地铁接触轨设备病害分析与整治

梁添富，李金龙，李帅标，武建旺，李 闯

（北京市轨道交通运营管理有限公司，北京 102488）

0 引言

接触轨是将电能传输到地铁和城市轨道交通系统电力牵引车辆的装置。钢铝复合接触轨因其传输电流大、重量轻、安装方便而得到广泛应用。由于高架段接触轨设备受温度影响较大，故存在的病害也较多。本文从轨道线路专业维养接触轨的角度出发，针对高架线钢铝复合上接触轨出现的常见病害进行了分析并提出了预防整治措施，对提高列车的行车安全性、延长设备使用寿命，为接触轨的养护维修提供的依据和参考。

1 弯头拉弧及异常磨耗原因分析及整治

（1）接触轨弯头施工安装时忽视了弯头处的顺坡水平，是造成拉弧及异常磨耗的根本原因。接触轨水平指接触轨（面）中轴线与轨面连线中垂线的垂直（水平）距离，为保证端部弯头具有良好的自熄弧特性，每一处弯头的端部都经过预弯，形成一定的坡度。以北京地铁燕房线为例，由于端部弯头坡度高速弯头1∶50，低速弯头1∶30，所以低速弯头存在拉弧及磨耗情况较多。通过燕房线车辆段110 个低速弯头检查发现，低速弯头拉弧情况主要存在于距弯头接头夹板1600～2300 mm 范围内。通过现场检查数据发现距接头1650～3250 mm 处的水平变化较大，接触轨定位的工作高度会直接导致拉弧现象。拉弧主要发生在列车受流器与端部弯头接触或脱离的运动瞬间，其形成的主要原因是弯头各部位顺坡水平变化过大。由于弯头各点位水平不同，普通接触轨尺无法测量，需要使用专用的分弯头检查尺进行测量。在建设施工时，往往忽视了该位置的水平，造成水平超限严重，所以新线验收时必须将弯头的几何尺寸作为重点检查项目。

整治措施是根据设计图纸计算接触轨弯头各部位的顺坡水平，施工及养护单位应利用定制接触轨弯头尺对弯头处水平进行测量，按照计算的正确顺坡水平，对超限处进行调整，确保接触轨水平符合设计及相关规范要求。

（2）触轨绝缘支座跨距不符合要求。《城市轨道交通接触轨供电系统技术规范》规定接触轨支撑点跨距不宜大于5 m，北京地铁燕房线接触轨支撑点设计最大跨距不得大于4.6 m，且在道岔、膨胀接头、弯头处应适当减小。但在施工时，有道岔、弯头处未按照设计要求适当减小跨距，导致弯头水平顺坡率不能满足设计要求，调整接触轨弯头处几何尺寸时只能调整支座处位置。如果跨距过大会导致弯头中部下垂，进而加大接触轨弯头中部拉弧的可能性，调整时由于支撑点跨距过大会导致该处超限无法整改。

整治措施是合理增加接触轨绝缘支座、减小支座跨距，保证各部位顺坡率满足要求。引导集电靴平滑接触导电轨，减少集电靴“离开”时产生电弧和“临触”时产生较大的冲击。建议在设计阶段将支座的跨距根据现场条件进行详细标明，指导施工单位严格按图施工，从源头上杜绝此类原因造成的病害，降低后期养护维修成本。

（3）调整接触轨弯头几何尺寸调整时未统筹考虑。在整治接触轨几何尺寸超限时，个别人员经验不足，只调整单点支座处几何尺寸超限，未全面考虑弯头其他部位几何尺寸，导致弯头存在连续差过大的情况。如果弯头支座水平连续差较大，则会造成接触轨中部或其他薄弱部位拱起，加剧接触轨中部拱起部位的磨耗值，故调整时必须对弯头处根据各部位几何尺寸计算表进行全面调整，确保接触轨平顺、无死点、无硬弯。

2 膨胀接头异常磨耗原因分析及整治

（1）高架接触轨每隔75 m 设置1 组膨胀接头。根据接触轨热胀冷缩计算公式估算，设接触轨所处环境的极限最高温度为tmax，极限最低温度为tmin，接触轨的热膨胀系数为α，标准锚段长度L，在极限环境温度时的变化量为ΔL，则ΔL=α（tmax-tmin）L（设计时取tmax为42.6 ℃，tmin为-27.4 ℃）。北京地铁燕房线接触轨设计给出接触轨的膨胀系数（线胀系数）为不大于20.16×10-6℃-1，根据质量监督检验中心的检验报告，实际膨胀系数为17.2×10-6℃-1。将最大膨胀系数20.16×10-6℃-1代入公式，可以得出每个锚段长度在极限环境温度时的极限变化量ΔL 为105.8 mm，小于两个锚段间的膨胀接头补偿余量200 mm，故200 mm 补偿量完全能够满足要求。而目前存在个别膨胀接头存在夏季顶死，冬季伸缩量不足等问题，其主要原因是施工时未严格按照设计温度要求预留膨胀接头间隙。

整治方法是根据设计温度要求，计算标准的膨胀接头间隙，并与现场实际间隙值对比，检查其是否在标准范围内。如果不在标准范围内，应根据单点膨胀接头间隙超标情况，现场查看前后膨胀接头是否有余量可调整。如果无法直接调整，则必须通过插入接触轨的方式进行调整。如果膨胀接头间隙成段偏大，则可以通过窜动接触轨的方式成段调整，成段调整后通过插入接触轨的方式进行处理。所以在建设过程中一定要由熟悉标准的施工负责人，严格按照要求进行施工。运营单位在接管时也要加强该方面的验收检查，防止为后期运营工作埋下隐患。

（2）膨胀接头滑块夹板螺栓扭矩不符合标准。膨胀接头共有3 条螺栓，为满足膨胀接头伸缩要求，中间螺栓扭矩标准一般要大于两侧螺栓扭矩2 倍。而维修养护作业时往往不注重螺栓扭矩，作业后不能及时对扭矩进行检测，从而使螺栓扭矩不符合标准，导致膨胀接头滑块伸缩不均匀。所以，在日常养护维修时必须利用力矩扳手对照规范及设计要求调整膨胀接头处扭矩，使其符合设计要求。

（3）膨胀接头滑块内侧处夹有异物，从而导致其无法正常伸缩。维修养护部门要根据年度检查或维修计划，对膨胀接头进行拆解检查，对膨胀接头滑块进行清理，确保无异物，防止其伸缩受影响。

（4）接触轨中心锚节安装位置及数量错误。根据设计要求在两个膨胀接头接触轨中间设置中心锚节1 对，对于大于20‰的坡度可增加1 对中心锚节。在实际施工安装中心锚节时，未将中心锚节设置在中间位置，将导致膨胀接头两侧伸缩量不一致或一侧无法伸缩。所以，必须将中心锚节调整至两膨胀接头中间位置，并在温度变化时对存在离缝或歪斜中心锚节进行调整，防止因为中心锚节导致伸缩不均匀或伸缩量不足问题。

3 冬季防护罩拉断原因分析及整治

（1）防护罩拉断的后果非常严重，如果运营期间防护罩拉断导致脱落，会造成高速行驶列车的受流器损坏，影响运营安全。防护罩拉断病害发生的时间主要集中在冬季，主要原因是由于膨胀接头间隙未按照标准值预留，在冬季温差变化的影响下，加上个别防护罩存在细微裂纹未及时更换，尤其是桥梁梁缝附近的膨胀接头，预留间隙值时未考虑受桥梁梁缝处伸缩变化影响，使冬季膨胀接头伸缩量不满足伸缩要求，导致个别薄弱位置防护罩拉断。膨胀接头预留间隙值除考虑温度影响外，还必须将梁缝变化数值进行考虑，尤其是在连续梁的梁缝处。可通过当地温差、接触轨膨胀系数并结合梁缝变化数值，对梁缝附近膨胀接头设置合理的间隙值。在设计阶段，应充分考虑梁缝变化因素，在连续梁缝处附近安装的膨胀接头应进行特殊设计，将该位置膨胀接头的伸缩量适当加大，以减少运营风险。入冬前，对存在问题的防护罩及时进行更换。

（2）防护罩搭接量不足。一是由于个别位置防护罩需要切割加工，切割时未垂直切割，导致上部搭接、侧面未搭接，形成虚搭接，造成水平与铅垂面的垂直公差较大，或搭接量不符合要求。冬季接触轨受温度变化影响，导致防护罩拉断。二是由于搭接螺栓孔处存在裂纹未及时更换，导致防护罩拉断。所以插入的防护罩搭接量必须符合设计要求，或搭接量不得少于75 mm，对搭接量不符合要求的必须及时进行更换。冬季要将防护罩列为重点检查项目，发现存在裂纹的应及时进行更换。

（3）在膨胀接头处，由于防护罩伸缩量与膨胀接头伸缩量不匹配造成防护罩断裂。一般膨胀接头有200 mm 的伸缩量、防护罩有400 mm 的伸缩量，由于安装时未考虑该因素，容易导致伸缩量不匹配。例如膨胀接头还有100 mm 的伸缩量，而防护罩仅剩余50 mm的伸缩量，导致膨胀接头伸缩时因防护罩伸缩量不足而造成拉断。所以，不论是施工过程中还是维修过程中，都必须调整膨胀接头及防护罩的伸缩量，使其相互匹配，确保伸缩量满足实际要求。

（4）日常养护维修不到位。没有整体、有计划地对防护罩螺栓进行定期复紧，导致螺栓扭矩不足，使列车运行的振动导致螺栓脱落。根据维修经验，每年应对防护罩螺栓进行全面复紧一次，确保扭矩达标，防止螺栓松动导致防护罩脱落。对复紧后的螺栓进行划线标识，确保螺栓松动脱落能够及时发现。

（5）在地铁运营中或抢修时间紧张的情况下，如果发现防护罩拉断导致脱落情况，可在拉断处临时安装1 个绝缘支架或直接将拉断防护罩拆除，以减少对运营工作的影响，待运营结束后再对其进行更换处理。

4 接触轨个别轨缝偏大原因分析及整治

（1）接触轨轨端不齐。个别地段需要通过插入端轨的方式进行联结，而切割时未垂直切割，会导致轨端不垂直，联结后存在轨端下部贴死，上部存在轨缝偏大的情况。所以接触轨切割时必须采用专用锯轨机具，切口应方正平直。如果存在切斜的情况，必须使用角磨机打磨，将轨端磨平，确保轨端紧密贴合。

（2）接触轨接头处夹板螺栓孔存在扩孔的情况。由于安装时未设置好卡具或螺栓孔距测量错误，导致螺栓无法穿入，而通过扩孔的方式进行强行安装，造成螺栓孔大于标准孔径的1～2 倍。如果螺栓扭矩不足或受温度变化的影响，容易导致轨缝偏大。一旦发现此类现象，必须通过更换接触轨的方式进行处置。

（3）钢铝复合接触轨钢铝错位。错位会造成上部钢带存在离缝，下部铝轨密贴。针对该问题，必须对错位部位进行切割，并通过插入接触轨的方式进行永久处理。

5 接触轨支座歪斜原因分析及整治

（1）中心锚节未按正确位置安装，未安装在膨胀接头中间。中心锚节不居中会导致在环境温度变化时一侧拉力过大，造成支座歪斜，所以中心锚节必须设置在两膨胀接头中间位置或设计要求位置。支座如果长期偏斜，严重时会导致支座裂纹或失效。在日常工作中，必须重视歪斜支座，及时调整安装错误或不符合设计要求的中心锚节。

（2）铺设接触轨时，锚固螺栓孔存在偏斜的情况。锚固螺栓孔偏斜会造成支座歪斜无法调整，整治方法是对锚固螺栓预埋套管，利用水钻取出，并将尼龙套管位置重新预埋，方可彻底根治该问题。

（3）车站岔区支座未按设计要求预埋尼龙套管。未设置好稳固的支座基础，会导致支座不牢固，进而造成偏斜，所以岔区接触轨支座必须按照设计要求设置稳固的支座基础。对已经开通运营而未设置稳固支座的接触轨，应纳入改造计划，增加接触轨支座稳固基础，防止支座偏斜。

（4）绝缘支座锚固失效或螺栓扭矩不达标导致支座歪斜。在日常工作中，要定期对锚固螺栓进行检查，对失效锚固螺栓采用水钻的方式取出失效尼龙套管并利用植筋胶进行锚固，定期对锚固螺栓进行复紧，并利用力矩扳手进行检测，确保扭矩达标。

6 结束语

本文对地铁接触轨常见病害产生的原因进行总结分析，并提出整改措施。地铁运营维护人员在日常的养护维修工作中，必须了解设备的变化规律，掌握设备的各项标准要求，结合季节变化合理制定设备养护维修计划，进行周期性的养护维修，才能保证设备的安全稳定运行。发现病害时，首先要根据设计图纸、标准规范等进行分析，找出病害产生的具体原因，并制定有针对性的整治计划，确保设备质量符合设计、规范的要求。并积极与设计人员沟通，提出合理化建议，促进接触轨设备的设计及维养水平不断提升。