架空剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)磨耗異常的分析與解決辦法探討

摘要：地鐵地下線路采用架空式剛性接觸網(wǎng)，剛性接觸網(wǎng)的優(yōu)越性得到了較充分的體現(xiàn)，但接觸線局部磨耗較快，受電弓碳滑板出現(xiàn)了不規(guī)則磨耗等。為了地鐵的安全運(yùn)營造成不利影響的原因，我們進(jìn)行一定數(shù)量的測驗(yàn)，研究和實(shí)際操作為這些問題提出解決措施，希望就有關(guān)架空剛性接觸網(wǎng)運(yùn)行中提出建設(shè)性的方案對解決存在的問題有啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：地鐵 接觸網(wǎng) 工網(wǎng)磨耗 解決辦法

0 引言

架空剛性接觸網(wǎng)主要有兩種代表型式，即以日本為代表的“T”型結(jié)構(gòu)和以法國、瑞士等國為代表的“Π”型結(jié)構(gòu)，南京地鐵的剛性接觸網(wǎng)采用了架空式“Π”型結(jié)構(gòu)。在維護(hù)和檢修方面，筆者翻閱了大量的資料，并在實(shí)踐中，積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，對架空剛性網(wǎng)式接觸網(wǎng)的特點(diǎn)和維護(hù)檢修有了一定的研究。

1 存在的問題以及影響

1.1 接觸懸掛與受電弓碳滑板存在的問題

經(jīng)過4年的運(yùn)營南京地鐵一號線架空剛性接觸網(wǎng)，接觸懸掛的接觸線和受電弓碳滑板主要存在以下問題：

1.1.1 接觸線有磨耗不均勻現(xiàn)象。在列車的加速區(qū)段，接觸線磨耗較快，且工作面不光滑，主要表現(xiàn)在：

①剛性懸掛關(guān)節(jié)非支、線岔處。

②剛性區(qū)間大彎道處。

③剛性匯流排中間接頭處。

④剛性分段絕緣器處。

⑤出站處的剛性懸掛接觸線。

在列車通過以上區(qū)段，接觸線磨耗較快，工作面有凹凸不平的現(xiàn)象和有電弧燒損的痕跡。

1.1.2 磨損之后的電弓碳滑板的工作面的形狀有凹凸不平現(xiàn)象，且在距受電弓中心約200mm處有較深凹槽出現(xiàn)。

1.2 造成的影響

1.2.1 接觸線磨耗不均勻?qū)\(yùn)營的影響

①弓網(wǎng)關(guān)系變差。受電弓與接觸線在運(yùn)行中，由于滑動的接觸使得接觸線磨耗不均勻，導(dǎo)致接觸線的工作面不平滑，受電弓與接觸線之間的接觸壓力會發(fā)生較大的變化，這樣，接觸線與受電弓之間容易出現(xiàn)火花，甚至?xí)a(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。這種弓網(wǎng)之間的火花或拉弧會給牽引供電系統(tǒng)（接觸網(wǎng)、變電設(shè)備）和電力機(jī)車留下不利的影響。

②接觸線的更換周期縮短增加了運(yùn)營維修成本。剛性接觸懸掛的更換是在接觸線被磨耗至匯流排的時候，但如大部分的接觸線還完全沒有被磨耗到接近匯流排然而局部磨耗嚴(yán)重，某個點(diǎn)或區(qū)段的接觸線卻被發(fā)現(xiàn)達(dá)到匯流排或已經(jīng)達(dá)到接觸線的預(yù)計(jì)壽命，這個時候要采取的解決方法是室內(nèi)更換局部或者整個接觸線的錨段（一個不帶溫度補(bǔ)償裝置的錨段長約250m），下表將表示出這兩種換線方式的優(yōu)缺點(diǎn)及其對運(yùn)營的影響。

1.2.2 受電弓工作面的形狀不規(guī)則對運(yùn)營的影響

①離線現(xiàn)象是指由于列車運(yùn)行時弓網(wǎng)之間接觸壓力或高或低，隨著速度的提高最終可能瞬時分離受電弓與接觸線，使其產(chǎn)生跳躍式接觸。這種現(xiàn)象會導(dǎo)致的問題有：a、增大增多弓網(wǎng)間的火花，及其可能造成受電弓與接觸網(wǎng)之間拉弧，而且這種情況在列車加速區(qū)段是十分嚴(yán)重，因此不僅更加磨損消耗接觸線與受電弓碳滑板間的電氣而且燒損接觸線與受電弓的碳滑板；b、會導(dǎo)致接觸線的磨耗不均勻，電弓碳滑板的磨耗增加及其工作面不平整情況；c、出現(xiàn)不利于牽引變電設(shè)備的工作條件及降低機(jī)車的受流質(zhì)量。

②受電弓工作面不規(guī)則會增加擴(kuò)大接觸網(wǎng)與受電弓的橫向振動或擺動的幅度，這樣的橫向擺動的情況在柔性接觸網(wǎng)十分的明顯。接觸網(wǎng)的供電條件變差就是由于其穩(wěn)定性在接觸網(wǎng)的橫向振動或擺動增大所造成的。

③受電弓的羊角通過線岔時，由于始觸點(diǎn)發(fā)生了變化而被刮傷。

④受電弓通過分段絕緣器時可能燒損導(dǎo)滑板和受電弓碳滑板。因?yàn)槎鄶?shù)情況下，特別是在受電弓碳滑板過分段絕緣器的絕緣間隙的時候無法與分段絕緣器的導(dǎo)滑板接觸，從而導(dǎo)致分段絕緣器兩側(cè)供電分區(qū)的導(dǎo)滑板拉弧。

2 原因分析

2.1 受電弓工作面不規(guī)則的原因分析

受電弓工作表面不規(guī)則的形狀，直接導(dǎo)致受電弓碳滑板磨損出現(xiàn)凹凸不平的形狀不規(guī)則的原因是剛性接觸懸掛布置成正弦波形，最大拉出值為200±20mm，使接觸線偏移值相對于受電弓的配送中心分布密度分布成波紋狀，必然造成碳滑板在長時間的弓網(wǎng)接觸摩擦，顯示一個不平滑的不規(guī)則形狀。

2.2 接觸線磨耗不均勻的原因分析

火車加速段接觸線很大程度上消耗和磨損了剛性接觸網(wǎng)，侵蝕電弧，因?yàn)檫@些地區(qū)一般在或接近火車站，這個位置是在加速階段，大型車輛加速擺動，弓網(wǎng)振動，電流在弓網(wǎng)間很大，弓網(wǎng)接觸處，接觸線升溫，接觸線易軟化，加上受電弓是不平滑的，列車運(yùn)行在接觸壓力的變化產(chǎn)生的火花或電弧將可能拉傷接觸線，因此，這部分的接觸線磨耗速度會加快，容易導(dǎo)致接觸線的工作表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象。

2.2.1 剛性懸掛關(guān)節(jié)、線岔非支處接觸線的異常磨耗所造成的原因主要有三個：一是非支的抬高量不夠，一般要求為1~4mm；二是關(guān)節(jié)與線岔的布置出現(xiàn)偏差，拉出值選擇不當(dāng)；三是沒有考慮到軌道線路的線岔、彎道、及車體抖動對弓網(wǎng)關(guān)系造成的影響。

2.2.2 剛性區(qū)間大彎道處出現(xiàn)磨耗增大造成的主要原因?yàn)槔鲋档倪x擇，一般選擇為最大拉出值，這樣接觸線的布置正好處于受電弓凹槽過渡線。

2.2.3 剛性匯流排中間接頭處異常磨耗所造成的原因主要有兩個：一是匯流排中間接頭處安裝導(dǎo)高過低，形成剛性懸掛上的硬點(diǎn)，受電弓通過時出現(xiàn)過大的沖出力，加速接觸線磨耗；二是安裝時匯流排接頭正好處于剛性懸掛點(diǎn)1m范圍內(nèi)，懸掛點(diǎn)的導(dǎo)高與跨中導(dǎo)高的變化率過大，加速磨耗。

2.2.4 剛性分段絕緣器處的異常磨耗主要原因?yàn)榉侄谓^緣器安裝拉出值的布置與產(chǎn)品型號的選擇，分段絕緣器本體過大，兩邊導(dǎo)流板正好出現(xiàn)在受電弓凹槽過渡線，很容易出現(xiàn)打弓或只有一側(cè)導(dǎo)流板與受電弓可靠接觸。

2.2.5 出站處的剛性懸掛接觸線，出站處列車在此地段處于加速階段，車輛晃動較大，加速了受電弓的振動，且弓網(wǎng)間流過的電流很大，弓網(wǎng)接觸處，接觸線升溫軟化接觸線，加之受電弓的凹凸不平，在列車運(yùn)行中接觸壓力發(fā)生變化，使得該區(qū)段容易產(chǎn)生火花，甚至拉弧，接觸線容易被電弧拉傷，因此，此區(qū)段的接觸線的磨耗速度會加快，且易出現(xiàn)接觸線工作面的凹凸不平的現(xiàn)象。

3 解決方法

剛性接觸懸掛接觸線的不均勻磨耗、受電弓碳滑板凹凸不平的形狀，不利于運(yùn)營，且接觸線不均勻磨耗和受電弓碳滑板的凹凸不平的形狀相互來回惡性循環(huán)，換句話說，接觸線相對于受電弓中心的偏移值分布不合理會造成碳滑板的凹凸不平，碳滑板的凹凸不平會造成接觸線的不均勻磨耗，長此以往，碳滑板的凹凸?fàn)顩r更加顯現(xiàn)，接觸線的不均勻磨耗也越來越厲害。對于運(yùn)營部門來說，不遏止這種現(xiàn)象將無法確保安全的運(yùn)營。

3.1 優(yōu)化剛性接觸網(wǎng)的彈性性能

現(xiàn)在國外已經(jīng)就如何增加剛性接觸網(wǎng)的彈性進(jìn)行了研究，一般采用將懸掛螺桿改為彈性螺桿、定位線夾采用彈性線夾等，但這是國外的一些專利技術(shù)，目前引進(jìn)還有一定的困難。在其他兄弟地鐵中，如廣州地鐵、上海地鐵，開始試用一種新型的彈性絕緣子，以改善剛性接觸網(wǎng)的彈性，我們將會進(jìn)一步關(guān)注此項(xiàng)新技術(shù)在兄弟地鐵的試用情況，如效果較好，可以考慮引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)，以提高剛性接觸網(wǎng)的彈性性能。

3.2 調(diào)整接觸線的偏移拉出值

對于既有線路，最有效的解決辦法是：使接觸線相對于受電弓中心分布密度符合正態(tài)分布規(guī)律，或基本符合正態(tài)分布規(guī)律，這就需要重新調(diào)整的偏移值，但由于各種原因加大了調(diào)整的難度，這里就這個情況提出了以下措施：

①直線區(qū)段的拉出值調(diào)整為250mm±20mm，曲線段的拉出值為200mm±20mm，同時相鄰懸掛點(diǎn)的拉出值的變化不能超過50mm，分布要均勻，仍然為正弦波布置，在站臺區(qū)的錨段可設(shè)置為一個半波。

②剛性關(guān)節(jié)、線岔及絕緣分段器的拉出值嚴(yán)格安照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布置：絕緣關(guān)節(jié)為±150mm誤差為10mm，非絕緣關(guān)節(jié)為±100mm誤差為10mm，線岔處拉出值為±100mm誤差為10mm，分段絕緣器處為0mm誤差為30mm。

③剛性懸掛關(guān)節(jié)、線岔處非支抬高量根據(jù)下方線路類型的不同選擇一定的抬高量，一般不小于4mm ，最大可抬高為6mm。

④對于匯流排中間接頭安裝位置與過低的問題應(yīng)該解決于接觸網(wǎng)設(shè)備的安裝初期，嚴(yán)控施工單位的工程質(zhì)量，杜絕匯流排中間接頭安裝于懸掛點(diǎn)1m范圍以內(nèi)；運(yùn)營初期要及時跟蹤巡查中間接頭處接觸線的磨耗情況，對磨耗大的要重新調(diào)整匯流排的中間接頭。

⑤加強(qiáng)接觸網(wǎng)的巡視檢查。發(fā)現(xiàn)接觸線被磨耗的非常嚴(yán)重時，及時進(jìn)行局部或整個錨段更換接觸線。

3.3 電客車受電弓的檢查

電客車受電弓的定期檢查、調(diào)整也與弓網(wǎng)關(guān)系有著密切的聯(lián)系，車輛專業(yè)要定期檢查受電弓的抬升力，檢查受電弓碳滑條的磨損情況，做到定期更換，定期打磨受電弓碳滑條表面。

4 結(jié)語

架空剛性接觸網(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，以上結(jié)合南京地鐵一號線運(yùn)行情況分別從剛性接觸網(wǎng)與受電弓的狀態(tài)兩個方面進(jìn)行了分析，同時在南京地鐵南延線及二號線剛性接觸網(wǎng)運(yùn)行中進(jìn)行了實(shí)施，取得了良好的成果。

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