地铁刚性接触网异常磨耗分析整治及预防方案

地铁刚性接触网异常磨耗分析整治及预防方案

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1福州地铁集团有限公司运营事业部，福建 福州 350000

2西安市轨道交通集团有限公司运营分公司，陕西 西安 710000

摘要：现如今，我国的地铁工程建设有了很大进展，对刚性接触网的应用也越来越广泛。接触线的异常磨耗会影响弓网关系，降低受电弓取流质量，缩短接触线的使用寿命，对安全运营也有一定的影响。本文首先分析弓网异常磨耗概况，其次探讨相关整治过程，对刚性接触网弓网异常磨耗处置具有一定的指导意义。

关键词：刚性接触网；异常磨耗；整治经验；预防方案

引言

刚性接触网具有对隧道净空要求低、无断线之忧、日常维护方便等优点，在轨道交通行业被广泛运用。早期的刚性接触网以正弦波布置方式为主，在运营中普遍存在弓网异常情况，严重时甚至出现了受电弓局部凹槽，进而导致弓网关系恶化。对此进行总结后发现，影响弓网异常磨耗的主要原因为受电弓各段与接触网间的滑动摩擦距离占比不均匀。在新线建设中，曾尝试通过改变接触网布置方式使受电弓工作时表面与接触线均匀接触，以降低异常磨耗，但由于运营线路受限于支持定位装置已按照正弦波布置，无法对该布置形式进行改造。而且线路一旦开通运营，很难抽出维修时间进行大范围的接触网改造。为此，本文通过分析接触网正弦波下受电弓与接触线滑动摩擦距离占比情况，总结出正弦波布置方式存在的问题，再结合已运营线路的实际条件，在保留其最大拉出值、各定位点间距离及拉出值变化趋势的前提下，对各定位点数据进行人为干预，使受电弓表面在工作时与接触线间的滑动摩擦距离基本相同。

1弓网异常磨耗概况

1.1受电弓磨耗最大倍数分析

滑动摩擦距离占比呈现中间小、两边大的趋势。这是由于受正弦波各计算段变化率不同的影响，拉出值大的区段由于其弯曲半径大，滑动摩擦距离随之较大；拉出值小的区段由于弯曲半径小，滑动摩擦距离随之较小。选取滑动摩擦距离占比最大值和最小值的2个计算段相除，用以反映受电弓磨耗的最大倍数。

1.2弓网压力过大

从物理学知识可知，机械磨耗的大小主要与弓网压力成正比。当受电弓与接触网接触压力过大的时候，必然导致接触线与受电弓碳滑板间的磨耗加重，降低受电弓与接触网的使用寿命。

1.3受电弓碳滑板异常磨耗情况

受电弓碳滑板距离中心线150～200mm位置磨耗率短期内大幅提高，表面较为粗糙，有析铜现象，严重时已接近磨到铝托架。

2整治过程

2.1选择耐磨损耐高温的接触线

目前我国地铁刚性接触网接触线大多沿用国铁柔性接触网接触线，也鲜有接触线生产厂家专门针对刚性接触网设计适用的接触线。现实中，刚性接触网接触线与柔性接触线存在以下差异：（1）接触网无张力，其抗拉强度要求不高。（2）刚性接触网载流量大部分由汇流排承担，对接触线载流量要求不高。（3）刚性接触网无弹性，接触线必须耐磨损。（4）刚性接触网大电流传输电能，接触线必须耐高温。通过对刚性接触网接触线特点的分析，我们选择耐磨损耐高温的接触线作为刚性接触网接触线以应对导线磨耗过快的问题，列出了三种不同铜合金接触线的耐磨损耐高温的性能对比，从中可以看出选择铜锡和铜镁接触线比较符合要求，目前部分地铁为了降低导线磨耗，还采用导线表面低温电镀锡工艺，冷作强化可增加导线强度。

2.2线夹卡滞时接触网刚度计算与分析

刚性接触网的汇流排和接触线通过定位线夹与隧道顶部槽钢等装置固定连接，在设计安装时考虑到汇流排在长时间运行过程中会出现轻微位移，所以定位线夹与汇流排之间留有一定间隙。而温度变化引起的汇流排热胀冷缩，使得相对间隙减少，甚至消失，从而引发线夹卡滞情况。线夹卡滞会导致接触网刚度局部骤增，从而严重影响弓网关系。当卡滞发生时，汇流排和定位线夹可近似等同于固定接触，为研究定位线夹卡滞对接触网刚度的影响，在仿真软件ANSYS中将对应卡滞处的定位线夹与汇流排接触对类型设置为绑定接触。当线夹发生卡滞时，在定位点附近接触网刚度会产生突变：在0℃时定位点处的刚度增加了14.46％，而在10℃时定位点处的刚度增加了6.28％。这表明线夹卡滞会对刚性接触网刚度产生重要影响，并且影响程度随着温度降低而加剧，可能对弓网受流质量产生恶劣影响。

2.3制定特殊的维修策略。

（1）在进行弓网设备日常维保过程中，应加强对受电弓碳滑板及接触网接触线表面状态的关注，特别是出现颜色或粗糙程度异常时，应结合设备维护进行拍照留存，如有异常，及时通报。（2）碳滑板表面跟踪、打磨：碳滑板表面出现粗糙和析铜需及时用600目或以上砂纸打磨，加密碳滑板检修频次（1次/周），根据碳滑板磨耗率实时调整更换标准。（3）加密接触网热滑频次（1次/周）。（4）接触线针对性跟踪、打磨。对拉出值在±（180，200）范围内的接触线进行一次有针对性的打磨；每条线选择2处拉出值在（180，200）的位置，定期检查接触线线面状态（2次/月）；对重点磨耗区段磨耗（接触线剩余厚度≤4mm）加密跟踪检查（2次/月）。

2.4开展冬季专项整治

（1）在气温急剧变化前对汇流排卡滞、汇流排油污、接触线异常磨耗面及相邻车站接触线的磨耗面和有无拉丝进行检查，如有问题及时解决。（2）在气温变化时，运用好受电弓检测棚和检修平台，对碳滑板的磨耗形状和表面浸铜进行监测，当浸铜、表面高差超过5mm时，应及时打磨处理。使用弓网检测车对燃弧和参数进行测量、人工上线对接触线磨耗进行跟踪，及时组织人员采用集中修理模式对全线车站进行打磨除丝工作。（3）尽可能减少电弧，并确保冬季受电弓碳滑板的散热。及时采取通风、隧道清洁、加湿等措施，降低碳滑板的工作温度。（4）及时改变运行模式。当跳闸时，可以及时采取单受电弓交替运行的措施。当车站在拉出值高的区域继续磨损和拉线时，可以及时进行内部调整。

2.5专业联动

刚性接触网异常磨耗的预防与处理涉及多个专业，因此各专业的联动显得尤为重要。特别是接触网和车辆专业，在预防与监测阶段，接触网专业与车辆专业应搭建起顺畅的信息交流平台与渠道，及时通报各专业设备的情况，以便出现异常情况时能够迅速做出应对。

2.6在特殊地段采用弹性部件

由于刚性接触网弹性较小，运行过程中受电弓震动较为明显，受电弓与接触网之间的电气腐蚀和机械磨损较为明显。因此如果能在变坡区段、加速区段、减震道床等悬挂位置区域安装弹性装置进行震动补偿，可增大悬吊结构的弹性，改善弓网关系的跟随性，达到减小弓网机械磨耗及降低其离线率的目的。

结语

综上所述，弓网关系课题不仅需要车辆和接触网专业参与，同时需要与调度、信号专业一并研究，并且在新线建设中应提出对信号系统的优化要求，在设备选型方面考虑弓网取流匹配优化，如低导电率的碳滑板、有效接触宽度加大的碳滑板等方面。弓网关系课题不仅需要车辆和接触网专业参与，同时需要与调度、信号专业一并研究，并且在新线建设中应提出对信号系统的优化要求，在设备选型方面考虑弓网取流匹配优化，如低导电率的碳滑板、有效接触宽度加大的碳滑板等方面。国内同行地铁公司采用相同接触网结构的线路均可以借鉴和参考。

参考文献

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