刚性接触网可断开式接头装置改进研究

贾琨++赵帅帅

摘 要：分析接触网可断开式接头装置作为新应用在推广中存在的问题，收集实际运行过程中的数据参数，总结分析故障产生的规律，提出解决结构硬点、不均匀磨耗、电化学腐蚀等诸问题的研究方向。并组织实施现场试验，并通过大量实验数据总结出经验，为目前杭州地铁1、2号线已安装的接头装置的技术改造提供方案。并指导生产厂家采用新型可断开接头装置结构替换原结构设计，作为实用新型改进淘汰原产品设计。为保障地铁供电安全可靠提供了有力支持。

关键词：可断开装置 接触网硬点 电弧 改进

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（a）-0029-02

刚性接触网可断开式汇流排接头装置，属于轨道交通技术领域的新型应用发明。它解决了现有刚性接触网系统在需要关闭防淹门或人防门时：小锚段汇流排、外包接头汇流排等传统方式操作费时、费力，安全性能低等技术问题（如图1）。

当需要关闭防淹门时，通过B端电机驱动或机械滑轮联动使B接头连接段沿锚段方向水平移动，导致水平移动接头与连接段脱开，连接段在A端旋转轴的限制下垂落至A端下部，实现接触网断开。该方式即可人工就地操作，也可实现车控室远程操作。

该产品首先在杭州地铁1号线下沙西站防淹门处运行试验2000小时成功。在杭州地铁、西安地铁等穿过江、河水域两端推广使用。同其他新研发产品一样：作为一项新技术必然存在很多不足和需要改进的问题。

2013年杭州地铁1号线近江-江陵路上行区间接触网可断开式装置故障，一列行驶在近江-江陵路上行区间的列车在钱塘江江底隧道内抛锚，车上113名乘客被紧急疏散出站，同时有25列车受到事故影响，造成48分钟延误。此次设备故障影响运营，引发社会舆论对开通不满一年的杭州地铁的众多非议。各业内专家也对刚性接触网可断开式汇流排接头装置的应用提出了质疑。

为了保障已经安装的设备可靠运行，笔者组织了大量人力，对杭州1、2号线所安装的24处可断开装置进行了专题研究。

1 现场调查

对杭州1、2号线24处断开装置的运行参数分时段多次测量采集记录，结合全线路16列电客车32组受电弓的磨损情况：

因装置水平过渡不顺畅导致接触线存在的硬点，在牵引列车大取流作用下电弧灼伤情况严重，形成了电弧热效应将接触线和汇流排引弧熔融，电弧的热效应加上富含钙、铁杂质的隧道滴水介质参与，催化了铜与铝间的电化学腐蚀，导致此刚性接触网可断开式装置的损毁速度加快。

2 总结分析

结构硬点形成的电弧灼伤多数发生在接头由“1线”向“3线”增线过渡的瞬间。

在最初设计中列车受电弓高速（70 km/h）通过可断开装置，沿A端至B端方向单向行驶时的过渡顺序为：

由“A侧固定锚段接触线1根”过渡至“A侧固定锚段接触线1根+A端导滑板接触线2根”过渡至“A端导滑板接触线2根”过渡至“A端导滑板接触线2根+连接段接触线1根”过渡至“连接段接触线1根”过渡至“连接段接触线1根+B端导滑板接触线2根”过渡至“B端导滑板接触线2根”过渡至“B端导滑板接触线2根+B侧固定锚段接触线1根”过渡至“B侧固定锚段接触线1根”在不足纵向5 m的距离内，受电弓与接触网完成8次过渡：其中增线过渡4次、减线过渡4次。

经过对现场磨痕的观察，发现两侧导滑板在增线过渡区域磨耗呈现不均匀过度磨耗。结合高速情况下的弓网拉出值关系、钢轨在弯道区段存在的高差：受电弓在动态高速行驶中呈现随机不水平状态，其弓左右角高度差超过5 mm。而导滑板的接触线与固定锚段接触线、连接段接触线均处于同一导高值4040 mm。当倾斜的弓体碳滑板沿固定锚段接触线与水平方向排列的2个导滑板相遇，受电弓倾斜高度偏高的一侧会撞击到一侧导滑板。虽然两侧导滑板接触线采取了导角弯曲，但是导角弧度受导滑板长度所限制远远达不到锚段关节程度的平缓过渡角程度。因此在车速较高时必然发生不同程度的碰撞打弓情况。而受电弓通过这种撞击纠正其水平倾斜度，继续滑行。

根据当时车体速度和受电弓倾斜角程度不同造成的弓网撞击分离程度不同而变化弧光烈度，受电弓体倾角越大撞击越剧烈。

这也是观察者在轨旁记录时发现：车速较低时弧光闪络小，而车速较高时弧光闪络呈现随机性的根本原因。打弓情况的瞬时可见图3所示。

3 解决方案

由于原设计厂家受国铁分段绝缘器设计理念的影响产生局限性：设置了两侧导滑板作为过渡装置。但是由于城轨刚性接触网与国铁柔性接触网最大的不同在于刚性汇流排结构。而接触网可断开接头装置本身基于刚性接触网外包接头作为机械过渡基础，实际上汇流排本身外包部分的刚性足以满足车辆通行的冲击力，而不必刻意模仿柔性分段绝缘器设置两侧导滑板。

结合刚性接触网在维修过程中刚性接触线断线续接：凭借汇流排的夹持力直接更换小段接触线，无需额外固定的实际经验。笔者在杭州2号线江南风井下行过江隧道防淹门处，对原接触网可断开装置进行了部分改进：取消两侧导滑板，直接对接接触线，实现单线微小缝隙过渡。如图4。

预制及安装调试：由于改进后取消了导滑板结构，因此对接触线的平滑过渡提出了工艺方面的较高要求：其对接缝隙纵向控制在1 mm范围，其对接口呈倾斜角A端为70 °，B端为110 °配合。汇流排对接缝隙控制在10 mm，同样对接口呈倾斜角A端为70 °，B端为110 °配合。两者对接缝隙错位间距控制在30～50 mm范围内。

将接触线上夹持角部分打磨掉，造成汇流排夹持角对接触线的夹持效果：限制接触线向上运动、左右运动、不限制向下运动。既满足接头对抗冲击所需要的稳定夹持，又符合装置转动时路径需要。

经过多次优化改良试验，在杭州2号线江南风井下行防淹门处多次试验，现场实测记录1000列次全速通过：约800列次无弧光闪络通过，约200列次存在“前弓无弧光闪络通过，后弓微小弧光闪络通过情况”，其弧光烈度在可承受范围内。其因装置水平过渡顺畅，接触线存在的硬点明显减轻，在牵引列车大取流作用下电弧灼伤情况较改造之前有明显大幅度改善。

本改进获得业内各方专家认可。并被设备厂方定性为新一代改进型刚性接触网可断开接头装置，作为淘汰原设计产品的改进替代型。

参考文献

[1] 段虎.刚性接触网可断开式接头装置的应用研究[J].硅谷，2012（8）：88-89.

[2] 毕继红，张峰，刘峰涛.刚性悬挂接触网/受电弓系统动力分析[J].沈阳理工大学学报，2007（4）：95-98.

[3] 梅桂明，张卫华.刚性悬挂接触网动力学研究[J].铁道学报，2003（2）：25-26.endprint