淺談京包客專呼包段200km/h 區(qū)段接觸網(wǎng)吊弦存在問(wèn)題與整治方案研究

亢佳增

（中國(guó)鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司供電部、內(nèi)蒙古 呼和浩特010050）

電氣化鐵路接觸網(wǎng)是保障動(dòng)客車安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，整體吊弦是接觸網(wǎng)的重要組成部件，其作用是通過(guò)懸吊接觸導(dǎo)線保證每處導(dǎo)線高度、坡度均滿足設(shè)計(jì)要求，并起到一定承載力和載流作用。客專線路行車密度大，多型號(hào)、單雙編動(dòng)車組高速運(yùn)行，隨著列車在接觸網(wǎng)導(dǎo)線下高速通過(guò)，接觸線持續(xù)抬高、振動(dòng)，整體吊弦也隨著抬高、彎曲。因此加強(qiáng)接觸網(wǎng)吊弦的運(yùn)行維護(hù)，掌握設(shè)備的變化趨勢(shì)，跟進(jìn)分析評(píng)估、隱患整治就顯得尤為重要。

1 京包客專吊弦存在問(wèn)題

京包客專臺(tái)閣牧至包頭東鐵路（原集包第二雙線呼包段）設(shè)計(jì)為客貨共線鐵路、有砟軌道，設(shè)計(jì)速度160km/h、預(yù)留200km/h，2012 年11 月30 日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，2015 年1 月8 日提速開(kāi)行200km/h 時(shí)速動(dòng)車組，接觸網(wǎng)導(dǎo)高為6450mm，正線接觸線選用CTAH-120 銅銀合金線，承力索選用JTM-95 銅鎂合金絞線，張力15kN+15kN，采用可調(diào)式整體吊弦，吊弦線為JTMH10 mm2銅合金絞線。

1.1 吊弦缺陷問(wèn)題

2018 年以來(lái)，京包客專臺(tái)閣牧至包頭東間200km/h 區(qū)段連續(xù)出現(xiàn)吊弦疲勞斷裂問(wèn)題，通過(guò)6C 數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)圍欄外步行巡視、天窗內(nèi)上網(wǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)吊弦缺陷問(wèn)題主要為吊弦線夾心型環(huán)壓接管上部吊弦絞線斷裂、吊弦調(diào)節(jié)螺栓內(nèi)線索斷絲斷股、吊弦承力索載流環(huán)連接處斷裂、吊弦接觸線載流環(huán)連接線夾處斷裂、載流環(huán)散股等。

1.2 吊弦開(kāi)蓋檢查

對(duì)京包客專呼包段接觸網(wǎng)吊弦缺陷集中區(qū)段（京包客專三卜素至薩拉齊區(qū)間上行4#錨段、下行3#錨段），按照1%比例抽樣檢查274 根吊弦運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)存在缺陷問(wèn)題吊弦85 根，占檢查吊弦31%，上行問(wèn)題吊弦51 根，占缺陷問(wèn)題總數(shù)60%，下行問(wèn)題吊弦34 根，占缺陷問(wèn)題40%，發(fā)現(xiàn)吊弦調(diào)節(jié)螺栓內(nèi)線索斷絲、載流環(huán)散股、吊弦接觸線載流環(huán)連接線夾處開(kāi)裂等重點(diǎn)缺陷問(wèn)題。

1.3 吊弦送檢試驗(yàn)

1.3.1 吊弦抽樣統(tǒng)計(jì)

對(duì)京包客專臺(tái)閣牧至包頭東間4 個(gè)站場(chǎng)和5 個(gè)區(qū)間接觸網(wǎng)，按照0.1%的比例（缺陷問(wèn)題集中區(qū)段抽樣15%，其他區(qū)段抽樣10%方式）現(xiàn)場(chǎng)抽取40 根吊弦拆卸后，送符合資質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)。

1.3.2 試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果

依據(jù)《電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件技術(shù)條件》（TB/T 2073-2010）、《電氣化鐵路接觸網(wǎng)零部件試驗(yàn)方法》（TB/T 2074-2010）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合設(shè)備實(shí)際情況，將40 根送檢試驗(yàn)吊弦中的30 根開(kāi)展整體破環(huán)試驗(yàn)，選取部分吊弦做滑動(dòng)荷重、反復(fù)彎折、整繩破壞試驗(yàn)；選取10 根吊弦開(kāi)展振動(dòng)疲勞試驗(yàn)及振動(dòng)疲勞后整體破壞試驗(yàn)，選取部分吊弦做化學(xué)成分分析試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)19 根吊弦檢測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)，占抽樣吊弦總數(shù)量47.5%，其中30 根整體破環(huán)試驗(yàn)中10 根出現(xiàn)超標(biāo)問(wèn)題（占比33%），10 根振動(dòng)疲勞試驗(yàn)及振動(dòng)疲勞后整體破壞試驗(yàn)中9 根出現(xiàn)超標(biāo)問(wèn)題（占比90%），具體情況如下：

京包客專呼包間吊弦送檢試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

根據(jù)TB/T 2075.7-2010 中整體吊弦及吊弦線夾性能要求“吊弦整體破壞荷重不小于3.9kN”，30 根吊弦整體破壞試驗(yàn)中10 根破壞荷重小于3.9kN（占比33%），2 根滑動(dòng)荷重、反復(fù)彎折、整繩破壞試驗(yàn)滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。10 根振動(dòng)疲勞試驗(yàn)及振動(dòng)疲勞后整體破壞試驗(yàn)，3 根吊弦振動(dòng)試驗(yàn)中載流環(huán)處和調(diào)節(jié)螺栓處線索斷裂（占比30%），6 根吊弦在振動(dòng)疲勞試驗(yàn)后心形護(hù)環(huán)斷裂和裂紋（占比60%），3 根吊弦在振動(dòng)疲勞試驗(yàn)后的破壞試驗(yàn)破壞荷重小于3.7kN（占比30%），2 根化學(xué)成分分析試驗(yàn)滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 吊弦斷裂問(wèn)題原因分析

2.1 高速工況下振動(dòng)頻率、振幅造成機(jī)械疲勞

根據(jù)TB/T 2073-2010 文件規(guī)定，接觸網(wǎng)零部件振動(dòng)試驗(yàn)中振幅規(guī)定為±35mm，振動(dòng)次數(shù)為200 萬(wàn)次，運(yùn)營(yíng)客專線路受路基沉降、雙弓運(yùn)行、機(jī)車風(fēng)載等因素影響，接觸網(wǎng)振幅遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按照CRH5 型動(dòng)車組85N 升弓壓力，動(dòng)車組受電弓通過(guò)吊弦的正抬升量約為60mm，負(fù)抬升量約為20mm，而且線索會(huì)持續(xù)15 至20 次的振動(dòng)周期才會(huì)逐漸衰減，大振幅使吊弦線反復(fù)彎曲，造成吊弦線彎曲疲勞，吊弦實(shí)際壽命比標(biāo)準(zhǔn)條件下壽命短很多，吊弦線夾心型環(huán)壓接管根部、調(diào)節(jié)螺栓內(nèi)線索處、載流環(huán)處形成反復(fù)彎折，導(dǎo)致吊弦機(jī)械疲勞斷裂。

2.2 行車密度增加的影響

京包客專臺(tái)閣牧至包頭東間200km/h 區(qū)段為蒙西地區(qū)呼和浩特至包頭間客運(yùn)主通道，列車運(yùn)行圖日列車對(duì)數(shù)52 對(duì)，平均列車追蹤間隔7 分鐘，運(yùn)行CRH5 型動(dòng)車、400BF 復(fù)興號(hào)動(dòng)車和HXD3D、HXD3C 電力機(jī)車，以京包客專呼包間日運(yùn)行52 對(duì)列車、受電弓每次通過(guò)后接觸網(wǎng)振動(dòng)18 次，吊弦年振擺量達(dá)到34.16 萬(wàn)次，京包客專呼包間經(jīng)過(guò)6 年左右時(shí)間就能達(dá)到200 萬(wàn)次振動(dòng)的設(shè)計(jì)年限。

2.3 吊弦壓接方式結(jié)構(gòu)性缺陷

既有京包客專呼包間可調(diào)式整體吊弦壓接管采用縮口六方形全壓接方式，貫通式全壓接方式在壓接管與吊弦主線連接處形成應(yīng)力集中，吊弦在閉口壓接管處易被棱角分明、硬力點(diǎn)集中的壓接管磨損受傷，在高速受電弓通過(guò)后高頻振動(dòng)，反復(fù)揉折出現(xiàn)吊弦線機(jī)械疲勞折斷。目前高鐵改進(jìn)吊弦采用敞口橢圓形部分壓接方式，壓接管與吊弦線索接觸面大、應(yīng)力分散。

六方形全壓接吊弦

橢圓形部分壓接吊弦

2.4 吊弦調(diào)節(jié)螺栓開(kāi)孔結(jié)構(gòu)易傷線

既有京包客專呼包間可調(diào)式整體吊弦采用調(diào)節(jié)螺栓零部件，該開(kāi)孔調(diào)節(jié)螺栓兩側(cè)和壓塊較鋒利，斷線位置就在吊弦主線穿過(guò)螺栓開(kāi)孔處，柔性吊弦絞線在剛性螺栓開(kāi)孔處的反復(fù)揉折磨損受力下易發(fā)生傷線斷線問(wèn)題。目前高鐵吊弦采用不可調(diào)式整體吊弦，能夠從結(jié)構(gòu)上解決調(diào)節(jié)螺栓開(kāi)孔結(jié)構(gòu)傷線問(wèn)題。

3 吊弦整治方案

京包客專呼包間200km/h 區(qū)段吊弦已接近預(yù)期壽命，為解決吊弦疲勞折損、斷裂問(wèn)題，2019 年開(kāi)展接觸網(wǎng)整體吊弦大修。

3.1 優(yōu)化壓接工藝

改縮口六方形全壓接為橢圓環(huán)狀壓接，壓接管與模具均為橢圓形，橢圓環(huán)狀壓接為一次壓接、寬度適中、收縮量小的對(duì)稱截面壓接形式，壓接后的吊弦線整股壓縮密實(shí)，壓接有效接觸面積增大，摩擦力提高，應(yīng)力分散。

3.2 改變吊弦結(jié)構(gòu)

京包客專呼包間200km/h 區(qū)段運(yùn)行多年，路基沉降已趨于穩(wěn)定，線路條件穩(wěn)定良好，按照《200～250km/h 電氣化鐵路接觸網(wǎng)裝備暫行技術(shù)條件（OCS-2）》“整體吊弦的外形結(jié)構(gòu)一般為不可調(diào)結(jié)構(gòu)”規(guī)定，該線路接觸網(wǎng)吊弦大修采用不可調(diào)整體吊弦，從結(jié)構(gòu)方面解決吊弦調(diào)節(jié)螺栓開(kāi)孔結(jié)構(gòu)易傷線問(wèn)題，從運(yùn)維方面規(guī)避可調(diào)吊弦調(diào)整時(shí)參數(shù)變化、反復(fù)緊固線索疲勞問(wèn)題。

3.3 強(qiáng)化施工質(zhì)量

天窗內(nèi)精測(cè)現(xiàn)場(chǎng)接觸網(wǎng)參數(shù)，在吊弦預(yù)制車間完成吊弦預(yù)配加工，建立吊弦外觀檢查、尺寸復(fù)核、送檢試驗(yàn)制度，按照0.2%比例對(duì)預(yù)制吊弦送符合資質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)。明確吊弦安裝工藝，全面復(fù)核吊弦修后數(shù)據(jù)，利用1C、4C 檢測(cè)數(shù)據(jù)綜合評(píng)價(jià)吊弦修后質(zhì)量。

4 結(jié)論

吊弦疲勞折損、斷裂問(wèn)題已成為京包客專呼包間200km/h區(qū)段接觸網(wǎng)高發(fā)問(wèn)題，既有可調(diào)吊弦縮口貫通式壓接管和開(kāi)孔調(diào)節(jié)螺栓的結(jié)構(gòu)性缺陷，在高速受電弓通過(guò)后高頻振動(dòng)、反復(fù)揉折下，易出現(xiàn)吊弦絞線機(jī)械疲勞折斷，斷落吊弦易纏繞、拉壞受電弓造成行車事故。通過(guò)優(yōu)化壓接工藝、改變吊弦結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化施工驗(yàn)收確保吊弦大修質(zhì)量，消除設(shè)備隱患。