單軌跨座整體夾持式T形匯流排的研究設計

高 鳴

0 引言

單軌跨座式軌道交通接觸網系統不同于傳統輪軌交通所采用的第三軌或架空式剛性接觸網受流系統。在該系統中，T形匯流排與接觸線夾持固定后，通過支撐絕緣子安裝在軌道梁的兩側，形成“正極”與“負極”供電回路的受流系統。在軌道梁上行駛列車的動力由安裝在軌道梁兩側的接觸網受流系統供給。

匯流排是剛性接觸網受流的主要載流導體，且對接觸線起著支持固定作用，所以應具有良好的電氣及機械性能，即良好的導電性、較高的強度、韌性、剛度及耐腐蝕性能。

隨著重慶單軌跨座式軌道交通開通運營，原有結構T形匯流排的缺陷也逐漸暴露出來。為克服該缺陷，在參考國外經驗的基礎上，研發了一種新型結構的整體夾持式T形匯流排。

1 原有結構T形匯流排的缺陷

1.1 原有匯流排結構

原有結構的匯流排與接觸線是通過夾板固定方式連接的（見圖1）。

1.2 原有匯流排的缺陷

（1）接觸電阻逐步增大，載流功能逐步降低。由于 T形匯流排采用與之分離的夾板與接觸線固定。T形匯流排與夾板之間、夾板與接觸線之間難免存在間隙，隨著夾板與匯流排、夾板與接觸線之間氧化腐蝕的加重，它們之間的接觸電阻逐漸增大。

圖1 原有結構匯流排與接觸線的連接示意圖

將使用一定年限的原有匯流排拆除后，對產品進行導電性能試驗，發現接觸線夾板與匯流排本體之間因長期氧化及電腐蝕，接觸電阻極大，夾板幾乎不參與導電，實際上只有匯流排本體導電。

（2）新線建設匯流排連接安裝施工效率較低，不能滿足軌道交通建設提速和及時消除運營故障的要求。

原有結構T形匯流排采用焊接方式連接，勞動強度大，施工難度高，安裝效率低，連接處的質量難以保證，需要進行無損探傷檢驗，不能適應軌道交通建設提速的要求。一旦運營過程中發生接觸網破壞性故障（自然災害或人為破壞）就須拆除損壞的匯流排并焊接重新安裝，所需搶修時間較長，造成的社會影響較大。

為改善跨座式單軌接觸網系統的取流（回流）質量，提高匯流排之間連接的施工效率，需要開發一種保留原夾板式匯流排優點的新型匯流排產品。

2 整體夾持式T形匯流排

2.1 結構特點

整體夾持式 T形匯流排與接觸線的連接結構見圖2。

圖2 整體夾持式T形匯流排與接觸線的連接示意圖

2.2 產品結構

整體夾持式T形匯流排產品截面見圖3。其特點是將原 T形匯流排及接觸線固定夾板的結構功能合為一體。在夾持接觸線的部位通過開槽及預設一定的角度，得到便于接觸線放入的齒間距，然后通過螺栓緊固件，并利用匯流排本身的彈性變形，使匯流排直接與接觸線相連接。

圖3 整體夾持式T形匯流排產品制造截面示意圖

2.1.1 提高整體接觸網導電性能

與原有結構相比較，新型匯流排安裝結構中，取消了接觸線固定夾板，匯流排通過螺栓直接與接觸線相連接，形成整體夾持固定方式，減小或消除了原T形匯流排與接觸線固定夾板之間、接觸線固定夾板與接觸線之間存在的間隙及接觸電阻增大的問題，改善了三者之間存在的氧化和電腐蝕等情況。同時，新型結構匯流排與接觸網系統既有的零部件有相容性，使新線與既有線完全匹配。

2.1.2 提高施工安裝效率

在保證系統整體安裝質量和性能參數的情況下，優化匯流排之間的連接。匯流排之間采用鉚接工藝連接，提高了施工過程中的安裝效率。與焊接方式相比較，可提高工效50%以上。同時達到縮短運營過程中發生破壞性故障時接觸網更換恢復的時間，縮小故障造成的社會影響。

2.3 接續連接結構

整體夾持式T形匯流排相互之間的接續采用L形連接板加專用“哈克”鉚釘的連接結構（圖4）。該鉚釘為螺紋副緊固型鉚釘，采用專用工具安裝。其特點是減少螺栓緊固施加緊固力矩時的人為因素，保持匯流排接續連接性能的均勻一致性。

2.4 材料標準

匯流排材料的導電性、耐蝕性和機械性能等會影響機車的取流和匯流排的工作質量，直接關系到機車的平穩運行。

原有匯流排本體材料牌號為 6063、合金狀態為 T5的鋁合金型材。為了提高產品的性能，整體夾持 T形匯流排及 L形連接板的材質牌號均為6101B、合金狀態為T6的鋁合金型材。

圖4 整體夾持式T形匯流排接續安裝圖

6101B T6與6063 T5鋁合金主要機電性能對比見表1。

表1 6101B T6型與6063 T5型鋁合金主要機電性能對比表

2.5 制造工藝

整體夾持式 T形匯流排本體制造工藝為一次擠壓成型，合金熱處理狀態為固容加完全人工時效處理的 T6狀態。產品性能及尺寸公差分別符合GB/T6892-2006《一般工業用鋁及鋁合金熱擠壓型材》、GB/T 14846-2008《鋁及鋁合金擠壓型材尺寸偏差》高精級要求。精密的擠壓模具和最佳的工藝流程，可以保證匯流排本體表面光滑，不會出現裂紋、砂眼等缺陷。

為使擠壓好的匯流排平直度、扭擰度、兩齒形之間的夾角等結構參數完全符合設計要求，需專門研制匯流排的整形設備。后續的固溶、時效工序應保證產品的機械性能和電氣性能完全符合設計技術要求。

3 結束語

整體夾持式 T形匯流排的研究設計在借鑒國外同類產品經驗的基礎上進行了相應的技術改進及創新，進一步完善了產品技術性能，主要技術指標達到了國際同類產品水平，并成功地在重慶輕軌三號線工程中得到應用。優化后的整體夾持式 T形匯流排與系統匹配良好，導電能力與原夾板式匯流排相比提高10%以上。

整體夾持式T形匯流排安裝后，匯流排之間的連接無需焊接，采用鉚接方式，其施工的專用工具體積小、重量輕、便于攜帶。安裝工藝具有安全、優質、便于掌握等優點，大大提高了工作效率，避免了原T形匯流排焊接后的二次檢查及返工現象，縮短了施工周期，取得了顯著的經濟效果。