地鐵車輛段信號系統軌連線技術的應用分析

朱光文

（中鐵第一勘察設計院通信信號設計處，陜西 西安 710043）

軌連線是設置在鋼軌軌縫（魚尾夾板）兩端的一種導電線纜，其主要作用是保證信號軌道電路和列車牽引回流的暢通。在地鐵中，由于地鐵車輛段牽引回流較大，以往在大鐵路上使用的一塞一焊軌道連接線方式已不能滿足當前的使用需求。往往采用大線徑多根數的方式，較為常見的有 4*95mm2、2*150mm2和 2*185mm2等線徑。

隨著線徑的增大，軌道連接線的連接方式也發生了變化。目前較為常見的連接方式主要有熱熔焊式軌連線技術、脹釘式軌連線技術以及塞釘式軌道連接線等。本文將主要針對這三類產品的特點、施工安裝、使用情況及軌道對信號軌連線設置要求加以簡要闡述。

1 軌連線技術分類及主要特點

1.1 熱熔焊式

(1)主要原理：是通過3CuO+2AL=3Cu+AL2O3+↑(2800℃)放熱反應產生的液態高銅液及AL2O3殘渣將導線鑄于鋼軌上。(2)產品構成：焊藥、模具、夾具以及導線等。(3)技術特點：電氣性能好，連接牢固程度一般。安裝工藝要求較高，維修不便，由于是高溫焊接，對鋼軌有熱傷影響。

1.2 脹釘式

(1)主要原理：壓接。將脹釘裝入鉆好的孔中，利用拉鉗將脹套全表面密壓于鋼軌的孔壁上，再用防松螺母將導線通過螺尾錐銷與脹套壓接上緊。(2)產品構成：脹釘、鉆頭、液壓鉗、鉆機以及導線等。(3)技術特點：電氣性能好，連接牢固，不松動，不脫落，施工速度快，安裝工藝要求低，易于維修。但在安裝時注重鉆孔質量，必須采用特制鉆頭鉆孔。

1.3 塞釘式

(1)主要原理：擠壓。通過外力將錐形塞釘強行釘入到鋼軌鉆孔中。(2)產品構成：鉆頭、鉆機、小鐵錘以及導線等。(3)技術特點：電氣性能好,連接牢固程度一般。施工速度快，安裝工藝要求低。但由于鉆孔與塞釘是錐形接觸，易造成阻值不達標。

2 各軌連線的施工安裝及注意事項

2.1 熱熔焊式

2.1.1 施工安裝:(1)鋼軌打磨除銹。(2)鋼軌加熱。(3)將模具和線纜固定在鋼軌上，并在模具中加入藥粉。(4)點火。(5)卸模具、除渣。(6)粗打磨，完成施工。

2.1.2 施工注意事項：（1）打磨時，應注意打磨時間，打磨以除去焊接點銹跡為主，避免打磨過度，造成鋼軌損害，或由于打磨時間過長，導致鋼軌局部溫度過高，對鋼軌造成損害。（2）雨雪天及極端寒冷天氣不得施工。（3）根據接頭大小，控制好藥量，避免溫度過高造成鋼軌損害。（4）焊接完畢后應敲去藥渣，并進行粗打磨，避免假焊。

2.1.3 施工效果圖

圖1 熱熔焊式軌連線

2.2 脹釘式

2.2.1 施工安裝

1）根據鋼軌類型及脹釘的規格型號，選擇合適的鋼軌鉆機卡具及鉆頭。2）將鉆機及卡具固定到鋼軌上。經檢查位置及尺寸無誤后，開始鉆孔。3）鉆孔完成后，待溫度降至常溫時，將裝有膨脹套的螺尾錐銷旋入拉頭的內螺紋中，同時將脹釘推入鉆好的孔中。4）扳動手動回位閥，使液壓鉗口回到零位；將拉頭拉桿放入液壓鉗的鉗口中；往復扳動液壓鉗搖柄使之開始工作；直至液壓鉗達到標定拉力。5）扳動手動回位閥，使液壓鉗口回到零位；取下液壓鉗。6）將帶有線端的軌連線壓入螺桿后，旋緊防松螺母。

2.2.2 施工注意事項

1）所使用鉆孔機具應夾持穩固，進刀時鉆頭無擺動，同時淋水降溫，避免因鋼軌溫度過高，對鋼軌造成損傷。2）鋼軌鉆孔應使用階梯鉆頭，以確保孔的加工精度。3）脹釘推入到鋼軌鉆孔后，必須經液壓鉗（拉脹工具）拉脹后，方能有效連接。液壓鉗的選用需根據不同規格的脹釘選用不同拉力的液壓鉗。

2.2.3 施工效果圖(見圖2)

2.3 塞釘式

2.3.1 施工安裝

1）根據塞釘的規格型號，選擇合適的鋼軌鉆頭在鋼軌上打孔。2）鉆孔打好后，將塞釘推入鉆孔，用小鐵錘打入。具體以鋼軌內側露出1－5毫米為準，且不松動為宜。

圖2 脹釘式軌連線

2.3.2 施工注意事項

1）塞釘不得打彎或打堆。2）鉆孔打好后應及時安裝塞釘，避免鉆孔生銹。

2.3.3 施工效果圖

圖3 塞釘式軌連線

3 目前現有各連接方式的使用情況

目前，在現有的地鐵使用的連接線技術中，脹釘式及熱熔焊式均有使用。對于塞釘式，由于其錐面體塞釘在軌腰看似緊配合，其實存在微觀的氣隙，隨著晝夜溫差變化，空氣漲縮引發水氣進入其結合面，銹蝕在所必然。信號維修人員檢修過程中需要經常繼續釘入。待塞釘至根部時連接線就會報廢。另外由于地鐵軌連線線徑較粗，在鋼軌上的鉆孔較大，對鋼軌也易造成傷害。因此，在地鐵信號系統中，當采用大線徑軌連線時，很少使用塞釘式。只有在非電化區段以及無牽引回流軌上使用少量的塞釘式軌連線。

脹釘式軌連線目前為新型的連接技術，使用時間不長，主要分布在廣州，深圳，北京，天津，南京、長春、武漢二期以及西安等近期開通的城市軌道線中，其一般為國產居多。

熱熔焊式軌連線技術，目前主要以進口產品為主。主要分布于早期的北京地鐵1、2號線；上海地鐵、武漢輕軌一期、天津輕軌等線路中。

4 軌道專業對信號軌連線的設置要求

信號軌連線應盡量采用栓接的方法。栓接時，在鋼軌軌腰鉆孔的直徑不得大于25mm，孔中心間距不得小于150mm。

若采用焊接方法，則必須滿足以下技術要求：(1)只能在軌腰中部實施焊接，且焊點間距不得小于300mm。(2)在鋼軌上實施焊接的方法及工藝，必須保證施焊后鋼軌機械性能損失在一定范圍內：抗拉強度及屈服強度不小于母材80%、硬度不低于母材90%、沖擊韌性不低于母材60%。(3)每一處焊點均應進行超聲波探傷，探傷前需將施焊處溫度冷卻到50℃以下，澆水冷卻時的鋼軌溫度不得高于240℃，施焊處不得產生過燒、裂紋等有害缺陷。(4)施焊處鋼軌的金相組織應為珠光體，允許有少量鐵素體，但不允許出現馬氏體或明顯的貝氏體組織。(5)焊接熱影響區的晶粒度與母材相比，差值不得大于一級。

小結

綜上所述，軌道專業對信號軌連線設置的要求，主要是針對鋼軌損傷的預防，意在通過對信號設置要求的規定，盡可能的避免和減少對鋼軌的損傷。而減少鋼軌損傷最好的辦法就是選擇一種合適的連接技術。熱熔焊式軌連線技術由于受環境和施工工藝影響較大，容易出現接頭脫落，不易滿足信號對安全性的要求。同時熱熔以及對鋼軌的打磨，也易對鋼軌造成熱傷害等。而脹釘式軌連線技術，安裝及維護簡單、連接牢固可靠、施工技術要求低、難度小、整體性價比較高。

通過在西安地鐵二號線渭河車輛段開通近半年來的使用效果，目前尚未出現一根脫落以及阻值不達標的情況。因此，足以證明該項技術是目前地鐵車輛段信號系統軌連線技術中的佼佼者，可以作為后續地鐵車輛段信號系統軌連線技術的首選。

[1]楊云堂.鋼軌鋁熱焊接應注意的要點[J].城市軌道交通研究，2007（05）.

[2]姚偉偉,員鴻濤,丁韋,宋宏圖,黃辰奎.地鐵電纜與鋼軌快速銅熱焊接方法的分析研究[J].城市軌道交通研究，2006（10）.

[3]鄭文琦.無絕緣軌道電路連接線的新型焊接方式[J].鐵道通信信號，1995（01）.