試論地鐵剛性懸掛接觸網弓網關系及性能改進研究

鄭晗

摘 要：剛性懸掛接觸網彈性小，弓網磨耗比較大，而且多不均勻，這樣對接觸網和機車受電弓穩定運行非常不利，為此，本文對地鐵剛性懸掛接觸網弓網關系進行了相關的研究，并提出了具體的性能改進措施，以供大家參考借鑒。

關鍵詞：地鐵；剛性懸掛接觸網；受電弓；弓網關系

引 言：針對剛性懸掛接觸網的特點，通過分析剛性懸掛接觸網平面布置，提出能夠有效減少受電弓不均勻磨耗的優化方案，有效的延長接觸線與受電弓的使用壽命并提高了接觸網運行的可靠性。

1 地鐵剛性懸掛接觸網的特點

1.1 剛性懸掛接觸網的結構特點

剛性懸掛接觸網主要有鋁合金匯流排、接觸線、絕緣元件和懸掛裝置組成。其中鋁合金匯流排既作為固定接觸線的嵌體，同時又作為導電截面的一部分。這種懸掛方式根據線路通過能力及電流量的大小，又有單接觸線式和雙接觸線式兩種。Π型結構的剛性懸掛特點是：

（1） 便于安裝和架設，在架設接觸線時，使用專用滑動式鑲線車，利用Π型結構的彈性力可使接觸線嵌入虎口槽內；

（2） 結構穩定，接觸線是靠兩側夾持力固定的，因此運行穩定性好。

在歐洲剛性接觸網中多用Π型鋁合金匯流排的形式，我國目前采用的就是這種形式。單根接觸線匯流排目前有兩種類型： 一種為高80 mm 的PAC80 型， 另一種為高110 mm 的PAC110 型。其中PAC110 型的截面積為2 213 mm2 ， 每節長12 m。

剛性接觸網具有結構緊湊、無斷線隱患、可靠少、費用較低等特點，但是它的施工難度比柔性接觸網高、尤其弓網磨耗始終是一個難題。由于剛性懸掛接觸網系統的安裝精度比柔性懸掛接觸網系統的安裝精度高，調節范圍小，因此在進行剛性懸掛接觸線的安裝時，從施工測量開始到剛性懸掛接觸線調整到位，要嚴格控制每一道工序的施工質量，實現一次安裝到位。

2 剛性接觸網弓網關系現狀分析探討

目前，雖然說剛性接觸網結構穩定，整體運行效果良好，由于剛性懸掛存在彈性不及柔性懸掛以及拉出值的調節把握難度大，加上空間限制，特別是地鐵車站剛性懸掛的弓網關系更是值得研究，目前，國內有一部分刊物發表了相關弓網關系的文章，但是，對地鐵車站內的剛性懸掛弓網關系研究甚少。然而由于受電弓磨耗不規則，破壞了弓網之間的正常磨耗，造成了接觸線的磨耗不均勻，受電弓兩端磨出的凹槽使錨段中部接觸線產生偏磨現象。接觸線磨耗不均勻，即接觸線工作面不平滑，也會加速受電弓磨耗不規則，形成惡性循環。以上問題造成的影響就是弓網關系惡化，弓網之間容易離線、打火和拉弧，嚴重時可能燒損接觸線、受電弓碳滑板或者其他接觸網設備，影響機車受流質量。

3 影響弓網關系的主要原因

3.1 剛性懸掛布置方式對受電弓磨耗的影響

目前，國內很多城市架空剛性接觸網采用正弦波形布置方式，柔性接觸網采用“之”字形布置方式。在剛性接觸網的正弦波形布置情況下，經過多次磨耗后，受電弓碳滑板的形狀將會出現中間磨損較小，兩端磨耗較大的情況，而柔性接觸網的“之”字形布置情況下，受電弓碳滑板的形狀會保持基本相同的平滑程度。

3.2剛性懸掛無彈性對受電弓磨耗的影響

采用彈性絕緣懸掛匯流排能夠降低受電弓對接觸線的沖擊，減小接觸線的磨耗。剛性絕緣子懸掛接觸線磨耗量大，匯流排振動明顯，有硬點產生，磨痕寬窄不均勻且水波紋狀；而彈性絕緣懸掛接觸線磨耗量小，匯流排無明顯振動，吸收沖擊無硬點，磨痕窄而平滑。

3.3安裝與調試對受電弓磨耗產生的影響

測量打孔的誤差較大直接影響拉出值是否滿足設計要求，以及直接影響螺栓灌注深淺，導致拉出值調整和導線高度的調整，進而影響受電弓是否打火、關節是否穿弓，磨耗的加劇。

4 提高剛性懸掛弓網關系的方法及改進措施

4.1 剛性接觸網布置方式的主要建議與對策

根據前面的分析，要解決受電弓碳滑板的磨耗問題，改善弓網間的關系，剛性接觸網的布置方式應從以下幾方面全局考慮：在機車進站區或出站區，機車行駛速度v 由快到慢或由慢到快，受電弓碳滑板的磨損率K（v）隨速度的增大而增大，在高速區的磨損率達到最大，因此考慮將低速區的最大拉出值減小，錨段正弦波布置方式的正弦波周期增大，從而增加碳滑板中心部位的磨耗，而在高速區，采用拉出值增大，錨段正弦波布置方式的正弦波周期減小的布置方式，也就是說采取正弦波的布置方式要降低磨耗、促進磨耗的規則性難度較大。例如，從設計之初，就首先在電腦上模擬運行，詳細計算，吸取經驗教訓，結合柔性布置的啟發，在最難布置的車站剛性懸掛采取正負（左右）等量的“之”字值拉出值布置方式，一改常設布置方式。也就是說，在設計上采用等量的的“之”字形來布置剛性接觸網的拉出值，從而達到降低磨耗目的。

4.2剛性懸掛將無彈性的絕緣子替換為彈性絕緣組件

當架空剛性接觸網的匯流排安裝在彈性絕緣懸掛組件上，在其自重的作用下，彈性絕緣組件的橡膠彈性元件產生變形，達到一種應力應變的平衡。運行時受電弓剛性接觸網相互作用，橡膠彈性元件的變形恢復，從而避讓了受電弓可能對剛性接觸網的沖擊，使得剛性懸掛受流更趨平穩，也減小了接觸線和受電弓自身的磨耗。

架空剛性接觸網用彈性絕緣懸掛組件是固定、支撐、剛性接觸網匯流排的重要零部件，剛性接觸網的匯流排與彈性絕緣懸掛組件連接后，匯流排沿線路方向伸縮，彈性絕緣懸掛組件在剛性接觸網的自重荷載作用下處于拉伸的工作狀態。這就要求彈性絕緣懸掛組件在徑向方向具有大的剛度，而在軸向應具有高彈性，以滿足受電弓運行更加平穩的需求

4.3對車站剛性懸掛安裝調試的建議

（1） 預配加工是否根據施工測量的數據記錄及設計圖紙選取正確的剛性懸掛支架的類型，檢查支架各零部件的質量是否達到設計要求，對磨耗也有較大的影響。隧道錨栓安裝硬化后，即可進行剛性懸掛支架安裝。根據施工測量記錄的數據選取剛性懸掛支架的類型，按照設計要求安裝剛性懸掛支架并初調至設計位置。

（2） 垂直懸吊定位裝置按設計要求安裝，貼頂垂直懸吊安裝底座調至水平，整個懸吊裝置安裝到位穩固，支撐面順線路鉛垂。

（3） 根據懸掛點設計導高，加導線高度和匯流排、絕緣子等部件高度，計算出懸吊槽鋼底部高度；調整懸吊槽鋼與兩軌面連線平行，高度初調至以上計算高度，復核懸掛支架的高度和支架槽鋼平面符合設計要求后擰緊緊固螺母。

（4） 按照懸掛點處設計拉出值，把匯流排定位線夾中心作為接觸導線中心初步調整到位并擰緊匯流排緊固螺栓。

5 結束語

總之，剛性懸掛接觸網弓網之間要保持良好的磨耗，就必須保證良好的弓網關系，本文對接觸網受電弓磨耗進行了詳細的分析，并提出了剛性接觸網布置以及施工中要采用的一些方法和改進措施，從而進一步保證了剛性接觸網的弓網關系達到一個最佳狀態，希望能夠對剛性懸掛接觸網的施工和運營維護帶來一些幫助。

參考文獻：

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