關于京廣高鐵鄭武段接觸網吊弦問題的分析及防治措施

王治聰

摘 要：本文所在單位為武漢局集團有限公司信陽供電段，接觸網安全穩定直接關系著高速鐵路的安全運行，隨著時間推移，以及供電外部惡劣環境的考驗，設備已經開始出現了自然老化，典型的設備缺陷進一步凸顯，尤其是高鐵接觸網吊弦問題尤為突出，吊弦斷裂問題頻發，直接影響高鐵運行安全，經過現場調研和實踐，制定了一套防治方案，為高鐵接觸網運營管理人員提供一定的參考。

關鍵詞：高鐵;接觸網;吊弦

1 引言

京廣高鐵鄭武段自2012年9月28日開通至今，設備已運行超8年時間，接觸網吊弦在長期的運行過程中，受振動和外部環境的影響，出現腐蝕、老化和疲勞現象。京廣高鐵鄭武段開通至今，累計發現吊弦折斷102根，嚴重影響高鐵運行安全。下面就近幾年高鐵接觸網吊弦折斷情況進行分析，并提出防治措施。

2 吊弦折斷特點分析

2.1.吊弦折斷趨勢

京廣高鐵自2012年9月28日開通至2020年年底，管內京廣高鐵鄭武段累計發現吊弦折斷102根，其中吊弦互磨、外傷折斷5根、疲勞折斷97根。其中2013年2起、2014年1起、2015年19起、2016年13起、2017年14起、2018年15起、2019年21起、2020年17起。分析結果：近年來年吊弦折斷呈明顯上升趨勢，且每年更換吊弦數量也在上升，其中2020年利用全面檢查、4C分析、檢修列專項檢查等手段，已累計更換各類隱患吊弦160余根，極大的消除了吊弦對行車的影響。

2.2.吊弦折斷時間分布

為便于統計，將一年分為1-4月份溫度轉換（23根）、5-8月份炎熱（54根）、9-12月份溫度轉換（25根）三個階段，我段目前發現吊弦折斷時間集中在5-8月份，共計發生54起，占總數102起的52.94%。分析結果：在每年最為炎熱的5-8月份吊弦折斷較為集中，應提前進行防范，加強日常的2C/4C監控力度，縮短周期進行檢測。

2.3.吊弦折斷處所分布

折斷的102根吊弦主要分布在定位點兩側彈吊、第二根（定位點彈吊外第一根）、第三根，其中第二根折斷58起，第三根29起;累計占總數102起的85.29%。分析結果：定位點兩側第二根、第三根吊弦的折斷概率遠遠大于跨中其他吊弦。

2.4.吊弦折斷點統計

根據統計我段2015年后運行折斷吊弦只發生在三處地點，但近期又發現一處湖北段雞心環內吊弦線本體折斷的吊弦。分別為承力索吊弦線夾壓接環處折斷22起、接觸線吊弦線夾壓接環處折斷75起、吊弦中部折斷4處，雞心環內吊弦線折斷1處。分析結果：接觸線吊弦線夾處折斷概率遠遠大于承力索吊弦線夾處折斷的吊弦其中危害程度較大的承力索壓接處折斷占比為21.57%。

2.5.吊弦折斷處裝配形式統計

通過對比發生的吊弦折斷類型，發現中間柱吊弦折斷53次，關節內35次、中心錨結處14起。經分析從發生概率上來說，關節內及中錨處吊弦折斷概率不低于中間柱吊弦折斷概率。

3.吊弦折斷原因分析

3.1.材質上不過關，發生疲勞斷裂。2018年對折斷的吊弦送到武漢科技大學進行成分及工藝分析，經檢測送檢吊弦明確材質存在缺陷，mg含量遠低于標準，另其生產工藝也存在問題，降低使用壽命。

3.2.壓接工藝（施工工藝）質量存在問題。通過對吊弦進行統計分析，吊弦折斷斷裂位置多發生在壓接環處，傳統啃切式壓接造成軟硬結合部集中在鉗壓管處，存在壓接工藝問題，如在壓制過程中壓偏重壓（有壓痕）、壓接力過大、壓接位置與心型環過近等等問題。

3.3.特殊位置振動影響。吊弦斷裂多發生在彈吊外側第1根，這與彈性懸掛整體設計有關，在定位點處增加一根彈性吊索，安裝彈性吊弦后能有效改善定位點處彈性，減小列車通過時的沖擊，縮小硬點發生的概率。

問題：正由于增加彈性吊弦后，定位點兩側彈吊外第一根吊弦成為彈性最不好的一根吊弦，在列車高速通過時，接觸線晃動抬升量不不變，承力索在越靠近定位點處晃動抬升量越小，導致在吊弦1處上部動量小，下部動量大，直接表現為在接觸線吊弦線夾處反復彎折，長期振動后折斷。

接觸網彈性排名：吊弦1=吊弦7>吊弦4>吊弦3=吊弦5>吊弦2=吊弦6

3.4.吊弦排查手段存在局限性，不能及時發現壓接口處折斷吊弦。目前排查吊弦的有效手段主要是軌道車巡視、人工檢查，供電專業內的6C功能對于提前發現吊弦缺陷有些“力不從心”，只能作為事后發現手段，對于明顯的彎折、扭結、鼓包類吊弦能及時發現，但對于壓接口處疲勞折斷只能作為事后發現手段。如我段2018年8月25日折斷的許漯區間1253#北第二根吊弦，8月24日2C分析許漯區間1253#北第二根吊弦完好、8月3日許漯區間1253#北第二根吊弦4C分析無折斷跡象。

3.5.吊弦排查時效性。利用軌道車對吊弦進行人工檢查巡視速度極慢，每一跨6根吊弦，一吊一停作業車，一個200分鐘的天窗（除去軌道車運行時間），“完美情況”下只能完成40跨左右，這些進度基于12000跨總量的猶如杯水車薪，時效性太差，滿足不了需要，排查質量與進度形成極大的反差，如我段駐明區間連續發生1211#、2170#吊弦折斷、明信區間521#均為排查后再次發生折斷，一味的追求進度質量得不到保證。

4 接觸網吊弦問題防治措施

4.1.吊弦優化。傳統吊弦線采用的是鑄造-拉拔-絞合工藝，可能會導致線材組織結構不均勻，晶粒粗大等問題，致使硬度低、韌性差，在吊弦振動經過反復的拉伸和彎曲后，有可能是造成吊弦線折斷的原因，可通過有針對性的改變絞線的制備工藝，采用“上引連鑄-連續擠壓-軋制-連拉連退-絞合工藝”的制備工藝，對吊弦絞線進行連續擠壓細晶化處理和去應力退火，可以改善吊弦的組織結構，提高線材的反復彎曲性能。

4.2.心形環優化。針對現場局部失效心形環發生斷裂的現場，對心形環進行工藝材料優化，采用新型材料022Cr17NiMo2（316L），材料具有硬度低、韌性高、抗蠕變性能好、不易開裂、耐腐蝕性好等特點，進一步提高心形環的耐磨性和耐腐蝕性，同時針對心形環下部吊弦磨損現象，可改變心形環的結構尺寸，使之與接觸線吊弦線夾的吊環配合更緊湊，當受電弓通過時，能夠有效的進行限位，避免因吊弦線夾本體的抬升而引起吊弦線與吊環的碰撞摩擦。

4.3.壓接管優化。針對現場個別壓接管口磨吊弦線的現象，可加強壓接管的打磨工藝處理和開口尺寸的改進，加長壓接管，壓接有效面積增大，壓接強度小，對吊弦線損傷較小并且壓接效果穩定。

4.4.壓接工藝優化。由傳統工藝壓接后的吊弦的靜力學分析、微觀檢測以及拉斷力試驗，可知傳統工藝對吊弦線造成了一定程度的損傷和絞合狀態上的變化，因而可能導致吊弦線在服役狀態下應力不均衡，壓接損傷也可能造成吊弦裝置的疲勞壽命降低，可采用同管橢圓環形壓接工藝取代三點式犬牙壓接工藝，從而降低壓接工藝對絞線產生的機械損傷。

4.5.發揮2C、3C監控方便快捷的優勢。每年5-8月份加強吊弦的巡檢分析，如發生吊弦折斷必須確保能在最短的時間內發現并及時組織更換。

4.6加強巡視檢查質量，一是集中修全面期間改變重定位輕吊弦的觀念，在一個檢修周期內對吊弦進行逐根細致的排查;二是在目前的技術手段前提下，做好分析，對明顯的吊弦缺陷要建立臺賬，縮短周期上網檢查。

5 結束語

高鐵接觸網吊弦斷裂問題頻發，直接影響高鐵運行安全，按照《高速鐵路接觸網精測精修實施辦法》相關要求，采用新材料、新工藝，逐步完成吊弦更換工作，消除吊弦斷裂對高鐵安全運行影響。

參考文獻：

[1]徐鑰斌. 圖像處理在接觸網吊弦缺陷檢測中的應用[D].西南交通大學，2018

（中國鐵路武漢局集團有限公司信陽供電段，河南 信陽 ?464000）