地鐵剛性接觸網弓網關系及優化策略探究

劉小平

（南昌軌道交通集團有限公司運營分公司，江西 南昌 330000）

1 地鐵剛性懸掛接觸網的特點

架空剛性接觸網結構簡單，在地鐵隧道中得到了廣泛應用。關于門型懸掛結構架空剛性的門型懸掛鋼橫截面門型結構主要包括“s”形和“t”形焊接螺栓、懸掛鋼和槽鋼、絕緣子、限位器和鋼架等主要部件。為了在一定動作速度范圍內均勻使鋼板受力繼電弓的均勻滑動使鋼板均勻不受磨損，需要設定母線的引出值。但是，由于數據總線的結構剛性較高，平面圖的布局通常都是采用“s”形狀，但也包括“v”形狀和三角形形狀。但是，與柔性接觸網的懸掛不同，剛性接觸網的錨固接頭不僅包括斷裂式錨固接頭，還包括由膨脹要素構成的貫通錨固接頭。這主要是為了改善高速斷面上受電弓和接觸網的關系，由于結構中的兩條或三條接觸線重疊，其結構和受電弓滑塊的空間位置關系是影響受電弓和接觸網關系的關鍵。根據線路的電容和電流，懸架有單一接觸線型和雙重接觸線型兩種[1]。

2 受電弓及車輛運行模式

受電弓的主體結構、弓頭的結構質量和強度碳素鋼滑板的使用材質與其對碳素鋼滑板的異常沖擊磨損密切相關。質量受電弓的箭頭結構和質量受電弓的箭頭的結構質量之差會直接影響感受器與電弓和其他接觸網的接觸力。這種過度的接觸力影響會逐漸加劇其對受電弓和其他接觸網的異常磨損。受電弓滑板的磨損條件因材料而異，如果選擇用不合適的材料制作的滑板，磨損會惡化。另外，受電弓的滑板錯誤正確安裝可能會直接導致那些受電弓和電動接觸網之間關系惡化的電動滑板發生磨損。剛性開銷接觸懸架比柔性接觸網需要更多的受電弓。為了有效確保良好的被控受電列車質量，受控集電弓在保護車輛正常運行工作時必須使其具有良好的振動跟蹤和牢固粘接，并在受電列車發生振動時與堅硬的受電吊線良好距離接觸。通過加速度區域時，受電弓在列車通過時會產生較大的振動，由于許多要素的綜合作用，無法與接觸線可靠地接觸。為了滿足接觸網系統當前的傳輸要求，通常使用兩個或三個受電弓在地鐵車輛行駛時抬起受電弓[2]。另外，由于地鐵和車站之間的距離短，為了提高交通效率，區間內行駛的列車速度持續增加，行駛在行駛區域的地鐵車輛的加速短期內增加，列車的牽引電流短期內急劇增加，地鐵線路的牽引電流分布都有受電弓。

3 剛性接觸網弓網關系現狀分析

目前，剛性接觸網的結構穩定，整體工作效果良好，但剛性懸架的彈性不如柔性懸架好，也有空間限制，因此難以調整導出值或主控化。因此，特別是地鐵站中堅硬地接觸網受電弓接觸網系的受電弓接觸網系統具有與電氣化鐵路中柔軟的接觸網系統相同的功能[3]。但是，結構類型、受電弓性能、車輛牽引、生產線條件和接觸懸架的運用編制完全不同。受電弓接觸網系統的相同功能會引起受電弓接觸網關系惡化、嚴重磨損、接觸線不均勻分布等問題，影響受電弓接觸網系統的安全可靠的運作，從而給操作和維護帶來極大的影響。因此，為了通過采用專業剛位檢測技術方法積極研究獲取各地鐵生產線上的受磁弧電弓磨損位置自動測量控制系統的實際工作原理特性，確保城市地鐵線路的架空剛位自動測量控制系統的安全可靠的運行，提高設備維護工作效率，需要采用受磁弧電弓磨損位置自動測量控制系統的應用，接觸網的各種平面結構布局和測量系統具有彈性，根據各種實際工作指示來使用機械臂。當受電弓和接觸網之間的接觸壓力達到峰值時，這部分的接觸線的磨損可能過大，形成惡性循環，導致受電弓和接觸網關系惡化的接觸網不均勻磨損。

4 影響弓網關系的主要原因

4.1 受電弓滑板的磨損輪廓和接觸網結構間的空間位置匹配的影響

由于受電弓與接滑塊和其他剛性滑動接觸網的初次磨損程度分布在初次磨損后不均勻，接觸網的各空間結構及其形態都應具有固有的縱向平面曲線布局結構特性，因此當受電弓與接滑塊進行滑動時，受電弓與接滑塊的關鍵空間結構位置相互關系與性能會影響受電弓和剛性接觸網相互關系的關鍵導體焊點及其空間結構位置，如果直接電弓受到的冷焊電弓與其他剛性滑動接觸網的相互關系發生惡化，形成一個具有一定剛性的硬質導體焊點、燃弧，接觸網的各空間結構和直接電弓受到的冷焊電弓與剛性接滑塊滑板都會受到嚴重破壞、損傷，嚴重的損傷會大大影響直接電弓受到的冷焊電弓與其他剛性滑動接觸網的正常施工操作的安全性能，例如地鐵線的焊點拉伸性和膨脹性各結構要素的兩個關鍵焊點空間結構及其位置與性能會影響受電弓與剛性接觸塊滑板的兩個關鍵焊點空間結構及其位置，擴展定向伸縮導體元件的拉伸輔助定向伸縮導體的高度一般不應超過兩個剛性滑動板通過伸縮元件拉伸展開其他拉伸伸縮元件時應該處于互相對應關鍵空間結構位置的兩個剛性滑動板的對應高度，通過伸縮元件拉伸展開其他拉伸伸縮元件時兩個剛性滑動板不會彼此發生連續的相對橫向應力碰撞，產生受電弓和接觸網[4]。

4.2 剛性懸架無彈性對受電弓磨損的影響

剛性接觸網的接觸網由于安裝間隙低，沒有隱蔽地切斷故障，隧道內的接觸網系統使用了僵直接觸網，也有低彈性的缺點。剛性網主要設置在具備從長度方向依次懸掛角鋼、絕緣子、定位線夾、母線、接觸線的化學地腳螺栓的隧道上部，幾乎沒有彈性連接器，因此接觸網與軌道平面的垂直距離的大小在軌道高度參數上很少發生變化，硬點隨機發生導致接觸網導軌高度急劇變化，導致受電弓“晃動”，受電弓發射接觸網或離線使用彈性絕緣懸掛的絕緣子懸垂切線磨損較大，母線振動明顯，磨損標志寬度不均勻，但彈性絕緣吊線無小磨損，母線無明顯振動，吸收沖擊無硬點。

4.3 安裝和調整對受電弓磨損的影響

為了確定故障點的范圍，減輕故障檢測的工作負荷，有必要對不容易判斷的故障進行全面分析。另外，還應在故障檢測裝置的作用下，對正常時間難以發生的接觸網斷層區域進行必要的操作，將故障搜索范圍控制在合理的范圍內，以難以判斷的接觸網斷層為目標。影響地鐵受控集電弓線路磨損的電流增加，根據我國地鐵各出站區間所有接觸網沿線嚴重線路磨損錨點位置電流分布的長度統計地圖，接觸網沿線嚴重線路磨損錨點位置主要可以分布在與地鐵車輛和牽引機的電流自動分布控制特性一致的地鐵出站距離站第1-5錨段。出站距離越長，加速器的間隔越長，因此嚴重線路磨損的錨點位置可以通過多個錨固段向后下方延伸。此外，我國許多新型地鐵列車線路中都驗證了這種電流分布控制功能[5]。

5 提高剛性懸掛弓網關系的方法及改進措施

5.1 剛性懸掛將無彈性的絕緣子替換為彈性絕緣組件

為了滿足受電弓更穩定的工作要求，彈性絕緣懸架組件要求在徑向和軸向上具有高彈性模量。絕緣子嚴重受損時，懸架形狀異常，螺栓松動，母線獨立機械部分預留空間不足，母線受周圍空氣溫度的影響，引起剛性懸架液的應力波動。同時，絕緣子質量差很可能引起破裂和破壞嚴重的現象。另外，如果絕緣子表面受到嚴重污染，或者絕緣子材料在建設中未整合到建筑工地，則可能會導致一定程度的絕緣子閃絡放電和破壞。在它的實際組裝結構中，剛性絕緣零件通常用固定螺栓連接懸掛。組裝設備過程中，如果組裝的絕緣設備沒有用特殊的加固工具進行加強，設備的緊急加固力和設計的緊急加固力就可能會相互排斥。在每天的組裝工作中，絕緣子經常發生傾斜、污染、破損、掉落等安全問題。為了有效防止這些安全問題，必須采取以下對策：首先，安裝接觸線時，必須確保線夾的清潔，避免彎曲接觸線的問題。其次，在安裝過程中，接觸線必須與線夾一致，以下作業步驟只能在判斷為接觸線完全插入線夾后進行。打掃的時候，需要集中在容易臟的部分。清洗這些易臟零件后，需要根據易臟性選擇下一個清洗部分。只有這樣整理的清洗方法，才能確保清洗的全面性。最后，在選擇絕緣子材料時，最好選擇橡膠材料，無論是惡劣環境下的絕緣子還是惡劣環境下的清洗都需要強調。

5.2 接觸線磨耗分布

（1）地鐵剛體接觸線磨損不良。地鐵高速行駛的話，容易引起電力的磨損。通常，電氣磨耗發生在車頭、特殊線、錨固接頭等處。（2）地鐵剛體接觸線的電弧燃燒損失主要由受電弓、接觸線的硬度點、堅硬的彎曲和溝槽等問題引起，平穩過渡。總線為了有效處理和消除防止總線接觸網的產生斷層，從而達到接觸網的質量來源，也就是說在設計總線接觸網時，需要根據實際列車運行速度等各種總線的使用條件嚴格進行總線設計，并根據列車速度嚴格進行設計的總線隔熱件和錨固件其接頭位置應盡量設定在防止列車通過減速線的區域，以便于減少總線受到接頭的隔熱磨損。總線處理和消除防止總線受到集電弓接頭磨損后的斷層時，要注意嚴格控制鐵路建設設計階段和施工設計階段的曲線質量，實現各個曲線之間的分割，必須通過大量科學計算和準確定位才能形成總線接觸網，以便于滿足新的國際應用要求。在處理和防止零件松動的過程中，通常用于縮短維護周期，及時發現松動，消除松動，加強維護。例如，考慮到使用“t”形頭松動螺栓的固定松動，流路不銹鋼松動墊圈可以使用固定彈性松動墊圈，使用固定帶松動螺栓孔的松動螺栓長一定時間松緊固定松動螺紋零件螺栓，減少螺紋零件松動數量。考慮到線的滑動，有必要更換中間關節。從通用零件的中間連接制造技術和復合材料要求出發，可以在充分確保零件電性能正常和電性能的必要基礎上，使用具有耐磨性和化學硬度高的復合材料直接制造中間連接關節，可以不斷優化使用母線和中間連接關節的零件連接制造技術，分散關節的線位置應力，減少線程的損傷數量[6]。

5.3 剛性懸掛在進行安裝調試過程中的意見

（1）根據建設勘察和設計圖紙的數據記錄，判斷是否選擇合適類型的硬懸架支架，以及支架所有零件的質量是否符合設計要求。（2）垂直懸架定位裝置應按照設計安裝，上部垂直懸架安裝座應水平調整，整個懸架裝置應牢固安裝，支撐面應垂直于沿線。（3）根據懸掛點設計指針的高度，增加導體的高度和母線、絕緣子及其他部件的高度，計算懸掛通道鋼底部的高度。將懸掛通道鋼調整為與兩個軌道面的連接線平行，首先根據上述計算出的高度調整高度，確認支架和支架通道鋼的平面高度，緊固螺母以滿足設計要求。（4）根據懸掛點的設計引出值，以總線位置夾緊的中心為接觸線的中心進行初步調整，擰緊總線緊固螺栓。（5）檢測裝置。目前，剛性接觸網日常操作和維護的車輛上的受電弓接觸網檢測裝置，以及各自的特性和限制。接觸網檢測系統具有完整的檢測項目、高測量精度、模塊化、高集成、分解與組裝等特點，測量的技術指標可以滿足地鐵受電弓系統操作特性的測量要求[7]。

6 結語

在地鐵剛性接觸網的基本結構、地鐵專用車輛及其日常運行管理組織的共同影響作用下，地鐵剛性接觸網的整體平面布置嚴重影響著地鐵受力承電弓與剛性接觸網的平衡關系，接觸網的不均勻區域分布廣，地鐵駕駛車輛應安裝專業的檢測裝置是剛性接觸網定位系統優化設計和運行以及制定維護策略的基礎，為了維持剛性接觸網和受電弓之間的良好磨損，需要確保受電弓和接觸網的良好關系。分析了接觸網受電弓的磨損，幫助剛體懸掛接觸網的建設、操作和維護。也就是說，為了良好地保持剛體懸掛式接觸網受電弓與接觸網之間的磨損，需要確保受電弓與接觸網之間的良好關系[8]。