接触悬挂

2024-10-29

接触悬挂（共7篇）

接触悬挂篇1

接触网刚性悬挂在我国是近几年从国外引进的一种新型悬挂类型, 广州地铁二号线刚性悬挂接触网已2003年6月建成投入运行。干线铁路25kV接触网也开始了试验和局部采用, 经过理论分析和实际运行情况表明, 刚性悬挂具有比柔性悬挂较明显的特点和优势。焦柳铁路石门至怀化段扩能工程中有6座隧道内需设锚段关节, 因既有隧道改造困难大、造价高, 采用刚性悬挂不失为一个好的解决方案。

1 刚性悬挂应用的技术标准

1.1 汇流排形式

在本工程中刚性悬挂架空接触网采用∏型汇流排。∏型汇流排采用铝合金挤压制造, 单根长度可达12m, 采用接头板和螺栓连接, 满足任意长度要求, 汇流排通过结构和材料的优化设计, 巧妙利用其弹性, 通过专用放线小车, 可方便的架设和夹紧接触线, 汇流排剖面图, 如图1所示。

1.2 刚性悬挂的跨距

由于刚性悬挂不施加张力, 刚性悬挂的允许跨距和运行速度有关, 根据国外试验和运行经验, 速度和跨距的对应关系, 见表1。

石怀段列车最高速度按120km/h设计, 设计跨距一般取8m, 施工过程中根据现场实际情况可调整范围为6～10m。

1.3 锚段长度

刚性架空接触网和接触轨的锚段长度, 应根据环境温度、载流温升、材料线胀系数、伸缩要求确定。锚段长度的选择取决于汇流排本体在运行中可能承受的最大温度差以及膨胀接头对温度补偿的能力, 此外也与锚段线路的弯曲半径及坡度等因素有关。石怀段隧道外设计气温最高气温40℃, 最低气温-10℃, 隧道内接触网计算温差⊿T可取为40*1.5- (-10) =70℃。选用已有运行经验的伸缩量为500的膨胀接头, L=⊿L/ (⊿T*α) =0.25/70/2.4*10-5=148.8m, 锚段长度定为2L=300m。

1.4 拉出值

刚性悬挂不能像柔性悬挂那样, 布置成折线形式, 刚性悬挂成弧形布置, 在沿轨道500m范围内的拉出值宜为:±200～±250mm;200m范围内拉出值宜为±180mm”。石怀段结合安装方式, 刚性悬挂在300m范围内拉出值定为±150mm。

1.5 刚柔过渡设计

由于隧道外采用柔性悬挂, 隧道内采用刚性悬挂, 两种悬挂的弹性相差太大, 因此, 必须采取刚柔过渡措施。

贯通式刚柔过渡措施是:柔性悬挂接触网的承力索在隧道洞门拱圈上下锚, 接触线嵌入12m切槽式刚性渐变汇流排和12m加强夹紧力汇流排及整个锚段的汇流排, 在加强夹紧力汇流排上安装了下锚装置, 使刚性悬挂接触网不受接触线张力的影响。值得注意的是, 刚柔过渡段应该设在与接触线同一条直线上, 并且满足隧道外接触线在受电弓工作范围之内。刚柔过渡段示意, 如图2所示。

1.6 中心锚结设计

刚性悬挂中心锚结采用带拉线“V”形中心锚结, 绝缘棒与水平线的夹角约为10°～15°。这种带拉线“V”形中心锚结, 能够承受很大的意外的拉力, 不会产生负弛度问题。在平面布置时, 尽量将中心锚结设在受电弓中心线上方, 并且分别在受电弓中心线两侧下锚。中心锚结设计图, 如图3所示。

2 悬挂定位

2.1 安装方案

悬挂定位安装采用侧面吊柱悬臂安装方案。在距受电弓中心线650mm的隧道顶部安装吊柱, 采用通用的高强度瓷质支柱绝缘子或硅橡胶棒形绝缘子倾斜悬臂悬挂刚性悬挂, 采用300～1000mm长度的吊柱, 可适用隧道净空高度为6400～7080mm, 通过悬臂偏离垂直受电弓方向安装, 适应拉出值在±150mm范围变化的需要, 如图4所示。

2.2 关于零部件和吊柱

为适应隧道断面变化和施工安装调整的需要, 若采用悬臂安装方案, 其吊柱采用ϕ121或ϕ140钢管, 设计2或3种型号, 其长度连续可调。悬臂可以水平旋转到位后固定, 满足拉出值布置要求;悬臂可以饶其中心线转动, 防止接触线偏磨, 可调式吊柱大样, 如图5所示。

3 平面布置样图

石怀线隧道内接触网刚性悬挂施工平面布置样图, 如图6所示。

4 结束语

刚性悬挂是电气化铁路接触网施工中的新技术, 目前还没有刚性悬挂接触网建成使用的, 通过研究为今后工程提供科学依据, 在下阶段的施工中, 可进一步运用本研究对具体结构、材质和基本参数进行详细的验证和比较、优化设计, 保证具体措施的合理性和有效性。

确定刚性悬挂的有关技术参数、适用范围及特点、工艺原理、工艺流程、质量要求及控制, 摸索出一套适合施工生产的技术指标和工艺标准, 为以后的施工生产储备宝贵的经验。

参考文献

[1]沈修建, 吕继涛.刚性悬挂接触网设计若干技术问题探讨[J].电气化铁道, 2004 (3) .

[2]李金华.架空刚性悬挂的技术分析[J].城市轨道交通研究, 2000 (3) .

架空刚性接触悬挂应用问题浅析篇2

接触网主要分为架空式接触网和接触轨式接触网两大类, 而架空式接触网按其接触悬挂的不同还可分为柔性接触网和刚性接触网。刚性架空接触网系统由一根导体梁、连接装置、过渡和膨胀接头、接线夹、支撑系统、锚段关节、吊弦夹和电气分相设备等组成, 导体梁用铝合金制成, 用鱼尾板和螺栓连接起来。目前, 有些观点认为刚性接触网结构简单, 对抗断线有优势, 然而, 随着城市轨道交通运营速度的不断提升, 由于其悬挂的刚性所带来的一些问题也逐步显现出来。

1 对系统的匹配性要求高, 易导致弓网磨耗异常

弓网磨耗与车辆、道床、刚性接触悬挂状态及受电弓状态密切相关, 对轨道稳定性及拉出值设计要求高, 对这些相关因素的匹配性要求较高, 协调难度大, 易导致弓网异常磨耗。

1.1 接触线磨耗异常

接触线磨耗包括电气磨耗和机械磨耗, 运用中大部分为两种磨耗同时作用。目前, 国内刚性接触悬挂磨耗比国外的要严重, 主要是系统的匹配性不够优化, 并且刚性悬挂对碳滑板磨耗的容忍度比柔性悬挂差, 碳滑板磨耗严重时刚性悬挂会较柔性悬挂磨耗大。由于刚性悬挂弓网跟随性比柔性差, 压力值要调整的比柔性网大, 才可以避免弓网瞬间脱离造成的拉弧, 从而降低电气磨耗, 而增大压力往往又增加了机械磨耗, 需要不断调整摸索才能优化出一个合理的压力值。目前深圳地铁刚性悬挂的弓网压力值调整在120-128 N, 柔性悬挂的弓网压力值调整在110 N, 可见在相同的电气磨耗下, 对接触线的机械磨耗柔性悬挂的要大。广州地铁2号线刚性接触网与1号线柔性接触网相比, 其平均磨耗量要大得多, 磨耗最严重的区段受电弓已经能够接触到汇流排 , 虽然可以调整线面, 延长接触线使用寿命, 但远小于接触线的设计寿命。

通常处于列车加速区段绝缘锚段关节的磨耗比较严重, 在列车取流加速段, 如进入弯道或坡道, 弓网受力处于波动状态, 冲击力及接触压力都不是稳定的, 易造成拉弧, 增加了电气磨耗。由于是系统匹配原因造成的异常磨耗, 因此, 异常接触线磨耗部位及区段, 通常测量接触网本身参数均满足检修规程的要求, 需要不断总结维修经验, 优化匹配性, 才能逐步控制异常磨耗。

1.2 受电弓碳滑板磨耗不均及磨耗快

由于刚性悬挂刚性汇流排布置成正弦波形式, 不能像柔性网那样可以完全布置成“之”字形, 不能在小的区域内实现接触线偏移值的分布密度达到平衡, 使得其接触线偏移值的分布密度呈相对集中分布, 如不根据使用频度加以针对性优化, 必然造成碳滑板在长时间的弓网接触磨擦后, 呈现出凹凸不平的不规则形状。

如图1所示, 在刚性接触网中, 当受电弓某一速度滑过时, S1

b.柔性架空接触网

受电弓碳滑板磨耗后, 其工作面的形状不太规则、起伏不平, 碳滑板被磨耗的速度与柔性接触网相比要快得多。如正线线路存在刚性悬挂和柔性悬挂混合供电方式, 受电弓滑板的凹槽出在柔性线路运行时很容易造成卡线或者拉线, 造成弓网关系恶劣, 影响设备的正常良好运行。广州1号线受电弓碳滑板平均每万公里磨耗0.639 mm, 而2号线受电弓碳滑板平均每万公里磨耗0.856 mm, 检修过程中多次发现受电弓碳滑板受到接触网冲击出现缺口;相比深圳地铁的碳滑板磨耗要好一些, 但同类的柔性网相比还是高很多。选取深圳地铁罗宝线、蛇口线同为使用气囊弓的碳滑板分析, 统计数据表明蛇口线浸金属碳滑板磨耗高出罗宝线18%, 异常更换数量为罗宝线的320%。

2 恶化了弓网关系, 导致受电弓故障多发

相对柔性接触网, 运行在刚性网线的受电弓外在条件较为恶劣, 异常冲击问题很难解决。受电弓从接触网获取电力, 依靠受电弓与接触网导线的直接接触而取流, 所以受电弓与接触网导线是一个动态的接触过程。由于现场诸多因素的影响, 受电弓在车辆运行时, 会受到接触网沿垂直方向的冲击和水平方向的冲击。而接触网上存在硬点, 列车高速通过时将对受电弓的震动冲击非常大, 并且这种冲击完全由受电弓接收, 直接作用于上框架, 随着运营时间的增长, 上框架会在焊缝位等薄弱的地方必然出现裂纹, 如果不能及时发现和消除, 必然导致严重后果, 需要增加大量的车辆检修工时。此外, 在刚性接触网中地面还存在柔性接触悬挂, 在刚柔过渡区域的弓网关系会因为两种悬挂的弹性不同变恶劣。即当受电弓由刚性接触悬挂驶向柔性接触悬挂区域时会出现离网现象;当受电弓由柔性接触悬挂驶向刚性接触悬挂区域时会出现较大硬点, 发生打弓现象, 致使受电弓故障上升。

深圳地铁蛇口线、环中线采用了刚性接触网, 开通运营后, 受电弓出现了许多恶性问题, 而罗宝线自开通以来基本没有发生过受电弓方面的恶性故障。蛇口线车辆受电弓恶性故障发生总数为55起, 占该车型受电弓故障总数的68%, 主要表现为弓角组焊脱焊、碳滑板脱胶剥离等;环中线车辆受电弓恶性故障发生总数为96起, 占受电弓故障总数的60%, 主要表现为弓角连接板开裂和弓角U型管开裂, 共发现95个, 供货商对该弓角连接板进行改进后开裂仍有发生。据不完全统计, 深圳地铁同种受电弓在环中线 (刚性网) 的故障率高出罗宝线 (柔性网) 213%;广州地铁三号线正线供电网线采用刚性接触形式, 车辆2005 年底上线运行, 2007年受电弓例行检查过程中陆续发现受电弓上框架肘接、上框架顶管焊缝处, 及底部加强筋有开裂现象。在2008年共发现有13个存在开裂现象的受电弓弓架, 改进更换后问题也不断出现, 尤其是2009年11月起检查中发现大量的受电弓弓架出现裂纹。

地铁的运用实践表明, 相对于柔性网, 如不提高运用在刚性网下受电弓的技术条件, 提高受电弓框架的机械强度, 裂纹是难以避免的产生。而即使提高了电弓框架的机械强度, 高频振动能量总要在相对薄弱的环节寻找释放点, 裂纹很可能会向薄弱处发生转移, 因此, 高频振动能量的吸收对解决问题显得尤为重要。

3 接触网刚性悬挂各受力环节部件稳定性变差

由于其刚悬挂本身的结构原因, 受电弓的冲击力造成悬挂本身的振动能量不能有效缓解和释放, 造成整个悬挂不断处于震动状态, 在不断地冲击振动下, 螺纹慢慢松脱, 导致接触悬挂零部件的连接点稳定差, 随着行车密度的加大, 技术速度的提升, 叠加的能量也加大, 最后所有震动的能量逐渐“消化”在刚性悬挂系统中, 造成整个悬挂系统零部件松动, 如不增加检查频度, 及时发现和消除隐患, 将导致严重的运营事故。

广州地铁刚性接触网运营中逐渐暴露出的中间接头螺纹滑牙、定位绝缘子与汇流排定位线夹及定位槽钢之间的脱落、T头螺栓偏转等问题正是刚性网固有问题的写照;深圳地铁蛇口线采用的刚性网2012年发生接触线脱槽16起, 定位绝缘子破裂或螺栓滑牙11起, 拉弧现象9起, 螺栓滑丝或断裂6起, 架空地线断股5起, 而采用柔性接触网的罗宝线已安全运营近3 000 d, 2012年未发生类似隐患。

4 刚性接触网对施工要求高

由于刚性接触悬挂采用的是硬质铝合金材质, 不能向柔性接触悬挂具有很大范围的可调性, 所以施工过程中的任何的细小失误都可能造成永久性缺损, 造成汇流排永久变形或者有可能在锚段中间形成无法修正的缺陷, 因此, 维护提出了更高的要求。

5 结语

综上所述, 刚性接触网的应用在我国还属于起步阶段, 依然存在必须着手解决的技术问题, 成熟度不够, 不能只因其抗断性强而忽视其固有的问题, 应从弓、网运用与维护成本角度系统地全方位进行考量, 尤其刚性悬挂给受电弓带来的问题, 值得深入分析。接触网和城轨车辆受电弓之间有着紧密的联系, 为此, 对接触网和受电弓都规定了一定的技术条件, 只有在这些技术条件不被破坏的情况下, 才能正常和安全运行, 而目前我国城市轨道交通地铁车辆受电弓的设计主要遵循两个标准:IEC 60494-2和IEC 62486, 两个标准均未就柔性接触网和刚性接触网提出明确的差异性要求。在柔性接触网和刚性接触网两种运用条件下, 受电弓技术条件的差异化研究明显滞后, 在该研究未取得实质成果前, 刚性网试用范围的扩大是否合理值得深思。

参考文献

[1]谭冬华.架空刚性接触悬挂的特点及其维修[J].电气化铁道, 2003 (3) .

[2]邓强.城市轨道交通刚性接触网[J].都市快轨交通, 2006, 19 (3) .

关于接触网直链形悬挂的探讨篇3

自2004年至今, 我国铁路迅猛发展, 先后经历了铁路第五次、第六次大提速, 并建成了津京城际、武广客专、哈大高铁等高速铁路, 但无论是既有线改造还是新建线路, 我国除了老哈大线等个别线路采用半斜链形悬挂外, 大部分均采用直链形悬挂。

根据悬挂链数的多少及悬挂点处吊弦的形式不同可大致分为3类, 即以日本为代表的复链形悬挂、以法国为代表的简单链形悬挂和以德国为代表的弹性链形悬挂[1]。值得注意的是, 并不是接触网悬挂形式越复杂就越代表稳定, 日本在1964年建成的新干线中之所以选择复链形悬挂, 一方面是认为接触网弹性更好, 而其初衷却是因为新干线接触网采用80mm2的铜镉线和110mm2的硬铜线, 载流量不够, 故综合决策选择复链形悬挂。但其结构复杂、组成零部件太多, 运营维修费用高昂, 发生事故时抢修难度大、中断时间长, 随着运行经验的积累及研究的深入, 日本在北陆新干线又决定采用了简单链形悬挂。因此, 接触网悬挂类型的选择是够用即可, 并非越复杂越先进。

1 我国普速铁路与高速铁路的悬挂形式

我国第一条电气化铁路是1958年开始修建的宝成铁路宝鸡至凤州段。在有关人员赴苏联考察后, 1958年底, 中国试制出第一台电力机车, 采用苏制ДЖ-5型受电弓, 滑板长度达到1270mm, 这也决定了当时接触网可采用大跨距, 由于跨距较大, 为使接触网的弹性在跨距内尽可能均匀, 宝凤铁路接触网在列车运行速度较高的区段采用了弹性链形悬挂, 在列车运行速度较低的车站则采用了简单链形悬挂。通过50余年的持续引进、吸收与再创新, 我国铁路新建线路的接触网悬挂形式基本定型为简单链形悬挂和弹性链形悬挂两种直链形悬挂形式, 可参见表1。

2 直链形悬挂形式的选择和曲线区段的承导布置争议

2.1 直链形悬挂形式的选择

沿接触网锚段变化的弹性会导致受电弓周期性上下振动, 而振动幅度又与抬升力相关。接触网的弹性可用单位垂直抬升力作用下的接触线抬升表示。图1列出了计算后的接触网一跨内各点接触网的弹性曲线。图中, 津京为简单链形悬挂, 武广、郑西为弹性链形悬挂, 由此可见, 京津接触网的弹性不均匀系数较大, 而武广、郑西接触网的弹性不均系数较低[2]。

弹性会影响到接触线的振动状态, 但目前高速铁路的张力普遍在25k N以上, 接触线的波动传动速度很高, 简单链形悬挂结构简单, 对于单弓运行的电力机车能够满足需求, 但对于双车重联的动车组存在前后弓波动互相影响的现象, 导致弓网不能安全接触, 受流质量下降;而弹性链形悬挂虽然提高了接触网的弹性, 但由于增加了弹性吊索, 使得施工调整较为复杂, 施工成本高, 且运营维护和事故抢修难度加大, 两者相比各有利弊。

2.2 曲线区段的承导布置争议

对于直链形悬挂方式中的曲线区段, 无论是设计院在绘制接触网安装图纸时, 还是在施工单位编写腕臂计算软件时, 均会按照承力索与导线的连线垂直于水平面的方式进行编制。在各大铁路院校的教材当中也均定义为承导连线垂直于水平面, 但在铁道部文件铁运[2007]69号《接触网运行检修规程》第五章第60条当中却明确指出:直链型悬挂, 位于接触线正上方。曲线区段承力索与接触线之间的连线垂直于轨面连线。

在实际现场, 对于一些改造工程、过渡工程则会出现两种均存在的现象, 施工、运营各执一词, 各有依据。

2.2.1 定位点受力分析

定位点受力分为垂直分力和水平分力, 以下仅为有争议的曲线区段的受力分析。

对于承导连线垂直于水平面, 定位器在定位点所受垂直分力的组成部分为:定位线夹自重、定位器所受重力的一半、定位点两侧吊弦之间由于高差引起的的小部分接触线的重力;水平分力的组成部分为:线索张力在两侧拉出值不同的情况下引起的水平分力、曲线区段定位器因接触线折线布置受到的指向曲线内侧的水平分力。

对于承导连线垂直于轨面, 其定位点垂直分力与前者一致, 但水平分力上除了前者两种之外, 还存在接触线自重的水平分力。由于存在外轨超高, 承力索通过吊弦承载接触线的重量会产生一定的角度 (可由外轨超高和轨距计算求得) , 图2当中的吊弦承载力F可划分为垂直分力F1和水平分力F2, F1即为定位点两侧接触线自重的一半, 定位器所受的水平分力Fj=F2。假设跨距均为50m, 超高50mm, 接触线自重参考表1取1.35kg/m, 通过计算可得Fj≈23N, 对定位器的受力有一定的影响。

2.2.2 接触线磨耗分析

在曲线段当承导连线垂直于水平面时, 由于受电弓滑板与水平面存在一定夹角, 接触线会产生一定的偏磨, 承导连线垂直于轨面则无此问题。但根据理论计算和现场运营经验, 夹角不大于18°的情况下, 仍然可以保证局部磨耗达到20%也不会打弓。而我国规定的曲线轨道最大外轨超高不大于150mm, 也就说夹角不会大于12°, 因此承导连线垂直于水平面对于接触线的偏磨影响可以忽略不计。

2.2.3 腕臂及定位结构分析

以曲外正定位支柱为例, 当承导连线垂直于水平面时, 不考虑支柱斜率及棒瓷底座等扣料, 平腕臂上承力索座位置只依据接触线的偏移值即可, 平腕臂长度=限界-拉出值+偏移值+腕臂露头, 给定以上参数 (定位器长度以1100mm计算) , 一般计算结果当中定位器的定位支座至定位管定位环的距离为200-400mm范围内, 很方便拉出值的后续调整。

当承导连线垂直于轨面时, 平腕臂上承力索座位置须依据承力索的偏移值, 此时, 定位管定位环会随着斜腕臂向曲内偏移, 定位器的定位支座则需向定位管根部调整, 如果调整至根部没有到位, 只能选择更短的定位器, 而选用短定位器则有可能导致定位器坡度过大, 影响弓网状态。

3 结论与建议

我国在悬挂类型选择中基本趋于设计时速300km/h以下的采用简单链形悬挂, 300km/h以上的采用弹性链形悬挂, 但并非必须这样设计, 对于新建线路接触网悬挂方式的选择, 应遵循够用就好、简单可靠、注重弓网状态的原则。

高铁发展迅速, 铁路技术日新月异, 虽然各铁路局针对高铁接触网维护制订了一些实施细则, 但《接触网运行检修规程》一直沿用铁道部文件铁运[2007]69号文件, 中国铁路总公司应结合设计指导和现场实际运营经验尽快修订规程, 明确直链形悬挂承导连线垂直于水平面的定义, 为接触网检修做到有据可依, 保障铁路供电的安全运营。

摘要：比较目前国内普速与高铁不同方式的直链形悬挂, 对直链形悬挂在曲线区段的承导布置有争议的地方进行分析, 并对铁路运营部门的接触网检修提出建议。

关键词：接触网,悬挂方式,直链形悬挂

参考文献

[1]吉鹏霄.电气化铁路接触网[M].北京:化学工业出版社, 2011.

有关接触网悬挂施工技术研究篇4

接触网作为与高铁运营中最主要的架空设备, 它的工作环境相对比较恶劣, 并且没有任何备用设备, 属于整个牵引供电系统中最薄弱的环节之一。就接触网而言, 悬挂类型是设计和施工中十分重要的参数, 接触网对悬挂类型提出的最基本要求是寿命长、少维护、少维修、良好的受流质量、高性价比。当前, 国内外最为长常用的接触网悬挂类型主要有以下三种:

1.1 复链型悬挂

日本是应用这种类型的悬挂接触网最早的国家, 其在1964修建东京至新大阪铁路时便应用这种方式对接触网进行悬挂。一直到20世纪90年代以前, 日本都始终在使用这种悬挂类型。但是由于这种类型的悬挂接触网, 结构过于复杂, 零部件也相对较多, 并且前期投入的一次性成本十分之高, 再加上运营维修费用昂贵, 一旦发生事故抢修难度大, 从而使得这种悬挂类型的接触网并未得到普及。

1.2 弹性链型悬挂

德国大部分高铁基本上采用的都是这种悬挂方式对接触网进行悬挂。其主要凭借的是弹性吊索进行悬挂, 而吊索的设计需要十分精确的计算, 并且对于施工技术的要求也相对较高, 这就导致了调整工作非常困难, 而且也为检测带来了一定的难度。同时由于弹性吊索自身的张力和长度都会随外界温度变化而发生改变, 这也在一定程度上增大了接触网变形的可能。在20世纪80年代初, 法国在修建巴黎到里昂的干线时采用该类型对接触网进行悬挂, 结果在工程投入运营的三个月中, 便发生了两次较为严重的事故, 从而知识导线被拉断, 接触网严重受损。

1.3 简单链型悬挂

虽然这种类型的悬挂方式与弓网之间的动态接触力分散性较大, 并且弹性不均匀的程度也相对较高, 致使很容易出现硬点。一旦受电弓经过该位置时, 便会因碰撞而形成火花, 这样会使导线的磨损及腐蚀情况加剧, 从而造成其使用寿命缩短。但是, 经过大量的研究及实践证明发现, 只要适当地增大接触线的张力, 并合理预留导线的驰度, 便能够使弹性不均匀度有所降低, 进而达到改善受电弓运行轨迹及受流质量的目的。该悬挂类型与上诉两种类型相比, 在受流质量方面差距较小, 但简单悬链却具有结构简单、施工便捷、维护方便、工程造价低等优点。

2 接触网悬挂施工技术及质量控制要点

2.1 接触网悬挂施工技术要点

2.1.1 打孔。

用5mm厚钢板做好底座模型, 确保4个预埋螺栓孔位置不变, 使用电锤打孔, 一次成型。如遇隧道断面, 可进行纵向位移。移动距离不超过0.25 m, 并且在相邻两跨中完成加减调整距离。

2.1.2 放线。

刚性悬挂放线需使用张力放线, 保证放出的导线不能有硬弯。导线放出后用铁线将其临时一固定在刚性梁上, 使用放线小车将涂好导电脂的导线导入刚性梁夹槽中, 随后用紧固螺栓将导线与刚性梁固定。

2.1.3 调整。

刚性悬挂何个悬挂点都有固定的位置, 因此刚性悬挂只要依次对何个悬挂定位点调整到位就可保证接触悬挂定位的准确性。调整关键是各部连接螺栓的防松动热圈必须可靠, 防止因长期振动造成螺栓的脱落。因此, 施工中尽可能降低人为因素, 利用新工具, 完善工艺流程, 竭尽全力把高质量的产品投入到试验中去。

2.2 施工质量控制要点

2.2.1 定位装置安装。

定位器是距离受电弓最近的部件之一, 其基本要求就是不阻碍受电弓的顺利通过。限位定位器具有防止因定位器抬升而造成打弓的功能, 如果限位定位器存在限位间隙过大的情况, 换言之, 定位器过度抬高坡度, 那么在电弓高速运行的状态下, 定位点便会成为硬点, 从而致使该点处的受电弓、接触线加重磨损程度;如果定位器存在限位间隙过小的情况, 也就是定位器坡度过低的情况, 那么接触线就会在正常的抬升范围内导致产生定位器限位作用, 从而加剧受电弓和接触线的磨损情况。安装定位装置时必须严格遵循设计要求, 使定位管与腕臂处于同一垂面上, 使用坡度尺对其进行测量, 确保其倾斜度、状态满足设计要求。确保限位定位器的限位间隙偏差控制在±1mm的范围内, 非限位定位器接触线高度与根部之差的偏差控制在±10mm的范围内。采用多功能测量仪对接触网的拉出值进行测量, 当列车运行时速达200km时, 确保施工偏差在±30mm的范围内, 当列车运行时速达250~350km时, 其偏差在±20mm的范围内。

2.2.2 承力索及接触线架设。

高铁专线接触要求全线接触线高度平顺, 因此接触线必须采用恒张力架设且架线过程中的架设张力偏差不得大于8%;特别是可保证接触线的平直度, 减少硬点, 满足高速专线良好弓网受流质量。接触线架设前应检查放线架的线轴直径是否与线盘的轴孔匹配, 以免间隙过大放线后产生硬弯;架线车的线盘必须采用液压制动 (如恒张力架线车) , 起锚时应缓慢地加 (减) 速, 架线过程中应匀速行驶并保持恒定, 架设张力应根据架线施工机械的性能、接触线的材质、加工制造工艺、接触线下锚设计额定张力等确定, 不得小于工厂的绕线张力, 否则容易产生硬弯。架线张力偏差不得大于8%。镁铜、锡铜导线最小架线张力不宜小于工作张力的70%。放线速度宜为3~5km/h, 并应保持匀速恒定。铜镁、铜锡合金接触线的硬度较大, 架设要求明显高于其他材质的接触线。铜和铜银合金接触线的缠卷张力约3k N, 铜镁合金接触线在工厂的缠卷张力约8~10k N。因此, 铜镁合金接触线的架设张力严禁小于8k N。架设应连续进行, 不应走走停停, 否则制动线盘时因线盘惯性易导致接触线硬弯且无法整直。设计单位在施工安装曲线图中要求所架新线必须超拉后方可按图施工, 因此施工中如何保证这些新线的初伸长一次基本出尽, 使支持装置及吊弦和补偿装配安装一次到位是施工技术的关键。根据我国的实际情况, 采用增加坠砣的超拉方法较普遍。采用坠砣超拉法时, 应在起、下锚两端同时分级加坠砣, 每次增加坠砣的重量为总重量的20%。卸载时锚段两侧起、落锚同时进行。

参考文献

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接触悬挂篇5

1. 目前高速铁路接触网道岔方案介绍

为保证正线上高速运行通过列车的受电弓在正常情况下不与交叉的岔线上的接触导线相接触, 避免正线直行列车受电弓同时触碰两支接触悬挂导线而产生硬点, 同时保证列车在低速运行时受电弓能够平滑地完成从正线接触悬挂至岔线接触悬挂的相互过渡。

1.1 道岔处侧线上接触悬挂位于正线受电弓工作范围之外。

国内电力机车受电弓广泛采用UIC608附录4a中标准宽度为1950mm的受电弓, 弓头工作宽度为1450mm, 即侧线接触悬挂距离正线受电弓中心距离大于受电弓工作范围半宽725mm。

1.2 在岔心后接触网悬挂道岔装配需避开受电弓始触区位置, 以避免在始触区内布置定位线夹和吊弦线夹。

同时保证机车从正线到岔线或从岔线至正线过渡时在岔心附近区域内, 受电弓处于最大偏移或抬升状态下始终能与导向接触线平滑接触。

基于上述设计要点及功能需求, 接触网在18号道岔处的无交叉式平面布置方案需在岔后25m左右、岔前15m左右分别设置道岔柱一处。布置类型基本可归纳为以下两类, 接触悬挂支柱位于正线侧、接触悬挂装置位于岔线侧, 具体布置见图1、2。

2. 隧道内接触网道岔布置存在的问题分析

对于隧道内, 接触网渡线处的道岔平面布置, 接触悬挂位于正线侧和接触悬挂位于岔线侧布置可视为隧道中部悬挂和隧道线路两侧悬挂, 但两种悬挂方案都会受到隧道净空限制, 具体限制因素主要有以下几点:

(1) 隧道中部悬挂时, 左线岔前、岔后道岔装配需同时考虑装配结构对左线的限界大小, 同时支撑结构不得侵入右线的建筑限界内。

(2) 18号道岔岔后25m处, 正线与渡线线间距为1390mm左右, 此处接触网道岔装配若要满足距另一侧正线的建筑限界1770mm以上, 并考虑支持结构尺寸, 隧道内线间距为4.6m时, 道岔处岔线悬挂支安装限界将不足1300mm, 普通三角腕臂结构无法实现该限界内的安装。

(3) 接触网支持结构设于隧道两侧时, 根据下图隧道断面可知, 两线外侧由于隧道弧形衬砌轮廓, 净空随侧面限界的增大而急剧减小, 在距离线路中心2.0m时, 导高以上净空不足600mm。

根据隧道内道岔装配布置受限因素, 本文将分别针对各处安装, 比选腕臂安装位置、腕臂结构形式。

3. 隧道内接触网各处道岔装配方案研究

3.1 岔前道岔柱的安装研究

岔前道岔柱安装处, 线间距小于150mm, 但此处为保证正线直行列车受电弓不与侧线受电弓接触, 侧线接触悬挂距离正线线路中心距离一般不宜小于1100mm (考虑受电弓偏移至极限位置) 。

正线支悬挂:正线支悬挂设计定位环底座需考虑距侧线受电弓距离, 避免侧线列车受电弓与定位环碰触, 一般可通过加长定位器或增大拉出值实现。此处线间距按小于150mm时, 正线支悬挂拉出值按400mm设计, 普通定位器即可满足安装要求。

侧线支悬挂:侧线支悬挂需满足距正线距离大于1100mm, 隧道内采用线间设吊柱形式安装时, 对于正线4.6m线间距线路, 为保证吊柱距另一侧正线的距离, 侧线支装配的侧面限界仅为1.5m左右, 采用反定位安装时可以实现, 此时侧线定位环位于正线上方, 需考虑定位环距正线通行受电弓的安全距离, 所以采用了特性定位器, 抬高定位环高度, 保证正线列车手电弓振动至极限位置时不与该定位装置发生碰触, 具体见下图:

本工程为了保证正馈线与各线承力索间的绝缘距离, 正线与侧线采用了等高设计, 由于无交叉道岔布置中两支悬挂不存在相互交叉, 立面等高不会引起导线相互磨耗。

3.2 岔后道岔柱的装配研究

设计思路从两个方面着手:选用特型适用小净空的腕臂结构和腕臂下底座抬高在竖直方向上避开受电弓包络线范围。

3.2.1 弓形腕臂结构

正线支悬挂:采用进口原型产品时, 本线隧道断面需加宽约300mm, 对腕臂结构稍作调整后, 可满足本线断面安装需求。其结构简单, 对净空要求相对较小, 在我国石铁路中已采用, 但改变原型产品后对备品备件及零件更换带来困难。

侧线支悬挂:弓形腕臂优点在于适用小限界, 但缺点是结构受力限制, 不适用大限界, 所以对于靠近隧道中心的侧线支悬挂, 采用弓形腕臂安装在隧道两侧时限界过大, 不适用弓形腕臂。

3.2.2 三角腕臂结构

正线支悬挂:上下腕臂底座高度同时抬高200mm后, 将定位管低头安装, 采用普通矩形定位器即可满足安装要求。当需要考虑平腕臂距正馈线间的绝缘距离要求时, 可将平腕臂低头安装, 此时装配结构可满足各种绝缘及限界要求。

侧线支悬挂:侧线支悬挂设计按照本文上述思路, 首先抬高下底座, 并采用特性定位器抬高定位环高度, 但会遇到侧线支悬挂腕臂装置或导线距离正馈线悬挂绝缘距离不足的问题。由于采用无交叉道岔布置, 所以正线导线和侧线导线除转换下锚时不存在交叉跨越, 所以可将侧线承力索与正线承力索在此处装配按等高设计或将承力索座倒挂安装。

结合上述各支腕臂系统的安装方案研究, 岔后道岔柱的腕臂安装侧线支需采用三角腕臂结构, 正线支可采用整体腕臂或三角腕臂结构, 此处安装正、侧线装配叠加后两种方案示意图如图4。

考虑采用整体腕臂时需增大隧道衬砌断面或修改原型产品, 综合考虑工程实施过程中对站前施工的影响及接触网运营维护的便利性, 推荐正线支安装采用三角腕臂结构。该悬挂方案既满足了对正、侧线定位安装要求, 又避免了隧道断面的局部加大需要, 同时通过承力索座倒装, 也解决了正馈线与侧线承力索间的绝缘距离问题, 能够满足工程实施的需要。

4. 结语

接触悬挂篇6

1 刚性悬挂接触网特点

1.1 结构简单、施工方便、造价低

刚性悬挂汇流排量大,其下嵌入传统柔性悬挂接触导线后,即等同于柔性悬挂承力索、接触导线和架空馈电线的作用,因此刚性悬挂的结构形式相对于传统的柔性悬挂接触网来讲简单、紧凑方便。施工中用铝合金汇流排代替了铜馈线、铜承力索,节省了大量的铜金属,投资比柔性悬挂低,同时地铁隧道所用弹性支座基本是德国西门子产品,价高且供货周期长,而汇流排基本实现国产化。

1.2 安全可靠、易于维护

1)刚性悬挂接触网处于无张力自然悬挂状态,它依靠铝合金汇流排的刚性来保持接触导线的位置恒定,不像柔性悬挂设置重力下锚张力装置,悬挂结构变得更加简单,节约了有限的隧道空间,且对土建结构的承力要求较柔性悬挂小,系统的安全性及稳定性均较柔性悬挂好。

2)由于刚性悬挂接触网不存在张力作用,完全消除了突发断线之忧。而且,所有刚性悬挂提高了运营的安全可靠性,同时也增强了系统的可维护性,使维护变得更容易。

3)刚性悬挂接触网的安全可靠性决定了其正式投入运行后,日常维护和事故抢修工作量比柔性接触系统要少得多,事故平均恢复时间较柔性悬挂短得多,能最大限度地保证正常的运营。

1.3 形式特殊、要求较高

刚性悬挂采用硬质铝合金材质,施工过程中的小失误都可能造成永久性缺陷,造成汇流排永久变形,有可能在锚段中间形成无法修正的缺陷,它不可能像柔性悬挂那样可以通过系统本身的匹配关系进行弥补。

1.4 灵活方便、性能优良

刚性接触网可根据需要,在特殊的地方设计为可移动的形式。如在地铁车辆段检修库、隧道段人防门、防淹门等地方,在需要检修或关闭人防门、防淹门时移去上部刚性悬挂,待检修完成或打开人防门、防淹门后再移回这部分刚性悬挂,恢复正常工作状态,这一特点的优越性显而易见。

由于城轨交通接触网采用1 500 V直流供电方式,它具有低电压、大电流的特点,取流尽量均衡。刚性悬挂接触网经过细心调整,机车受电弓作用在通过刚性悬挂关节时可以完全消除拉弧现象,可以有效地防止因机车通过关节时拉弧引起的对接触导线的损伤,而这一点在柔性悬挂接触网系统中几乎是不能实现的。

1.5 主要缺点

刚性接触网安装精度要求高,轨道稳定性要求高,列车速度一般低于柔性悬挂。

2 刚性悬挂的施工方法

2.1 施工测量

2.1.1 起测点的确定

在进行刚性接触悬挂施工测量前,应先确定起测点,然后再进行纵向、横向测量。测量起点的选择原则是:测量工作可从已铺设标准轨道的任一车站或区间内开始,测量长度应为1个以上的刚性悬挂段;也可从刚性悬挂段锚段关节的第1个定位点开始;有绝缘锚段关节区段应从绝缘关节处开始起测。

2.1.2 纵向测量

实施纵向测量前,应复核各车站和区间的长度及不同隧道接口、隧道曲线段、道岔处等地点的实际里程是否与设计图纸相符。测量时应采用钢卷尺进行测量,曲线段应沿外轨测量。每个定位点的跨距应按设计跨距测量定位。

2.1.3 横向测量

由于刚性悬挂的安装精度要求高,因此测量时应使用激光定位测量仪,以确保定测精度。横向测量要首先确认受电弓中心的位置,然后再确定悬挂点的位置。一般直线上各定位底座中心线垂直于轨道线路中心线上;曲线垂直于此点在线路中心线的切线上。

2.1.4 打孔及螺栓安装

在打孔作业中,为了保证位置的准确性,一般要使用特制模具,套模钻孔,孔的深度和直径要符合设计要求。固定胀锚螺栓、化学锚栓时要严格按设计要求和产品说明书的规定执行,而且要按设计规定时间和检测标准进行拉力测试。锚栓安装需依照计算数据进行。

2.2 支持结构的安装

2.2.1 悬挂及定位装置安装

悬挂及定位装置安装前应对每个悬挂及定位装置的类型进行复核,然后将悬挂及定位装置按设计要求进行安装。并根据悬挂点接触线的设计高度,计算出悬吊槽钢底部高度,并将悬吊槽钢调整到与轨面连线平行的位置。

2.2.2 汇流排安装

汇流排安装前,应复核整个刚性锚段的长度, 根据温度变化量预留两端伸缩量,计算出汇流排总长度,并合理布置短汇流排的安装位置。汇流排可以从锚段关节第一定位处开始向另一端安装,一般应从直线端向曲线端安装。有分段绝缘器的刚性区段,宜从分段绝缘器处向两端安装汇流排。先在安装起点的第1个定位点处安装终端汇流排,再依次进行安装其他汇流排。

2.2.3 刚柔过渡段的安装

刚性悬挂接触网与柔性接触网之间的刚柔过渡区段,根据设计要求的不同,一般采用切槽汇流排贯通式或关节式的刚柔过渡方法。刚柔过渡区段应设在直线平坡区段,不宜设在曲线区段和坡度区段。刚柔过渡段接触线高度应等高,不宜在刚柔过渡段中进行导高坡度变化的布置。

2.2.4 接触导线架设安装

1)在放线开始侧的终端汇流排前2 m～3 m处的隧道拱顶上,安装一个临时锚固底座固定接触线。2)作业人员在架线小车前用油脂泵将接触线两边沟槽内均匀涂入导电油脂。3)在刚性悬挂接触线架设的始端,安装并调整好架线小车。4)架线车组架线接触线时,一般行驶速度不大于5 km/h,架设接触线时的初始张力一般以1.0 kN～1.5 kN为宜。在架线小车后,应设专人仔细检查接触线嵌入状况。如发现接触线嵌入不到位,及时通知施工负责人停车。5)当接触线架设至锚段的末端时,在架线小车到达弯曲端前,架线车组停车,人工拉动架线小车,把接触线导入弯曲端。全部导入后,按设计要求预留接触线余量后,用钢锯锯断接触线并用扭矩扳手紧固弯曲头处螺栓至规定力矩,最后向上弯曲导线。6)返回始端,按设计要求预留接触线余量后, 用钢锯锯断接触线并用扭矩扳手紧固弯曲头处螺栓至规定力矩,最后向上弯曲导线。在终端汇流排前临时锚固底座处,拆除该处临时锚固装置。

2.2.5 调整

1) 刚性悬挂调整的技术要求:

a.接触线高度应符合设计要求,允许施工误差为±5 mm,设计高度变化时,其坡度变化应不大于0.2%。b.接触线拉出值应符合设计拉出值,允许施工误差为±10 mm。c.导线工作面调整:垂直悬吊定位通过调节悬吊槽钢平行于轨面,使导线工作面平行于两轨面连线(导线与汇流排垂直中心线调至与两轨面连线垂直),避免接触线发生偏磨现象。

2)锚段关节调整。

绝缘锚段关节两定位点间距应符合设计要求, 以受电弓中心线为中心向两边对称分布。绝缘关节处两汇流排间距应符合设计标准,并应保证两汇流排的绝缘距离。非绝缘关节两汇流排间距越小,受电弓过渡状态越好。

3)道岔和交叉渡线处过渡调整。

在道岔处,正线上两汇流排同时接触点一般应位于受电弓中心两边分布。始触点处两接触导线应完全等高,受电弓过渡平稳,始触点后至岔尖方向,渡线导线渐渐抬高至高于正线5 mm～10 mm。保证列车在正线运行时不会碰触渡线的导线。始触点至渡线端,渡线导线与正线导线等高,逐渐抬高至稍高于正线导高的位置。

3结语

接触悬挂篇7

1.1 国外刚性悬挂接触网的发展及研究情况

1956年,日本都市交通审议会制定“今后建设地下高速铁道时,应贯彻同市郊电气化铁道直通运行”的基本方针之后,便着手开发一种安装在隧道顶部的架空三轨式接触网。

1961年,日本营团地铁日比谷线采用了“T”型刚性悬挂接触网系统作为接触网悬挂形式。1974年以后,日本修建的地铁绝大多数均采用刚性悬挂接触网。

1983年,在法国巴黎RATPA线,刚性接触悬挂主要型式之一—“π”型刚性接触悬挂系统成功应用。

1986年,瑞士和法国共同研制的刚性接触网在苏黎世隧道开始运行,从而使人们认识到刚性接触网的优点。

20世纪90年代初,韩国汉城地铁已大量使用日式和欧式刚性接触网,系统运营速度已达到110 km/h,经验证,接触网维修量小,运行正常。

2004年,奥地利Sittenberg隧道刚性悬挂接触网试验速度达260 km/h,运行速度达200 km/h。

1.2 我国刚性悬挂接触网的发展及应用情况

1999年6月,广州地铁1号线坑口站—花地湾站建成约135 m的“π”型铝合金汇流排刚性悬挂接触网试验段,是我国第一条刚性接触网试验示范段。

2003年6月,广州地铁2号线正式对外运营,是国内首次采用架空刚性悬挂技术的地铁线路,整个系统的良好性能表现,为刚性悬挂架空接触网安装形式在我国轨道交通领域的广泛推广应用打下了坚实基础。

随着我国城市轨道交通的蓬勃发展,城市轨道交通接触网悬挂方式的选择更多倾向于刚性接触网方式,应用也日趋广泛、成熟,如上海轨道交通9号线、8号线、6号线,广州地铁2号线、3号线,成都地铁1号线,沈阳地铁1号线,南京地铁南北线工程都采用刚性悬挂接触网,并已投入运营。目前,正在建设的上海轨道交通11号线、10号线,南京地铁2号线,深圳地铁4号线,成都地铁2号线,西安、郑州、长沙、宁波、苏州、重庆、天津等地铁都采用了刚性悬挂接触网。

研究表明,刚性悬挂不但可在城市轨道交通中应用,而且在铁路系统电气化铁道改造中也有应用价值。既有线路电气化扩能工程、净空受限的隧道接触网悬挂方式也更多选择了刚性接触网方式。如宝兰复线新东岗隧道、焦柳铁路石怀线电气化扩能工程、新建兰武二线乌鞘岭隧道等工程中,刚性接触网悬挂均得到良好应用。

2 刚性悬挂接触网与城市轨道交通牵引供电系统

2.1 刚性悬挂接触网的主要特点

刚性悬挂接触网是一种区别于传统柔性接触网的供电方式,分为“T”型和“π”型2种安装方式。“T”型汇流排载流截面大,减少电阻40%以上,无须辅助馈电线,因此结构简单紧凑(见图1)。“π”型汇流排靠自身夹持接触线,自重较轻,成本较低,结构更为合理,便于安装和维修(见图2,图3)。刚性悬挂的跨距较小,且与运行速度有密切关系。根据试验和运行经验,“π”型刚性接触悬挂PAC110型汇流排跨距d、驰度f与速度v的对应关系见图4和表1。

2.2 城市轨道交通牵引供电系统

城市轨道交通牵引供电系统由牵引变电所和接触网系统组成,牵引变电所将三相高压交流电转换成适合电力机车应用的低压直流电;馈电线再将牵引变电所的直流电送到牵引网上,电力机车通过受流器与牵引网的直接接触获得电能。牵引网有接触网和接触轨2种形式。

3 刚性悬挂接触网在城轨交通牵引供电系统中的应用

刚性悬挂接触网的开发应用至今已有100多年的历史。经过10多个国家40多条地铁的运营及设计上的不断改进,刚性悬挂接触网已日臻完善。通过与柔性悬挂接触网进行比较,从结构合理性、运行可靠性、自身优缺点、常见问题及解决办法等方面,具体说明刚性悬挂接触网在城市轨道交通牵引供电系统中的应用情况。

3.1 刚性悬挂接触网结构的合理性

“π”型刚性接触悬挂由悬挂定位装置、绝缘子、PAC110型汇流排、接触线等组成,无需辅助馈电线,结构简单、紧凑、合理。在汇流排夹口的弹性作用下,铜接触线的安装无需螺栓,安装和维修更换极为方便。柔性接触悬挂一般由承力索和接触线组成,需要较大的恒定张力,支持装置为弓形腕臂或直腕臂。为适应地铁较大电流需求,柔性悬挂一般还需悬挂3~4根辅助馈电线。

(1)刚性接触悬挂无张力,结构简单、锚段关节处无需重力式补偿装置下锚,可不考虑受流时导线的抬升、接触线的振动及柔性悬挂结构高度占用的空间,隧道净空高度可降低50~100 mm,不存在通过长大区间实施困难的情况。而柔性悬挂中接触线、承力索以张力架设,其锚段长度一般为1 500 m,在改进棘轮补偿装置的坠砣材质和对锚段进行合理划分后,其锚段长度最大可达1 700 m。如果柔性悬挂需要在区间内采用重力式棘轮补偿装置下锚,需在圆形隧道和马蹄形隧道内预留下锚装置的安装空间,对土建工程的影响较大,而且仅在马蹄形暗挖区间具有实施条件,在圆形隧道内进行空间预留实施非常困难。

(2)在隧道内交叉渡线、渡线、折返线等处,刚性悬挂接触网充分显示出其无张力布置的优越性,采用锚段关节过渡,无需任何补偿装置,不需额外增加隧道空间,结构简单,实施便利。而柔性悬挂线网布置复杂,渡线接触网小锚段在线路道岔处附近,一端采用重力式补偿装置,一端采用无补偿装置。采用重力式补偿装置的一端占用土建空间较大,甚至需要土建进行预留暗挖,接触网结构复杂,同时与其他专业管线相互干扰多。

(3)由于分段绝缘器上安装了密闭开关,电火花减少。运行实践表明,列车很容易达到80 km/h也不会产生电火花。而且,运营速度达到110 km/h也没有产生电火花问题。

3.2 刚性悬挂接触网运行的可靠性

由于刚性接触悬挂无补偿张力,且不存在汇流排断裂或接触线断线的可能,从而避免了柔性悬挂的钻弓、烧融、不均匀磨耗、高温软化、线材缺陷及弓网故障等各种原因造成的断线事故。因此,刚性悬挂的故障一般只是点故障,故障范围很小。另外,接触导线不受轴向张力影响,不存在断线之忧,接触导线的允许磨耗截面是柔性悬挂的2倍,理论主接触线允许磨耗至汇流排夹口边缘,只要保证受电弓与汇流排不接触即可。

(1)柔性悬挂中接触线需施加张力,存在断线的可能,一旦发生故障,可能会涉及一个锚段;一时难以恢复,故障恢复时间较长。架空柔性悬挂接触网带张力,承力索为14 k N,两根接触线为22 k N,发生故障时对隧道内其他管线存在相互干扰;尤其是拆卸一个锚段长度的柔性悬挂接触网,实施的复杂程度相对较大。首先必须在锚段两端进行卸载,然后逐个悬挂点拆卸,如卸载不彻底,有可能崩断接触线及承力索,造成绝缘子断裂等,从而扩大故障范围。

(2)刚性悬挂接触线无张力,且无断线之忧,发生故障时与隧道内其他管线基本不存在干扰。尤其是更换刚性悬挂接触网的接触线时,由于刚性悬挂结构的便利性,接触线可以一段一段地进行更换,无张力,从而赢得了抢修时间,大大缩短了故障恢复时间。

(3)刚性悬挂跨距小,使用中移动量小、变形量小,带电部件发生对地短路故障的概率小。

(4)刚性悬挂在轻微损坏情况下,车辆可继续低速运行。

(5)暗挖区段隧道结构有渗水、漏水现象,刚性悬挂接触网汇流排取代了承力索和馈线,水滴在刚性悬挂上时可安装防雨罩加以防护。因水中含有化学物质,水滴在柔性悬挂接触网上时,产生腐蚀后易发生断股(承力索、馈线都是多股硬铜绞线材料并带有张力),严重时导致断线塌网事故。

3.3 刚性悬挂接触网的优点

(1)刚性悬挂对隧道净空要求低。在隧道中安装对空间的需求很小,汇流排本身(包括接触线)仅需要110 mm空间,加上支撑装置和电气安全距离(DC 1 500 V),从汇流排的接触面到隧道顶部也只需要300 mm。因此可减小隧道的净空。

(2)不破坏隧道的防水层。刚性悬挂预埋螺栓打孔深度较浅(M16后切底螺栓为125 mm,M20化学螺栓为170 mm),可有效保护隧道的防水层不被破坏。

(3)结构简单。柔性接触网由许多部分和零部件组成,常使用双承力索和双接触线后,仍需增加3~4根150 mm2的辅助馈线,结构复杂;而刚性接触网所需部件很少,汇流排仅承受自重,不需额外机械张力支持及沿线路布置众多锚固支架,结构得到优化。因刚性悬挂接触网的结构特点,导线根本不可能出现硬弯。

(4)便于安装和维修。刚性悬挂相对柔性悬挂而言,前者为固态,后者为动态,因此刚性悬挂调整从理论讲可一次做到标准尺寸,因此降低了施工作业的强度,且运营后维修量很小。

(5)横截面载流量大,改善了受电弓的受流条件。汇流排的载流量相当于1 200~1 500 mm2的铜导线,对采用低电压(DC 750 V或DC 1 500 V)的城市地铁而言,即使列车开行间隔很短(2 min),也不需额外增加辅助馈线来减小接触网电压降。由柔性悬挂的点控制导线改为刚性悬挂的面控制导线,增大了截面载流量。

(6)延长接触网维护周期。对城市轨道交通而言,运输密度大、间隔小,在夜间停运很短时间内进行定期检修比较困难。维修工作的不均衡造成劳动力组织的困难与浪费。刚性悬挂接触网可放宽导线的磨耗量超过25%的换线要求,有效提高接触导线的使用寿命,使接触线使用寿命延长2倍以上,也不会出现接触网断线的潜在事故危险,因而不必担心接触线过度磨损而导致断线,延长隧道中接触网维修周期。

(7)可靠性高。刚性悬挂比柔性悬挂在结构方式上加强了稳固性,受温度、张力及其他因素影响大大降低,汇流排的形状类似散热器,显著改善散热效果。这种散热效果和无张力可以防止汇流排和接触线过热,无需担心线路繁忙以及线网短路和断线的威胁。汇流排的运行简单,极大地保证了接触网系统的可靠性。

(8)国产化程度高,易于推广应用。到目前为止,刚性悬挂接触网的国产化已经达到95%以上,除膨胀元件、刚柔过渡元件、刚性分段绝缘器和架线小车等少数部件和专用工具的生产制造技术和工艺有待研究提高外,其他部件均能在国内自主制造,且运行性能良好。

(9)成本费用低,节约投资。从我国目前技术看,刚性悬挂条公里指标为100余万元,而柔性悬挂条公里指标为30万~40万元。虽然刚性接触网的工程投资比柔性高,但所需土建投资费用大量减少(1 500 V刚性接触网所需隧道净空要比柔性低出50~100 mm),维修费和事故直接损失费降低,从长远利益分析,采用刚性接触网有很大优势,成本费用节省是显而易见的。

3.4 刚性悬挂接触网的缺点

(1)对线路的稳定性要求较高,隧道中最好采用整体道床。

(2)制造、测量和安装工作的精确度要求非常高,必须采用更先进的测量仪器、专用安装工具、检测仪器,以及检测、试验手段,对现场操作人员和技术装备要求较高。既有设备性能不能满足刚性悬挂的施工和维护要求,还有待完善和提高。

(3)国内尚无完整的刚性悬挂接触网施工技术规范、质量验收规范和维护、检修标准,经验不足。

(4)“π”型刚性悬挂接触网弹性很小,受电弓与接触线为刚性接触,目前不适应260 km/h以上的高速运行要求。

3.5 常见问题及解决办法

(1)个别区段接触线磨耗量偏大。解决办法:一方面进行结构性优化,适当增加这些区段的弹性;另一方面提高受电弓的稳定性和追随特性。

(2)受电弓碳滑板磨耗不均匀。解决办法:将该线锚段的布置调整成“近似全正弦波”形布置,可改善受电弓碳滑板磨耗不均匀问题。

(3)锚段关节的拉弧问题。解决办法:把关节起始过渡处的非工作支比工作支抬高2~4 mm时,受电弓过渡最为良好,产生火花的现象也最少。

(4)中心锚结处的负弛度问题。解决办法:把中锚安装位置移至锚段中间附近的定位点处,采用在定位点两边的汇流排上各装设一个中锚线夹和拉杆的方法。

(5)汇流排中间接头螺栓的松动问题。解决办法:抬高两汇流排端头,使汇流排下沿夹导线侧对齐密贴、汇流排上平面保持0.5~1.5 mm的间隙,然后用力矩扳手调整,能有效减少类似情况的出现。

4 结束语