接觸網(wǎng)導(dǎo)線工作面扭面問題的預(yù)防與整治

摘要：在電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)施工中，經(jīng)常會有接觸網(wǎng)導(dǎo)線扭面問題出現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生接觸網(wǎng)導(dǎo)線扭面后一般都是在導(dǎo)線調(diào)整時校正，并未采取有效的預(yù)防措施。鑒于此，基于多年接觸網(wǎng)架設(shè)施工經(jīng)驗及對接觸導(dǎo)線的研究，對導(dǎo)線工作面扭面問題的成因進(jìn)行了分析，提出了生產(chǎn)過程中正確的施工方法以及有針對性的預(yù)防措施，以便盡最大可能減少接觸導(dǎo)線扭面問題，提高接觸導(dǎo)線架設(shè)質(zhì)量，滿足電力機(jī)車高速運行時的取流需要。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng);導(dǎo)線;扭面;預(yù)防;整治

中圖分類號：U225.4+1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）06-0044-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.06.013

0? ? 引言

電氣化鐵路主要有軌道、電力機(jī)車、牽引供電系統(tǒng)等部分組成。在鐵路電力牽引供電系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)是負(fù)責(zé)將牽引變電所中的電能傳輸給電力機(jī)車的重要設(shè)備，最大特點是位于野外且無備用，其質(zhì)量及工作狀態(tài)直接影響著牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及電氣化鐵道的運輸能力。然而在接觸網(wǎng)架線施工中，接觸導(dǎo)線工作面扭面問題經(jīng)常出現(xiàn)，并未引起足夠重視，而只是進(jìn)行后期校正，既降低工效又影響接觸線的質(zhì)量。本文結(jié)合多條鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線架設(shè)經(jīng)驗，從導(dǎo)線本身的金屬屬性以及運輸、存儲、架設(shè)、調(diào)整等方面，分析了接觸網(wǎng)導(dǎo)線工作面扭面的成因，有針對性地提出了預(yù)防扭面的措施與對策，可以有效減少接觸網(wǎng)弓網(wǎng)事故的發(fā)生，提高牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為電氣化鐵路運輸提供保障。

1? ? 工程案例

從時速60 km/h的普速電氣化鐵路，到時速200 km/h的快速鐵路，再到時速300 km/h的高速鐵路，從鋼鋁材質(zhì)接觸線到鎂銅、錫銅、銀銅等合金材質(zhì)接觸線，基于二十多年的接觸線架設(shè)經(jīng)驗，根據(jù)以往施工統(tǒng)計數(shù)據(jù)，筆者發(fā)現(xiàn)普速鐵路接觸網(wǎng)施工中接觸導(dǎo)線工作面扭面發(fā)生率高于客運專線和高速鐵路，車站側(cè)線接觸導(dǎo)線扭面發(fā)生率高于正線接觸導(dǎo)線。

歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：普速鐵路，柳南鐵路電氣化改造工程柳州至黎塘段，設(shè)計時速120 km/h，鳳凰站至來賓站區(qū)間正線接觸網(wǎng)28個錨段，接觸導(dǎo)線扭面13處，來賓站側(cè)線接觸網(wǎng)14個錨段，接觸導(dǎo)線扭面9處;快速鐵路，新建南寧至廣州鐵路黎塘西至桂平段，設(shè)計時速200 km/h（黎塘至根竹段時速250 km/h），黎塘西站至覃塘北站區(qū)間正線接觸網(wǎng)24個錨段，接觸導(dǎo)線扭面10處，桂平站側(cè)線接觸網(wǎng)9個錨段，扭面5處;高速鐵路，廣深港客運專線廣州南至深圳北段，設(shè)計時速300 km/h，廣州南站至東涌站區(qū)間正線接觸網(wǎng)24個錨段，接觸導(dǎo)線扭面9處，深圳北站側(cè)線接觸網(wǎng)15個錨段，接觸導(dǎo)線扭面8處。

扭面發(fā)生的概率分析：（1）普速鐵路，區(qū)間正線扭面發(fā)生概率46.43%，車站側(cè)線扭面發(fā)生概率64.29%;（2）快速鐵路，區(qū)間正線扭面發(fā)生概率41.67%，車站側(cè)線扭面發(fā)生概率55.56%;（3）高速鐵路，區(qū)間正線扭面發(fā)生概率37.5%，車站側(cè)線扭面發(fā)生概率53.33%。由以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，接觸網(wǎng)導(dǎo)線扭面，在接觸網(wǎng)架設(shè)施工中存在普遍性，工程技術(shù)人員應(yīng)給予重視，分析原因，采取預(yù)防措施。

2? ? 接觸線工作面扭面的危害

接觸導(dǎo)線又叫“電車線”，是兩側(cè)帶溝槽的圓柱狀硬銅線，溝槽的作用是便于安裝線夾并按技術(shù)要求懸吊接觸線而又不影響受電弓取流[1]，溝槽上面部分俗稱接觸線的小面，溝槽下半部分通常叫作接觸線的大面，工作時直接與電力機(jī)車受電弓滑板接觸摩擦，稱作接觸線的工作面。接觸線工作面扭面，是指接觸導(dǎo)線大面偏斜，安裝吊弦后吊弦線夾不垂直于軌道平面。接觸導(dǎo)線扭面會造成長期接觸線偏磨，影響接觸線的使用壽命。當(dāng)接觸導(dǎo)線扭面問題嚴(yán)重時，高速行駛的電力機(jī)車受電弓容易碰到接觸線上的線夾，出現(xiàn)“打弓”事故，嚴(yán)重時還會引起“剮弓”，對電力機(jī)車受電裝置造成破壞，甚至將受電弓剮掉，打壞電力機(jī)車受電弓絕緣子及其他部件，同時也會造成長距離、大范圍接觸網(wǎng)破壞停電。當(dāng)損壞的接觸網(wǎng)對地放電時，短路電流可能會燒毀吸流變壓器、吸上線等其他接觸網(wǎng)設(shè)備。另外，事故發(fā)生后恢復(fù)供電的工作量大，搶修時間長，會造成嚴(yán)重的供電中斷事故，給鐵路運輸特別是在繁忙的干線鐵路帶來嚴(yán)重的不利影響。

3? ? 接觸導(dǎo)線工作面扭面成因分析

根據(jù)對多條線路接觸導(dǎo)線架設(shè)施工經(jīng)驗的總結(jié)以及對接觸線金屬本身屬性的分析，接觸線扭面有的是在存儲、運輸過程中形成的，有的是在施工生產(chǎn)過程中形成的。形成接觸導(dǎo)線工作面扭面的原因可總結(jié)為兩大類：一類是金屬接觸導(dǎo)線本身在蠕變應(yīng)力的作用下發(fā)生蠕變形變，另一類是在施工過程中操作或采取的施工工藝不當(dāng)。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）存儲、運輸過程中形成。接觸導(dǎo)線在生產(chǎn)制造時，在線盤上纏繞不規(guī)范，導(dǎo)線端頭固定不牢或未按要求固定，在運輸過程中發(fā)生扭面;或者是未配盤使用的接觸導(dǎo)線在使用后剩余部分未按要求在線盤上纏繞固定，存放期間在金屬蠕變應(yīng)力作用下發(fā)生金屬蠕變形變，又沒有采取措施對接觸導(dǎo)線工作面加以約束和限制，造成接觸導(dǎo)線扭面。

（2）采取不當(dāng)?shù)募芫€工藝形成。包括車站側(cè)線采用人工架線，或帶張力架線時架線車行車速度不勻，架線車受其他原因影響中途多次停車、急劇啟動或停車，或車站架設(shè)接觸線穿線等原因，引起接觸導(dǎo)線劇烈抖動，導(dǎo)致扭面。

（3）對架設(shè)的接觸導(dǎo)線未進(jìn)行及時調(diào)整。接觸導(dǎo)線架設(shè)完成后長時間擱置，未及時安裝定位器控制金屬導(dǎo)線蠕變對接觸線線面的影響，造成接觸導(dǎo)線扭面變形[2]。

（4）管理及作業(yè)人員的因素。接觸導(dǎo)線調(diào)整作業(yè)前，沒有針對性地進(jìn)行技術(shù)交底，對作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使定位器安裝前接觸線“找面”工作方法不正確;或者“找面”作業(yè)人員精力不集中，責(zé)任心不強(qiáng)，工作上產(chǎn)生差錯，人為造成接觸線扭面。

4? ? 接觸導(dǎo)線扭面的預(yù)防措施

根據(jù)導(dǎo)線扭面的不同成因，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，應(yīng)針對性采取技術(shù)措施，盡最大可能消除或減少接觸導(dǎo)線扭面，預(yù)防由于導(dǎo)線扭面引起的接觸線線夾“打弓”事故，避免出現(xiàn)接觸網(wǎng)供電故障或供電中斷事故。

4.1? ? 從材料進(jìn)場源頭控制

針對原因（1）：接觸導(dǎo)線的進(jìn)場驗收，除按規(guī)定的流程和驗收程序檢查驗收項目外[3]，還應(yīng)對引起接觸導(dǎo)線扭面的情況進(jìn)行重點檢查，檢查內(nèi)容主要包括接觸線表面光滑、清潔，不應(yīng)有硬彎、扭曲、裂紋、擦傷等缺陷，接觸線大圓弧面（工作面）應(yīng)面向盤芯整齊緊密地纏繞在線盤上，每一層的匝間不應(yīng)有空隙，不應(yīng)有扭轉(zhuǎn)、交叉、跳線現(xiàn)象，接觸線起始端應(yīng)伸出線盤側(cè)板固定在線盤外側(cè)，接觸線尾端應(yīng)固定在線盤側(cè)板內(nèi)側(cè)[1]。在驗收過程中，發(fā)現(xiàn)存在問題，不滿足上述要求的，應(yīng)根據(jù)實際情況，請廠家到現(xiàn)場處理，嚴(yán)重者責(zé)令材料退場，從源頭上保證接觸導(dǎo)線質(zhì)量。接觸導(dǎo)線到貨后在長時間存放過程中，應(yīng)避免接觸導(dǎo)線在蠕變應(yīng)力作用下發(fā)生工作面扭面，保障施工生產(chǎn)正常使用。另外一種情況，接觸導(dǎo)線未配盤使用，比如備用接觸導(dǎo)線，一般按最長錨段長度采購，在其他導(dǎo)線損壞或被盜后做備用。當(dāng)備用導(dǎo)線部分被使用后，剩余部分應(yīng)在線盤上采用一定張力纏繞，匝間不應(yīng)有空隙，不扭轉(zhuǎn)、不交叉，將尾部端頭在線盤側(cè)板上固定牢固，導(dǎo)線外層采用防水材料進(jìn)行包裹[1]，以備下次能正常使用。

4.2? ? 采用恒張力或小張力架線施工工藝

針對原因（2）：為避免因接觸網(wǎng)導(dǎo)線在架設(shè)作業(yè)中出現(xiàn)劇烈抖動引起接觸導(dǎo)線工作面發(fā)生扭面，宜采用恒張力或小張力架線作業(yè)，禁止不帶張力進(jìn)行架線作業(yè)。嚴(yán)格執(zhí)行恒張力（或小張力）架線作業(yè)施工流程：作業(yè)準(zhǔn)備、起錨、加線、落錨、檢查、結(jié)束。架線作業(yè)前，提前做好線路使用計劃，征得線路管理部門批準(zhǔn)，避免與其他單位交叉使用線路;檢查承力索及承力索中心錨結(jié)是否已安裝到位，曲線區(qū)段、轉(zhuǎn)換柱處的支柱裝配是否采取了臨時加固措施，滿足架線條件;架線作業(yè)必須運行平穩(wěn)，不得急劇啟動或停車，行駛速度不超過5 km/h，減少架線作業(yè)車運行途中隨意停車現(xiàn)象[2];作業(yè)平臺應(yīng)牢固可靠，升降靈活、平穩(wěn)，操作方便。采用小張力放線，放線架穩(wěn)固，制動平穩(wěn)、可靠，放線張力可控，根據(jù)導(dǎo)線材質(zhì)、線型確定放線張力，一般控制在1.7～3 kN。

4.3? ? 導(dǎo)線架設(shè)完成及時安裝定位器

針對原因（3）：根據(jù)調(diào)查研究，接觸導(dǎo)線架設(shè)后的48 h是導(dǎo)線在蠕變應(yīng)力作用下蠕變形變速率下降最快的階段，隨著時間的增長導(dǎo)線蠕變形變速率變低，導(dǎo)線蠕變形變逐漸穩(wěn)定。因此，在這一階段將接觸導(dǎo)線調(diào)整到位，及時安裝定位器，容易控制導(dǎo)線蠕變形變扭面。一旦長時間擱置，接觸導(dǎo)線因蠕變應(yīng)力發(fā)生扭面，必須采取后校正的方法對接觸線線面進(jìn)行校正，才能滿足電力機(jī)車受電弓取流對線面的要求。對接觸線線面的控制，主要是在接觸線調(diào)整過程中通過安裝定位器、整體吊弦來實現(xiàn)。定位器安裝時應(yīng)先安裝接觸線中心錨結(jié)，然后從中心錨結(jié)開始向兩端接觸線下錨方向捋正接觸線線面，看是否有扭面現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)扭面立即進(jìn)行校正。

4.4  ? 改進(jìn)施工方法，加強(qiáng)作業(yè)人員教育培訓(xùn)、提高人員素質(zhì)

針對原因（4）：接觸線調(diào)整作業(yè)前由工程技術(shù)人員給作業(yè)班組進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底，明確工藝流程、作業(yè)方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及注意事項，加強(qiáng)作業(yè)人員思想教育培訓(xùn)，使其提高意識，進(jìn)行規(guī)范化作業(yè)。同時采取技術(shù)措施，改進(jìn)施工方法，提高施工安裝作業(yè)精準(zhǔn)度。比如，定位安裝前的“找面”工作，傳統(tǒng)做法是作業(yè)人員從接觸線中心錨結(jié)處開始，靠眼看、手摸向下錨方向進(jìn)行導(dǎo)線“找面”，當(dāng)導(dǎo)線面360°扭轉(zhuǎn)后，作業(yè)人員一旦精力不集中，會錯誤地認(rèn)為線面正確，導(dǎo)致后序工作徒勞。為避免出現(xiàn)“找面”錯誤，改進(jìn)施工方法，用工具代替手摸、眼看。例如：在架設(shè)好的導(dǎo)線上安裝一個可以順導(dǎo)線滑動的定位線夾，用手握住定位線夾順導(dǎo)線向下錨方向進(jìn)行“找面”，既準(zhǔn)確又快速。

5? ? 接觸導(dǎo)線扭面整治

造成接觸線扭面的因素多，很難絕對避免。當(dāng)出現(xiàn)接觸導(dǎo)線扭面問題后，必須采取有效的校正措施方能滿足電力機(jī)車受電弓取流對接觸導(dǎo)線的要求。接觸導(dǎo)線扭面校正，所需工具車輛主要有作業(yè)車（或梯車）、接觸線扭面器，校正分兩種情況進(jìn)行。

（1）工作支接觸線扭面的校正：接觸線線面校正應(yīng)從中心錨結(jié)開始，當(dāng)線面扭轉(zhuǎn)幅度不大時，在接觸線扭面處一端5 m處用一個接觸線扭面器卡住線面，保持不動，另一個接觸線扭面器在扭面處卡住接觸線向反方向扭轉(zhuǎn)，慢慢將導(dǎo)線扳平，然后松開觀察，如果導(dǎo)線面未校正過來，按同樣的方法加大力度再校正一次，直到線面扭正為止。當(dāng)接觸線扭轉(zhuǎn)幅度較大且距離較遠(yuǎn)時，在接觸線扭面處一端5 m遠(yuǎn)處，用一個導(dǎo)線扭面器卡住線面并保持不動，另一個導(dǎo)線接觸線扭面器反方向旋轉(zhuǎn)360°，然后再松開觀察線面是否已校正，依次向前挪動，直到線面完全平正順直。導(dǎo)線線面校正完畢應(yīng)及時安裝定位器、吊弦等部件。吊弦安裝后，應(yīng)保證吊弦線夾垂直且無碰觸電力機(jī)車受電弓的隱患。

（2）非工作支接觸線扭面的校正：非工作支接觸線，處于受電弓動態(tài)包絡(luò)線以外，電力機(jī)車受電弓通過時不接觸受電弓滑板。因此，當(dāng)扭面問題不嚴(yán)重，且靠近接觸線工作區(qū)域時可采用上述工作支接觸線扭面校正的方法進(jìn)行校正。當(dāng)扭面比較嚴(yán)重且位于下錨跨距內(nèi)時，為避免線面校正損傷接觸線，可以采用承力索吊弦線替代接觸線吊弦線夾的方法對接觸線進(jìn)行懸吊，不再進(jìn)行線面校正。

6? ? 結(jié)語

電氣化鐵路已進(jìn)入一個嶄新的發(fā)展階段，成為我國主要的運輸牽引方式，其擔(dān)負(fù)的運輸任務(wù)越來越重，安全運行的意義也非常之大。在保證電氣化鐵路安全運行的過程中，保障接觸網(wǎng)的安全至關(guān)重要，因為接觸網(wǎng)負(fù)責(zé)向全線輸送電能，運行條件惡劣，且無備用，一旦出現(xiàn)供電故障就會中斷行車。為此，要保證接觸網(wǎng)的良好工作狀態(tài)，就應(yīng)從細(xì)微之處做起，發(fā)現(xiàn)問題查找原因，改善施工工藝，采取針對性的技術(shù)措施預(yù)防控制，消除不安全因素，減少各類弓網(wǎng)事故，保持牽引供電系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行，為電氣化鐵路正常運營創(chuàng)造有利條件。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 電力牽引用接觸線 第1部分：銅及銅合金接觸線：GB/T 12971.1—2008[S].

[2] 客貨共線鐵路電力牽引供電工程施工技術(shù)規(guī)程：Q/CR 9658—2017[S].

[3] 鐵路電力牽引供電工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)：TB 10421—2018[S].

收稿日期：2021-12-21

作者簡介：張進(jìn)偉（1975—），男，河北人，工程師，研究方向：牽引供電接觸網(wǎng)。