地鐵剛性接觸網定位點脫落狀態分析

0 引言

鄭州軌道交通1號線正線接觸網接觸懸掛形式為剛性懸掛，懸掛定位點間距為6～10 m。懸掛定位點狀態的改變直接影響接觸網設備的狀態，一旦定位點脫落，必將對運營安全產生影響。本文通過模擬實驗，分析討論定位點脫落造成的影響。

1 現場模擬實驗

1.1 實驗背景

實驗設置1處脫落定位點，位于1號線正線鄭州火車站—二七廣場區間。

定位脫落模擬分2種情況：絕緣子脫出懸吊角鋼以及絕緣子炸裂掉落。

為保證實驗數據的豐富性，選取的實驗定位點前后跨距包含6、8、10 m三種，線路情況包含直線段和曲線段。

1.2 實驗步驟

圖1、圖2分別為剛性懸掛定位安裝圖和現場實驗定位點示意圖。實驗步驟如下：

（1）測量記錄實驗定位點2號點及其前后定位點1號點和3號點的導高、拉出值，以及2號點的兩端跨距；

（2）拆除2號點懸吊絕緣子（零件3）及懸吊角鋼連接螺母（零件5），此時曲線段絕緣子上部螺桿未脫出懸吊角鋼（零件7）；

（3）測量記錄1、2、3號點的導高、拉出值；

（4）拆除2號點懸吊絕緣子，模擬絕緣子爆裂情況，使懸吊角鋼與B型定位線夾（零件2）完全分離；

（5）測量記錄1、2、3號點的導高、拉出值；

（6）恢復2號點初始參數。

圖1 剛性懸掛定位安裝圖

圖2 實驗定位點

2 實驗數據分析

實驗共測量3組數據，因1號點和3號點的參數基本無變化，故未列舉其具體數據，標粗數據為實驗定位點數據，3組測量數據如表1、表2所示。

表1 拆除絕緣子螺母后實驗數據

表2 拆除絕緣子后實驗數據

從表1、表2實驗數據可以得出：

（1）某定位點脫落對其前后定位點的參數無影響；

（2）定位點脫落對直線段影響較曲線段大，造成該結果的原因有以下幾點：

a.曲線段懸吊角鋼與地面不平行，絕緣子上部螺桿與懸吊角鋼存在摩擦力，且曲線半徑越小，摩擦力越大。

b.彎道處的匯流排存在彎曲應力，其本身處于“繃緊”狀態，能一定程度減小下墜的趨勢。

c.曲線段定位拆卸后，因懸吊角鋼與地面不平行，接觸懸掛自身重力G分解為垂直于懸吊角鋼的懸吊力C和平行于懸吊角鋼的橫向力P（圖3），只有懸吊力C才致使定位點的導高下降；直線段絕緣子拆卸后，接觸懸掛自身重力G不產生分力（圖4），全部作用于定位點，致使導高下降。

（3）由于匯流排彎曲應力的作用，拉出值越大，定位點脫落造成的影響越小。

（4）直線段定位點脫落對拉出值影響不大，對曲線段影響較大。

（5）拆除絕緣子上部螺母比拆除絕緣子對導高變化影響更大，是因為拆除絕緣子后接觸懸掛重力減小所致。

（6）前后跨距越小，定位點脫落造成的參數變化越小。

圖3 曲線段受力狀態

圖4 直線段受力狀態

3 受電弓通過可能性分析

通過查詢鄭州軌道1號線電客車受電弓的技術參數以及電客車車體尺寸，可以算出受電弓最小工作高度為：3 490（車頂距軌面高度）+320（受電弓折疊高度）+150（受電弓最小工作高度）=3 960 mm。

查詢電客車空調機組最高點位置為3 845 mm，加上DC 1 500 V最小動態絕緣距離要求的100 mm[1]，則空調機組所需的接觸網最低安全高度為3 945 mm。

實驗數據中，直線段導高最低點3 859 mm、曲線段導高最低點3 966 mm，與正線接觸網標準導高4 040 mm相差分別為181、74 mm，相鄰懸掛點相對高差為跨距值（按10 m估算）的18‰、4.4‰，遠超檢修規程規定的0.5‰。在該情況下，受電弓從低點運行至高點的過程中，弓網間碰撞導致的受電弓彈跳和拉弧情況將會非常嚴重。

綜合以上3點，接觸網最低高度不得低于3 960 mm，而實驗數據中直線段最低點比3 960 mm低101 mm，曲線段最低點比3 960 mm高6 mm，同時結合定位點脫落后受電弓的授流質量和弓網關系，理論上可推定直線段所有定位點、曲線段較小拉出值定位點脫落后，電客車無法通過故障區域，曲線段較大拉出值（至少220 mm，確切數據與脫落定位點所在曲線參數、懸吊角鋼安裝角度、電客車及受電弓型號密切相關）處定位點脫落后，電客車降至極低速度后可以通過故障區域。

4 結語

本文結合鄭州軌道交通1號線接觸網及車輛狀態，采用模擬實驗方法，借鑒具體數據，對定位點脫落后受電弓通過的可能性進行分析，為其他軌道交通線路分析定位點脫落影響提供一種思路及方法，具體情況還應結合自身運營環境、線路、車輛實際情況進行詳細分析，以制定相應的應急措施。

參考文獻：

[1]姜楨杰.淺析接觸網系統總體設置原則[J].科技視界，2015（31）：88-89.