淺談京包客專呼包段200km/h 區段接觸網吊弦存在問題與整治方案研究

亢佳增

（中國鐵路呼和浩特局集團有限公司供電部、內蒙古 呼和浩特010050）

電氣化鐵路接觸網是保障動客車安全運行的關鍵設備，整體吊弦是接觸網的重要組成部件，其作用是通過懸吊接觸導線保證每處導線高度、坡度均滿足設計要求，并起到一定承載力和載流作用。客專線路行車密度大，多型號、單雙編動車組高速運行，隨著列車在接觸網導線下高速通過，接觸線持續抬高、振動，整體吊弦也隨著抬高、彎曲。因此加強接觸網吊弦的運行維護，掌握設備的變化趨勢，跟進分析評估、隱患整治就顯得尤為重要。

1 京包客專吊弦存在問題

京包客專臺閣牧至包頭東鐵路（原集包第二雙線呼包段）設計為客貨共線鐵路、有砟軌道，設計速度160km/h、預留200km/h，2012 年11 月30 日開通運營，2015 年1 月8 日提速開行200km/h 時速動車組，接觸網導高為6450mm，正線接觸線選用CTAH-120 銅銀合金線，承力索選用JTM-95 銅鎂合金絞線，張力15kN+15kN，采用可調式整體吊弦，吊弦線為JTMH10 mm2銅合金絞線。

1.1 吊弦缺陷問題

2018 年以來，京包客專臺閣牧至包頭東間200km/h 區段連續出現吊弦疲勞斷裂問題，通過6C 數據分析、網圍欄外步行巡視、天窗內上網檢查，發現吊弦缺陷問題主要為吊弦線夾心型環壓接管上部吊弦絞線斷裂、吊弦調節螺栓內線索斷絲斷股、吊弦承力索載流環連接處斷裂、吊弦接觸線載流環連接線夾處斷裂、載流環散股等。

1.2 吊弦開蓋檢查

對京包客專呼包段接觸網吊弦缺陷集中區段（京包客專三卜素至薩拉齊區間上行4#錨段、下行3#錨段），按照1%比例抽樣檢查274 根吊弦運行狀態，發現存在缺陷問題吊弦85 根，占檢查吊弦31%，上行問題吊弦51 根，占缺陷問題總數60%，下行問題吊弦34 根，占缺陷問題40%，發現吊弦調節螺栓內線索斷絲、載流環散股、吊弦接觸線載流環連接線夾處開裂等重點缺陷問題。

1.3 吊弦送檢試驗

1.3.1 吊弦抽樣統計

對京包客專臺閣牧至包頭東間4 個站場和5 個區間接觸網，按照0.1%的比例（缺陷問題集中區段抽樣15%，其他區段抽樣10%方式）現場抽取40 根吊弦拆卸后，送符合資質檢測機構試驗。

1.3.2 試驗項目及結果

依據《電氣化鐵路接觸網零部件技術條件》（TB/T 2073-2010）、《電氣化鐵路接觸網零部件試驗方法》（TB/T 2074-2010）等相關標準，結合設備實際情況，將40 根送檢試驗吊弦中的30 根開展整體破環試驗，選取部分吊弦做滑動荷重、反復彎折、整繩破壞試驗；選取10 根吊弦開展振動疲勞試驗及振動疲勞后整體破壞試驗，選取部分吊弦做化學成分分析試驗。經試驗發現19 根吊弦檢測數據超標，占抽樣吊弦總數量47.5%，其中30 根整體破環試驗中10 根出現超標問題（占比33%），10 根振動疲勞試驗及振動疲勞后整體破壞試驗中9 根出現超標問題（占比90%），具體情況如下：

京包客專呼包間吊弦送檢試驗結果統計

根據TB/T 2075.7-2010 中整體吊弦及吊弦線夾性能要求“吊弦整體破壞荷重不小于3.9kN”，30 根吊弦整體破壞試驗中10 根破壞荷重小于3.9kN（占比33%），2 根滑動荷重、反復彎折、整繩破壞試驗滿足試驗標準要求。10 根振動疲勞試驗及振動疲勞后整體破壞試驗，3 根吊弦振動試驗中載流環處和調節螺栓處線索斷裂（占比30%），6 根吊弦在振動疲勞試驗后心形護環斷裂和裂紋（占比60%），3 根吊弦在振動疲勞試驗后的破壞試驗破壞荷重小于3.7kN（占比30%），2 根化學成分分析試驗滿足試驗標準要求。

2 吊弦斷裂問題原因分析

2.1 高速工況下振動頻率、振幅造成機械疲勞

根據TB/T 2073-2010 文件規定，接觸網零部件振動試驗中振幅規定為±35mm，振動次數為200 萬次，運營客專線路受路基沉降、雙弓運行、機車風載等因素影響，接觸網振幅遠大于標準規定，按照CRH5 型動車組85N 升弓壓力，動車組受電弓通過吊弦的正抬升量約為60mm，負抬升量約為20mm，而且線索會持續15 至20 次的振動周期才會逐漸衰減，大振幅使吊弦線反復彎曲，造成吊弦線彎曲疲勞，吊弦實際壽命比標準條件下壽命短很多，吊弦線夾心型環壓接管根部、調節螺栓內線索處、載流環處形成反復彎折，導致吊弦機械疲勞斷裂。

2.2 行車密度增加的影響

京包客專臺閣牧至包頭東間200km/h 區段為蒙西地區呼和浩特至包頭間客運主通道，列車運行圖日列車對數52 對，平均列車追蹤間隔7 分鐘，運行CRH5 型動車、400BF 復興號動車和HXD3D、HXD3C 電力機車，以京包客專呼包間日運行52 對列車、受電弓每次通過后接觸網振動18 次，吊弦年振擺量達到34.16 萬次，京包客專呼包間經過6 年左右時間就能達到200 萬次振動的設計年限。

2.3 吊弦壓接方式結構性缺陷

既有京包客專呼包間可調式整體吊弦壓接管采用縮口六方形全壓接方式，貫通式全壓接方式在壓接管與吊弦主線連接處形成應力集中，吊弦在閉口壓接管處易被棱角分明、硬力點集中的壓接管磨損受傷，在高速受電弓通過后高頻振動，反復揉折出現吊弦線機械疲勞折斷。目前高鐵改進吊弦采用敞口橢圓形部分壓接方式，壓接管與吊弦線索接觸面大、應力分散。

六方形全壓接吊弦

橢圓形部分壓接吊弦

2.4 吊弦調節螺栓開孔結構易傷線

既有京包客專呼包間可調式整體吊弦采用調節螺栓零部件，該開孔調節螺栓兩側和壓塊較鋒利，斷線位置就在吊弦主線穿過螺栓開孔處，柔性吊弦絞線在剛性螺栓開孔處的反復揉折磨損受力下易發生傷線斷線問題。目前高鐵吊弦采用不可調式整體吊弦，能夠從結構上解決調節螺栓開孔結構傷線問題。

3 吊弦整治方案

京包客專呼包間200km/h 區段吊弦已接近預期壽命，為解決吊弦疲勞折損、斷裂問題，2019 年開展接觸網整體吊弦大修。

3.1 優化壓接工藝

改縮口六方形全壓接為橢圓環狀壓接，壓接管與模具均為橢圓形，橢圓環狀壓接為一次壓接、寬度適中、收縮量小的對稱截面壓接形式，壓接后的吊弦線整股壓縮密實，壓接有效接觸面積增大，摩擦力提高，應力分散。

3.2 改變吊弦結構

京包客專呼包間200km/h 區段運行多年，路基沉降已趨于穩定，線路條件穩定良好，按照《200～250km/h 電氣化鐵路接觸網裝備暫行技術條件（OCS-2）》“整體吊弦的外形結構一般為不可調結構”規定，該線路接觸網吊弦大修采用不可調整體吊弦，從結構方面解決吊弦調節螺栓開孔結構易傷線問題，從運維方面規避可調吊弦調整時參數變化、反復緊固線索疲勞問題。

3.3 強化施工質量

天窗內精測現場接觸網參數，在吊弦預制車間完成吊弦預配加工，建立吊弦外觀檢查、尺寸復核、送檢試驗制度，按照0.2%比例對預制吊弦送符合資質檢測機構試驗。明確吊弦安裝工藝，全面復核吊弦修后數據，利用1C、4C 檢測數據綜合評價吊弦修后質量。

4 結論

吊弦疲勞折損、斷裂問題已成為京包客專呼包間200km/h區段接觸網高發問題，既有可調吊弦縮口貫通式壓接管和開孔調節螺栓的結構性缺陷，在高速受電弓通過后高頻振動、反復揉折下，易出現吊弦絞線機械疲勞折斷，斷落吊弦易纏繞、拉壞受電弓造成行車事故。通過優化壓接工藝、改變吊弦結構、強化施工驗收確保吊弦大修質量，消除設備隱患。