地鐵接觸軌設備病害分析與整治

梁添富，李金龍，李帥標，武建旺，李 闖

（北京市軌道交通運營管理有限公司，北京 102488）

0 引言

接觸軌是將電能傳輸到地鐵和城市軌道交通系統電力牽引車輛的裝置。鋼鋁復合接觸軌因其傳輸電流大、重量輕、安裝方便而得到廣泛應用。由于高架段接觸軌設備受溫度影響較大，故存在的病害也較多。本文從軌道線路專業維養接觸軌的角度出發，針對高架線鋼鋁復合上接觸軌出現的常見病害進行了分析并提出了預防整治措施，對提高列車的行車安全性、延長設備使用壽命，為接觸軌的養護維修提供的依據和參考。

1 彎頭拉弧及異常磨耗原因分析及整治

（1）接觸軌彎頭施工安裝時忽視了彎頭處的順坡水平，是造成拉弧及異常磨耗的根本原因。接觸軌水平指接觸軌（面）中軸線與軌面連線中垂線的垂直（水平）距離，為保證端部彎頭具有良好的自熄弧特性，每一處彎頭的端部都經過預彎，形成一定的坡度。以北京地鐵燕房線為例，由于端部彎頭坡度高速彎頭1∶50，低速彎頭1∶30，所以低速彎頭存在拉弧及磨耗情況較多。通過燕房線車輛段110 個低速彎頭檢查發現，低速彎頭拉弧情況主要存在于距彎頭接頭夾板1600～2300 mm 范圍內。通過現場檢查數據發現距接頭1650～3250 mm 處的水平變化較大，接觸軌定位的工作高度會直接導致拉弧現象。拉弧主要發生在列車受流器與端部彎頭接觸或脫離的運動瞬間，其形成的主要原因是彎頭各部位順坡水平變化過大。由于彎頭各點位水平不同，普通接觸軌尺無法測量，需要使用專用的分彎頭檢查尺進行測量。在建設施工時，往往忽視了該位置的水平，造成水平超限嚴重，所以新線驗收時必須將彎頭的幾何尺寸作為重點檢查項目。

整治措施是根據設計圖紙計算接觸軌彎頭各部位的順坡水平，施工及養護單位應利用定制接觸軌彎頭尺對彎頭處水平進行測量，按照計算的正確順坡水平，對超限處進行調整，確保接觸軌水平符合設計及相關規范要求。

（2）觸軌絕緣支座跨距不符合要求?！冻鞘熊壍澜煌ń佑|軌供電系統技術規范》規定接觸軌支撐點跨距不宜大于5 m，北京地鐵燕房線接觸軌支撐點設計最大跨距不得大于4.6 m，且在道岔、膨脹接頭、彎頭處應適當減小。但在施工時，有道岔、彎頭處未按照設計要求適當減小跨距，導致彎頭水平順坡率不能滿足設計要求，調整接觸軌彎頭處幾何尺寸時只能調整支座處位置。如果跨距過大會導致彎頭中部下垂，進而加大接觸軌彎頭中部拉弧的可能性，調整時由于支撐點跨距過大會導致該處超限無法整改。

整治措施是合理增加接觸軌絕緣支座、減小支座跨距，保證各部位順坡率滿足要求。引導集電靴平滑接觸導電軌，減少集電靴“離開”時產生電弧和“臨觸”時產生較大的沖擊。建議在設計階段將支座的跨距根據現場條件進行詳細標明，指導施工單位嚴格按圖施工，從源頭上杜絕此類原因造成的病害，降低后期養護維修成本。

（3）調整接觸軌彎頭幾何尺寸調整時未統籌考慮。在整治接觸軌幾何尺寸超限時，個別人員經驗不足，只調整單點支座處幾何尺寸超限，未全面考慮彎頭其他部位幾何尺寸，導致彎頭存在連續差過大的情況。如果彎頭支座水平連續差較大，則會造成接觸軌中部或其他薄弱部位拱起，加劇接觸軌中部拱起部位的磨耗值，故調整時必須對彎頭處根據各部位幾何尺寸計算表進行全面調整，確保接觸軌平順、無死點、無硬彎。

2 膨脹接頭異常磨耗原因分析及整治

（1）高架接觸軌每隔75 m 設置1 組膨脹接頭。根據接觸軌熱脹冷縮計算公式估算，設接觸軌所處環境的極限最高溫度為tmax，極限最低溫度為tmin，接觸軌的熱膨脹系數為α，標準錨段長度L，在極限環境溫度時的變化量為ΔL，則ΔL=α（tmax-tmin）L（設計時取tmax為42.6 ℃，tmin為-27.4 ℃）。北京地鐵燕房線接觸軌設計給出接觸軌的膨脹系數（線脹系數）為不大于20.16×10-6℃-1，根據質量監督檢驗中心的檢驗報告，實際膨脹系數為17.2×10-6℃-1。將最大膨脹系數20.16×10-6℃-1代入公式，可以得出每個錨段長度在極限環境溫度時的極限變化量ΔL 為105.8 mm，小于兩個錨段間的膨脹接頭補償余量200 mm，故200 mm 補償量完全能夠滿足要求。而目前存在個別膨脹接頭存在夏季頂死，冬季伸縮量不足等問題，其主要原因是施工時未嚴格按照設計溫度要求預留膨脹接頭間隙。

整治方法是根據設計溫度要求，計算標準的膨脹接頭間隙，并與現場實際間隙值對比，檢查其是否在標準范圍內。如果不在標準范圍內，應根據單點膨脹接頭間隙超標情況，現場查看前后膨脹接頭是否有余量可調整。如果無法直接調整，則必須通過插入接觸軌的方式進行調整。如果膨脹接頭間隙成段偏大，則可以通過竄動接觸軌的方式成段調整，成段調整后通過插入接觸軌的方式進行處理。所以在建設過程中一定要由熟悉標準的施工負責人，嚴格按照要求進行施工。運營單位在接管時也要加強該方面的驗收檢查，防止為后期運營工作埋下隱患。

（2）膨脹接頭滑塊夾板螺栓扭矩不符合標準。膨脹接頭共有3 條螺栓，為滿足膨脹接頭伸縮要求，中間螺栓扭矩標準一般要大于兩側螺栓扭矩2 倍。而維修養護作業時往往不注重螺栓扭矩，作業后不能及時對扭矩進行檢測，從而使螺栓扭矩不符合標準，導致膨脹接頭滑塊伸縮不均勻。所以，在日常養護維修時必須利用力矩扳手對照規范及設計要求調整膨脹接頭處扭矩，使其符合設計要求。

（3）膨脹接頭滑塊內側處夾有異物，從而導致其無法正常伸縮。維修養護部門要根據年度檢查或維修計劃，對膨脹接頭進行拆解檢查，對膨脹接頭滑塊進行清理，確保無異物，防止其伸縮受影響。

（4）接觸軌中心錨節安裝位置及數量錯誤。根據設計要求在兩個膨脹接頭接觸軌中間設置中心錨節1 對，對于大于20‰的坡度可增加1 對中心錨節。在實際施工安裝中心錨節時，未將中心錨節設置在中間位置，將導致膨脹接頭兩側伸縮量不一致或一側無法伸縮。所以，必須將中心錨節調整至兩膨脹接頭中間位置，并在溫度變化時對存在離縫或歪斜中心錨節進行調整，防止因為中心錨節導致伸縮不均勻或伸縮量不足問題。

3 冬季防護罩拉斷原因分析及整治

（1）防護罩拉斷的后果非常嚴重，如果運營期間防護罩拉斷導致脫落，會造成高速行駛列車的受流器損壞，影響運營安全。防護罩拉斷病害發生的時間主要集中在冬季，主要原因是由于膨脹接頭間隙未按照標準值預留，在冬季溫差變化的影響下，加上個別防護罩存在細微裂紋未及時更換，尤其是橋梁梁縫附近的膨脹接頭，預留間隙值時未考慮受橋梁梁縫處伸縮變化影響，使冬季膨脹接頭伸縮量不滿足伸縮要求，導致個別薄弱位置防護罩拉斷。膨脹接頭預留間隙值除考慮溫度影響外，還必須將梁縫變化數值進行考慮，尤其是在連續梁的梁縫處。可通過當地溫差、接觸軌膨脹系數并結合梁縫變化數值，對梁縫附近膨脹接頭設置合理的間隙值。在設計階段，應充分考慮梁縫變化因素，在連續梁縫處附近安裝的膨脹接頭應進行特殊設計，將該位置膨脹接頭的伸縮量適當加大，以減少運營風險。入冬前，對存在問題的防護罩及時進行更換。

（2）防護罩搭接量不足。一是由于個別位置防護罩需要切割加工，切割時未垂直切割，導致上部搭接、側面未搭接，形成虛搭接，造成水平與鉛垂面的垂直公差較大，或搭接量不符合要求。冬季接觸軌受溫度變化影響，導致防護罩拉斷。二是由于搭接螺栓孔處存在裂紋未及時更換，導致防護罩拉斷。所以插入的防護罩搭接量必須符合設計要求，或搭接量不得少于75 mm，對搭接量不符合要求的必須及時進行更換。冬季要將防護罩列為重點檢查項目，發現存在裂紋的應及時進行更換。

（3）在膨脹接頭處，由于防護罩伸縮量與膨脹接頭伸縮量不匹配造成防護罩斷裂。一般膨脹接頭有200 mm 的伸縮量、防護罩有400 mm 的伸縮量，由于安裝時未考慮該因素，容易導致伸縮量不匹配。例如膨脹接頭還有100 mm 的伸縮量，而防護罩僅剩余50 mm的伸縮量，導致膨脹接頭伸縮時因防護罩伸縮量不足而造成拉斷。所以，不論是施工過程中還是維修過程中，都必須調整膨脹接頭及防護罩的伸縮量，使其相互匹配，確保伸縮量滿足實際要求。

（4）日常養護維修不到位。沒有整體、有計劃地對防護罩螺栓進行定期復緊，導致螺栓扭矩不足，使列車運行的振動導致螺栓脫落。根據維修經驗，每年應對防護罩螺栓進行全面復緊一次，確保扭矩達標，防止螺栓松動導致防護罩脫落。對復緊后的螺栓進行劃線標識，確保螺栓松動脫落能夠及時發現。

（5）在地鐵運營中或搶修時間緊張的情況下，如果發現防護罩拉斷導致脫落情況，可在拉斷處臨時安裝1 個絕緣支架或直接將拉斷防護罩拆除，以減少對運營工作的影響，待運營結束后再對其進行更換處理。

4 接觸軌個別軌縫偏大原因分析及整治

（1）接觸軌軌端不齊。個別地段需要通過插入端軌的方式進行聯結，而切割時未垂直切割，會導致軌端不垂直，聯結后存在軌端下部貼死，上部存在軌縫偏大的情況。所以接觸軌切割時必須采用專用鋸軌機具，切口應方正平直。如果存在切斜的情況，必須使用角磨機打磨，將軌端磨平，確保軌端緊密貼合。

（2）接觸軌接頭處夾板螺栓孔存在擴孔的情況。由于安裝時未設置好卡具或螺栓孔距測量錯誤，導致螺栓無法穿入，而通過擴孔的方式進行強行安裝，造成螺栓孔大于標準孔徑的1～2 倍。如果螺栓扭矩不足或受溫度變化的影響，容易導致軌縫偏大。一旦發現此類現象，必須通過更換接觸軌的方式進行處置。

（3）鋼鋁復合接觸軌鋼鋁錯位。錯位會造成上部鋼帶存在離縫，下部鋁軌密貼。針對該問題，必須對錯位部位進行切割，并通過插入接觸軌的方式進行永久處理。

5 接觸軌支座歪斜原因分析及整治

（1）中心錨節未按正確位置安裝，未安裝在膨脹接頭中間。中心錨節不居中會導致在環境溫度變化時一側拉力過大，造成支座歪斜，所以中心錨節必須設置在兩膨脹接頭中間位置或設計要求位置。支座如果長期偏斜，嚴重時會導致支座裂紋或失效。在日常工作中，必須重視歪斜支座，及時調整安裝錯誤或不符合設計要求的中心錨節。

（2）鋪設接觸軌時，錨固螺栓孔存在偏斜的情況。錨固螺栓孔偏斜會造成支座歪斜無法調整，整治方法是對錨固螺栓預埋套管，利用水鉆取出，并將尼龍套管位置重新預埋，方可徹底根治該問題。

（3）車站岔區支座未按設計要求預埋尼龍套管。未設置好穩固的支座基礎，會導致支座不牢固，進而造成偏斜，所以岔區接觸軌支座必須按照設計要求設置穩固的支座基礎。對已經開通運營而未設置穩固支座的接觸軌，應納入改造計劃，增加接觸軌支座穩固基礎，防止支座偏斜。

（4）絕緣支座錨固失效或螺栓扭矩不達標導致支座歪斜。在日常工作中，要定期對錨固螺栓進行檢查，對失效錨固螺栓采用水鉆的方式取出失效尼龍套管并利用植筋膠進行錨固，定期對錨固螺栓進行復緊，并利用力矩扳手進行檢測，確保扭矩達標。

6 結束語

本文對地鐵接觸軌常見病害產生的原因進行總結分析，并提出整改措施。地鐵運營維護人員在日常的養護維修工作中，必須了解設備的變化規律，掌握設備的各項標準要求，結合季節變化合理制定設備養護維修計劃，進行周期性的養護維修，才能保證設備的安全穩定運行。發現病害時，首先要根據設計圖紙、標準規范等進行分析，找出病害產生的具體原因，并制定有針對性的整治計劃，確保設備質量符合設計、規范的要求。并積極與設計人員溝通，提出合理化建議，促進接觸軌設備的設計及維養水平不斷提升。