高速行駛的話，容易引起電力的磨損。通常，電氣磨耗發(fā)生在車頭、特殊線、錨固接頭等處。（2）地鐵剛體接觸線的電弧燃燒損失主要由受電弓、接觸線的硬度點(diǎn)、堅硬的彎曲和溝槽等問題引起，平穩(wěn)過渡。總線為了有效處理和消除防止總線接觸網(wǎng)的產(chǎn)生斷層，從而達(dá)到接觸網(wǎng)的質(zhì)量來源，也就是說在設(shè)計總線接觸網(wǎng)時，需要根據(jù)實際列車運(yùn)行速度等各種總線的使用條件嚴(yán)格進(jìn)行總線設(shè)計，并根據(jù)列車速度嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)計的總線隔熱件和錨固件其接頭位置應(yīng)盡量設(shè)定在防止列車通過減速線的區(qū)域，以便于減少總線受到接頭的隔熱磨損。總線處理和消除防止總線受到集電弓接頭磨損后的斷層時，要注意嚴(yán)格控制鐵路建設(shè)設(shè)計階段和施工設(shè)計階段的曲線質(zhì)量，實現(xiàn)各個曲線之間的分割，必須通過大量科學(xué)計算和準(zhǔn)確定位才能形成總線接觸網(wǎng)，以便于滿足新的國際應(yīng)用要求。在處理和防止零件松動的過程中，通常用于縮短維護(hù)周期，及時發(fā)現(xiàn)松動，消除松動，加強(qiáng)維護(hù)。例如，考慮到使用“t”形頭松動螺栓的固定松動，流路不銹鋼松動墊圈可以使用固定彈性松動墊圈，使用固定帶松動螺栓孔的松動螺栓長一定時間松緊固定松動螺紋零件螺栓，減少螺紋零件松動數(shù)量?？紤]到線的滑動，有必要更換中間關(guān)節(jié)。從通用零件的中間連接制造技術(shù)和復(fù)合材料要求出發(fā)，可以在充分確保零件電性能正常和電性能的必要基礎(chǔ)上，使用具有耐磨性和化學(xué)硬度高的復(fù)合材料直接制造中間連接關(guān)節(jié)，可以不斷優(yōu)化使用母線和中間連接關(guān)節(jié)的零件連接制造技術(shù)，分散關(guān)節(jié)的線位置應(yīng)力，減少線程的損傷數(shù)量[6]。

5.3 剛性懸掛在進(jìn)行安裝調(diào)試過程中的意見

（1）根據(jù)建設(shè)勘察和設(shè)計圖紙的數(shù)據(jù)記錄，判斷是否選擇合適類型的硬懸架支架，以及支架所有零件的質(zhì)量是否符合設(shè)計要求。（2）垂直懸架定位裝置應(yīng)按照設(shè)計安裝，上部垂直懸架安裝座應(yīng)水平調(diào)整，整個懸架裝置應(yīng)牢固安裝，支撐面應(yīng)垂直于沿線。（3）根據(jù)懸掛點(diǎn)設(shè)計指針的高度，增加導(dǎo)體的高度和母線、絕緣子及其他部件的高度，計算懸掛通道鋼底部的高度。將懸掛通道鋼調(diào)整為與兩個軌道面的連接線平行，首先根據(jù)上述計算出的高度調(diào)整高度，確認(rèn)支架和支架通道鋼的平面高度，緊固螺母以滿足設(shè)計要求。（4）根據(jù)懸掛點(diǎn)的設(shè)計引出值，以總線位置夾緊的中心為接觸線的中心進(jìn)行初步調(diào)整，擰緊總線緊固螺栓。（5）檢測裝置。目前，剛性接觸網(wǎng)日常操作和維護(hù)的車輛上的受電弓接觸網(wǎng)檢測裝置，以及各自的特性和限制。接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)具有完整的檢測項目、高測量精度、模塊化、高集成、分解與組裝等特點(diǎn)，測量的技術(shù)指標(biāo)可以滿足地鐵受電弓系統(tǒng)操作特性的測量要求[7]。

6 結(jié)語

在地鐵剛性接觸網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)、地鐵專用車輛及其日常運(yùn)行管理組織的共同影響作用下，地鐵剛性接觸網(wǎng)的整體平面布置嚴(yán)重影響著地鐵受力承電弓與剛性接觸網(wǎng)的平衡關(guān)系，接觸網(wǎng)的不均勻區(qū)域分布廣，地鐵駕駛車輛應(yīng)安裝專業(yè)的檢測裝置是剛性接觸網(wǎng)定位系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和運(yùn)行以及制定維護(hù)策略的基礎(chǔ)，為了維持剛性接觸網(wǎng)和受電弓之間的良好磨損，需要確保受電弓和接觸網(wǎng)的良好關(guān)系。分析了接觸網(wǎng)受電弓的磨損，幫助剛體懸掛接觸網(wǎng)的建設(shè)、操作和維護(hù)。也就是說，為了良好地保持剛體懸掛式接觸網(wǎng)受電弓與接觸網(wǎng)之間的磨損，需要確保受電弓與接觸網(wǎng)之間的良好關(guān)系[8]。