剛性接觸網(wǎng)可斷開(kāi)式接頭裝置改進(jìn)研究

賈琨++趙帥帥

摘 要：分析接觸網(wǎng)可斷開(kāi)式接頭裝置作為新應(yīng)用在推廣中存在的問(wèn)題，收集實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)參數(shù)，總結(jié)分析故障產(chǎn)生的規(guī)律，提出解決結(jié)構(gòu)硬點(diǎn)、不均勻磨耗、電化學(xué)腐蝕等諸問(wèn)題的研究方向。并組織實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)，為目前杭州地鐵1、2號(hào)線已安裝的接頭裝置的技術(shù)改造提供方案。并指導(dǎo)生產(chǎn)廠家采用新型可斷開(kāi)接頭裝置結(jié)構(gòu)替換原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，作為實(shí)用新型改進(jìn)淘汰原產(chǎn)品設(shè)計(jì)。為保障地鐵供電安全可靠提供了有力支持。

關(guān)鍵詞：可斷開(kāi)裝置 接觸網(wǎng)硬點(diǎn) 電弧 改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（a）-0029-02

剛性接觸網(wǎng)可斷開(kāi)式匯流排接頭裝置，屬于軌道交通技術(shù)領(lǐng)域的新型應(yīng)用發(fā)明。它解決了現(xiàn)有剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)在需要關(guān)閉防淹門(mén)或人防門(mén)時(shí)：小錨段匯流排、外包接頭匯流排等傳統(tǒng)方式操作費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，安全性能低等技術(shù)問(wèn)題（如圖1）。

當(dāng)需要關(guān)閉防淹門(mén)時(shí)，通過(guò)B端電機(jī)驅(qū)動(dòng)或機(jī)械滑輪聯(lián)動(dòng)使B接頭連接段沿錨段方向水平移動(dòng)，導(dǎo)致水平移動(dòng)接頭與連接段脫開(kāi)，連接段在A端旋轉(zhuǎn)軸的限制下垂落至A端下部，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)斷開(kāi)。該方式即可人工就地操作，也可實(shí)現(xiàn)車(chē)控室遠(yuǎn)程操作。

該產(chǎn)品首先在杭州地鐵1號(hào)線下沙西站防淹門(mén)處運(yùn)行試驗(yàn)2000小時(shí)成功。在杭州地鐵、西安地鐵等穿過(guò)江、河水域兩端推廣使用。同其他新研發(fā)產(chǎn)品一樣：作為一項(xiàng)新技術(shù)必然存在很多不足和需要改進(jìn)的問(wèn)題。

2013年杭州地鐵1號(hào)線近江-江陵路上行區(qū)間接觸網(wǎng)可斷開(kāi)式裝置故障，一列行駛在近江-江陵路上行區(qū)間的列車(chē)在錢(qián)塘江江底隧道內(nèi)拋錨，車(chē)上113名乘客被緊急疏散出站，同時(shí)有25列車(chē)受到事故影響，造成48分鐘延誤。此次設(shè)備故障影響運(yùn)營(yíng)，引發(fā)社會(huì)輿論對(duì)開(kāi)通不滿一年的杭州地鐵的眾多非議。各業(yè)內(nèi)專(zhuān)家也對(duì)剛性接觸網(wǎng)可斷開(kāi)式匯流排接頭裝置的應(yīng)用提出了質(zhì)疑。

為了保障已經(jīng)安裝的設(shè)備可靠運(yùn)行，筆者組織了大量人力，對(duì)杭州1、2號(hào)線所安裝的24處可斷開(kāi)裝置進(jìn)行了專(zhuān)題研究。

1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

對(duì)杭州1、2號(hào)線24處斷開(kāi)裝置的運(yùn)行參數(shù)分時(shí)段多次測(cè)量采集記錄，結(jié)合全線路16列電客車(chē)32組受電弓的磨損情況：

因裝置水平過(guò)渡不順暢導(dǎo)致接觸線存在的硬點(diǎn)，在牽引列車(chē)大取流作用下電弧灼傷情況嚴(yán)重，形成了電弧熱效應(yīng)將接觸線和匯流排引弧熔融，電弧的熱效應(yīng)加上富含鈣、鐵雜質(zhì)的隧道滴水介質(zhì)參與，催化了銅與鋁間的電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致此剛性接觸網(wǎng)可斷開(kāi)式裝置的損毀速度加快。

2 總結(jié)分析

結(jié)構(gòu)硬點(diǎn)形成的電弧灼傷多數(shù)發(fā)生在接頭由“1線”向“3線”增線過(guò)渡的瞬間。

在最初設(shè)計(jì)中列車(chē)受電弓高速（70 km/h）通過(guò)可斷開(kāi)裝置，沿A端至B端方向單向行駛時(shí)的過(guò)渡順序?yàn)椋?/p>

由“A側(cè)固定錨段接觸線1根”過(guò)渡至“A側(cè)固定錨段接觸線1根+A端導(dǎo)滑板接觸線2根”過(guò)渡至“A端導(dǎo)滑板接觸線2根”過(guò)渡至“A端導(dǎo)滑板接觸線2根+連接段接觸線1根”過(guò)渡至“連接段接觸線1根”過(guò)渡至“連接段接觸線1根+B端導(dǎo)滑板接觸線2根”過(guò)渡至“B端導(dǎo)滑板接觸線2根”過(guò)渡至“B端導(dǎo)滑板接觸線2根+B側(cè)固定錨段接觸線1根”過(guò)渡至“B側(cè)固定錨段接觸線1根”在不足縱向5 m的距離內(nèi)，受電弓與接觸網(wǎng)完成8次過(guò)渡：其中增線過(guò)渡4次、減線過(guò)渡4次。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)磨痕的觀察，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)導(dǎo)滑板在增線過(guò)渡區(qū)域磨耗呈現(xiàn)不均勻過(guò)度磨耗。結(jié)合高速情況下的弓網(wǎng)拉出值關(guān)系、鋼軌在彎道區(qū)段存在的高差：受電弓在動(dòng)態(tài)高速行駛中呈現(xiàn)隨機(jī)不水平狀態(tài)，其弓左右角高度差超過(guò)5 mm。而導(dǎo)滑板的接觸線與固定錨段接觸線、連接段接觸線均處于同一導(dǎo)高值4040 mm。當(dāng)傾斜的弓體碳滑板沿固定錨段接觸線與水平方向排列的2個(gè)導(dǎo)滑板相遇，受電弓傾斜高度偏高的一側(cè)會(huì)撞擊到一側(cè)導(dǎo)滑板。雖然兩側(cè)導(dǎo)滑板接觸線采取了導(dǎo)角彎曲，但是導(dǎo)角弧度受導(dǎo)滑板長(zhǎng)度所限制遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到錨段關(guān)節(jié)程度的平緩過(guò)渡角程度。因此在車(chē)速較高時(shí)必然發(fā)生不同程度的碰撞打弓情況。而受電弓通過(guò)這種撞擊糾正其水平傾斜度，繼續(xù)滑行。

根據(jù)當(dāng)時(shí)車(chē)體速度和受電弓傾斜角程度不同造成的弓網(wǎng)撞擊分離程度不同而變化弧光烈度，受電弓體傾角越大撞擊越劇烈。

這也是觀察者在軌旁記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)：車(chē)速較低時(shí)弧光閃絡(luò)小，而車(chē)速較高時(shí)弧光閃絡(luò)呈現(xiàn)隨機(jī)性的根本原因。打弓情況的瞬時(shí)可見(jiàn)圖3所示。

3 解決方案

由于原設(shè)計(jì)廠家受?chē)?guó)鐵分段絕緣器設(shè)計(jì)理念的影響產(chǎn)生局限性：設(shè)置了兩側(cè)導(dǎo)滑板作為過(guò)渡裝置。但是由于城軌剛性接觸網(wǎng)與國(guó)鐵柔性接觸網(wǎng)最大的不同在于剛性匯流排結(jié)構(gòu)。而接觸網(wǎng)可斷開(kāi)接頭裝置本身基于剛性接觸網(wǎng)外包接頭作為機(jī)械過(guò)渡基礎(chǔ)，實(shí)際上匯流排本身外包部分的剛性足以滿足車(chē)輛通行的沖擊力，而不必刻意模仿柔性分段絕緣器設(shè)置兩側(cè)導(dǎo)滑板。

結(jié)合剛性接觸網(wǎng)在維修過(guò)程中剛性接觸線斷線續(xù)接：憑借匯流排的夾持力直接更換小段接觸線，無(wú)需額外固定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。筆者在杭州2號(hào)線江南風(fēng)井下行過(guò)江隧道防淹門(mén)處，對(duì)原接觸網(wǎng)可斷開(kāi)裝置進(jìn)行了部分改進(jìn)：取消兩側(cè)導(dǎo)滑板，直接對(duì)接接觸線，實(shí)現(xiàn)單線微小縫隙過(guò)渡。如圖4。

預(yù)制及安裝調(diào)試：由于改進(jìn)后取消了導(dǎo)滑板結(jié)構(gòu)，因此對(duì)接觸線的平滑過(guò)渡提出了工藝方面的較高要求：其對(duì)接縫隙縱向控制在1 mm范圍，其對(duì)接口呈傾斜角A端為70 °，B端為110 °配合。匯流排對(duì)接縫隙控制在10 mm，同樣對(duì)接口呈傾斜角A端為70 °，B端為110 °配合。兩者對(duì)接縫隙錯(cuò)位間距控制在30～50 mm范圍內(nèi)。

將接觸線上夾持角部分打磨掉，造成匯流排夾持角對(duì)接觸線的夾持效果：限制接觸線向上運(yùn)動(dòng)、左右運(yùn)動(dòng)、不限制向下運(yùn)動(dòng)。既滿足接頭對(duì)抗沖擊所需要的穩(wěn)定夾持，又符合裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)路徑需要。

經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化改良試驗(yàn)，在杭州2號(hào)線江南風(fēng)井下行防淹門(mén)處多次試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)記錄1000列次全速通過(guò)：約800列次無(wú)弧光閃絡(luò)通過(guò)，約200列次存在“前弓無(wú)弧光閃絡(luò)通過(guò)，后弓微小弧光閃絡(luò)通過(guò)情況”，其弧光烈度在可承受范圍內(nèi)。其因裝置水平過(guò)渡順暢，接觸線存在的硬點(diǎn)明顯減輕，在牽引列車(chē)大取流作用下電弧灼傷情況較改造之前有明顯大幅度改善。

本改進(jìn)獲得業(yè)內(nèi)各方專(zhuān)家認(rèn)可。并被設(shè)備廠方定性為新一代改進(jìn)型剛性接觸網(wǎng)可斷開(kāi)接頭裝置，作為淘汰原設(shè)計(jì)產(chǎn)品的改進(jìn)替代型。

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