剛性懸掛拉出值布置對受流質量的影響

曾純昌

(深圳地鐵集團公司運營分公司 廣東深圳 518040)

剛性懸掛拉出值布置對受流質量的影響

曾純昌

(深圳地鐵集團公司運營分公司 廣東深圳 518040)

討論深圳地鐵蛇口線及環中線剛性接觸網拉出值布置存在的差異，通過分析其在運營中對電客車取流質量的影響，提出對剛性接觸網拉出值進行優化的方案。

深圳地鐵;拉出值;磨耗;取流;優化

在定位點處，需要保證接觸線與機車受電弓滑板中心線間有一定的距離，這個距離在直線區段叫作接觸線的之字值，在曲線區段叫作拉出值。拉出值的作用是:使運行中受電弓滑板的工作面均勻磨耗(否則會使滑板工作面磨出溝槽)，并保證不發生弓網故障。深圳地鐵蛇口線正線全長36 km，采用剛性懸掛接觸網技術;環中線正線全長43 km，除地面段的5 km采用柔性懸掛外，地下段均為剛性懸掛。這兩條線剛性懸掛的拉出值布置有很大的差異，自2011年6月開通運營以來，可看出電客車的取流質量有很明顯的優劣。

1 剛性懸掛拉出值布置規律比較

蛇口線、環中線采取剛性懸掛，平均每個錨段長為250 m，每8～10 m有一個懸掛定位點，錨段關節、線岔、中心錨節的安裝結構均一樣，所用匯流排為同一廠家，所用接觸線雖是不同廠家，但都是用銀銅合金電車線。兩條線路拉出值布置的差異主要體現在以下幾方面。

1)蛇口線，每錨段長拉出值變化相當于2個近似正弦波;環中線，每錨段長拉出值變化相當于1個近似正弦波。

2)在蛇口線非絕緣錨段關節處，兩接觸線間距為200 mm，但不在線路中心線兩側對稱布置，拉出值在0～±150 mm范圍內調整，以保證兩線間距200 mm;在環中線非絕緣錨段關節處，兩接觸線間距為200 mm，在線路中心線兩側對稱布置，即兩側各拉±100 mm。

3)在蛇口線絕緣錨段關節處，兩接觸線間距為260 mm，也不在線路中心線兩側對稱布置，拉出值在±150 mm范圍內調整，以保證兩線間距260 mm;在環中線絕緣錨段關節處，兩接觸線間距為300 mm，在線路中心線兩側對稱布置，即兩側各拉±150 mm(見圖1)。

圖1 匯流排布置波形

4)在蛇口線正線，接觸網拉出值的最大值標準為不超過300 mm，現場拉出值的最大值一般為280 mm左右;在環中線正線，接觸網拉出值的最大值標準為不超過200 mm，現場拉出值的最大值一般為200 mm。

5)蛇口線相鄰懸掛點拉出值變化與跨距的比值基本保持在1/100，相鄰兩最大拉出值間的接觸線基本成一直線(也就是兩最大值間接觸線基本成之字形布置)，相當于10 m跨距的相鄰懸掛點拉出值變化約100 mm;環中線相鄰懸掛點拉出值變化與跨距的比值無明顯規律，且拉出值變化較小，一般相鄰懸掛點間的拉出值在3～40 mm間變化，見圖2～圖3。其中，箭頭上方的數值為兩定位間的跨距，箭頭下方的數值為兩定位間拉出值的變化數值;拉出值在受電弓中心一側為正值，另一側為負值。

圖2 蛇口線蛇口港站—海上世界站間一個錨段拉出值分布

圖3 環中線楊美站—上水徑站間一個錨段拉出值布置

2 拉出值布置對受流質量的影響

在理想磨耗的情況下，受電弓碳板的表面應是平直的平面或中間稍凹的光滑拋物面。從兩條線拉出值布置的規律能很明顯看出，蛇口線接觸線與受電弓之間相磨點的規律為:從錨段關節開始，經過4～5個定位后達到距受電弓中心+300 mm的位置，再經過4～5個定位后回到受電弓中心0的位置，接著經過4～5個定位后達到距受電弓中心－300 mm的位置，再經過4個定位又回到受電弓中心0的位置，如此循環，一個錨段相磨點的軌跡相當于2個正弦波，且相鄰懸掛點拉出值變化與跨距的比值基本保持1/100的斜率，使得正弦波波峰與波谷間的匯流排基本成一直線，即類似柔性懸掛的拉成之字形;再加上錨段關節兩側的拉出值不是在受電弓中心兩側對稱布置，而是在0～±150 mm間保證兩線間距的情況下按一定的規律變化設置，每個錨段關節處的拉出值都是不同的，所以在受電弓中心兩側各300 mm的范圍與接觸線相磨的幾率是均等的，使得磨耗均勻，保證了客車良好的取流質量(見圖4～圖5)。

圖4 蛇口線受電弓

圖5 蛇口線距受電弓中心各點的碳板厚度統計

環中線接觸線與受電弓之間相磨點的規律為:從錨段關節處距受電弓中心±100(非絕緣錨段關節)或±150(絕緣錨段關節)mm起，經過8～9個定位后達到距受電弓中心+200 mm的位置，再經過8～9個定位后回到受電弓中心0的位置，接著經過8～9個定位后達到距受電弓中心－200 mm的位置，再經過8～9個定位后回到錨段關節距受電弓中心±100(非絕緣錨段關節)或±150(絕緣錨段關節)mm起點，完成一個近似正弦的相磨軌跡，按照每250 m一個錨段，則幾十公里線路有很多個錨段關節，也就是在受電弓中心兩側±100(非絕緣錨段關節)或±150(絕緣錨段關節)mm的位置磨耗頻率較高。在一個錨段內，拉出值的布置可統計出在+100～+200 mm和－100～－200的懸掛點占85%，也就是磨耗集中在受電弓中心兩側100～200 mm的范圍(見圖6)，很明顯地磨成一個W形，而且相鄰懸掛點的拉出值變化小，即匯流排的斜率小，受電弓與接觸線的局部磨耗時間較長，就像柔性懸掛的沒有拉成之字形一樣，導致受電弓碳滑板磨耗不均勻，惡化了取流質量(見圖7)。

圖6 環中線距受電弓中心各點處碳板厚度統計

圖7 環中線受電弓磨耗及拉弧情況

3 拉出值布置優化方案

對蛇口線、環中線拉出值的布置進行情況分析，對運營中的實測結果進行比較，可得出剛性接觸網優化方案。

1)因溫度變化引起剛性匯流排伸縮的緣故，錨段長度一般設計長為250 m左右。要保證一錨段內拉出值在受電弓中心兩側有兩個正弦波周期的變化，這樣在一錨段范圍內受電弓碳板與接觸線相磨的次數是布置成一個正弦波周期的2倍，相當于避免了相磨點因較長時間接觸而磨出的凹槽，保證了均勻磨耗，而且也不影響匯流排隨溫度變化伸縮。

2)關節處的拉出值避免在受電弓中心兩側對稱布置，應該作為關鍵懸掛點考慮。在保證兩線間距的情況下，把拉出值設計為在受電弓上各磨耗點的幾率大致相等;如果對稱布置，拉出值為固定數值，因剛性懸掛的錨段不能設計得太長，關節的數量多必然造成磨耗不均。

3)剛性懸掛接觸網不像柔性懸掛容易造成弓網故障，受電弓最大工作范圍是800 mm，故拉出值的允許最大值可設計到300 mm，這對磨耗均勻是有利的;如果是溫差變化大的地區，要考慮適當地調小一些，避免匯流排伸縮時在定位線夾內卡滯。

4)拉出值布置的波峰及波谷在很小一段范圍AB、C－D間設計為正弦波圖像a1=Ysin ωx(Y為最大拉出值)，波峰與波谷B－C、D－E間拉出值設計為一直線a2=kx+b(k≠0，k與b為常數)，這樣的布置與柔性懸掛的之字相似，保證均勻磨耗(見圖8)。

圖8 拉出值波峰與波谷間采用直線布置

4 結語

拉出值布置的不合理必然會導致受電弓的碳板磨耗不均勻，再加上剛性懸掛彈性差、縱橫向剛度大，以及凹凸不平的表面造成劇烈的拉弧，又進一步加劇了磨耗，惡化了取流質量。所以，建議根據優化方案布置原則，對環中線剛性接觸網拉出值進行重新布置。特別是即將建設的深圳地鐵7、9、11號線的剛性接觸網，在設計階段應對拉出值的布置進行優化，以便進一步改善弓網關系，延長設備的更換周期，降低運營費用，減少弓網故障，提高剛性接觸網運營的安全可靠性。

［1］中鐵二院工程集團有限責任公司.深圳地鐵2號線(蛇口線)工程接觸網:接觸網工程:接觸網平面布置圖施工圖設計:B 版［G］.成都，2009.

［2］中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司.深圳地鐵5號線(環中線)工程:供電系統:接觸網:接觸網平面布置圖［G］.天津，2009.

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［5］駱志勇.剛性接觸網在運營中出現的問題及解決方案［J］.都市快軌交通，2006，19(4):84-86.

Current Collection Quality Affected by the Rigid Catenary Stagger Arrangement

Zeng Chunchang
(Shenzhen Metro Corporation，Shenzhen 518040)

Abstract:According to the big difference of rigid catenary stagger arrangement between Shenzhen metro Shekou Line and HuangzhongLine, the paper analyzes their impact on current collection quality and proposed optimized values of rigid catenary stagger.

Key words:Shenzhen metro; stagger; wear; current collection; optimization

U231.7

A

1672-6073(2013)01-0068-03

10.3969/j.issn.1672-6073.2013.01.017

收稿日期:2012-02-07

作者簡介:曾純昌，男，工程師，長期從事接觸網的運營技術管理，592812122@qq.com

(編輯:郭 潔)