单轨跨座整体夹持式T形汇流排的研究设计

高 鸣

0 引言

单轨跨座式轨道交通接触网系统不同于传统轮轨交通所采用的第三轨或架空式刚性接触网受流系统。在该系统中，T形汇流排与接触线夹持固定后，通过支撑绝缘子安装在轨道梁的两侧，形成“正极”与“负极”供电回路的受流系统。在轨道梁上行驶列车的动力由安装在轨道梁两侧的接触网受流系统供给。

汇流排是刚性接触网受流的主要载流导体，且对接触线起着支持固定作用，所以应具有良好的电气及机械性能，即良好的导电性、较高的强度、韧性、刚度及耐腐蚀性能。

随着重庆单轨跨座式轨道交通开通运营，原有结构T形汇流排的缺陷也逐渐暴露出来。为克服该缺陷，在参考国外经验的基础上，研发了一种新型结构的整体夹持式T形汇流排。

1 原有结构T形汇流排的缺陷

1.1 原有汇流排结构

原有结构的汇流排与接触线是通过夹板固定方式连接的（见图1）。

1.2 原有汇流排的缺陷

（1）接触电阻逐步增大，载流功能逐步降低。由于 T形汇流排采用与之分离的夹板与接触线固定。T形汇流排与夹板之间、夹板与接触线之间难免存在间隙，随着夹板与汇流排、夹板与接触线之间氧化腐蚀的加重，它们之间的接触电阻逐渐增大。

图1 原有结构汇流排与接触线的连接示意图

将使用一定年限的原有汇流排拆除后，对产品进行导电性能试验，发现接触线夹板与汇流排本体之间因长期氧化及电腐蚀，接触电阻极大，夹板几乎不参与导电，实际上只有汇流排本体导电。

（2）新线建设汇流排连接安装施工效率较低，不能满足轨道交通建设提速和及时消除运营故障的要求。

原有结构T形汇流排采用焊接方式连接，劳动强度大，施工难度高，安装效率低，连接处的质量难以保证，需要进行无损探伤检验，不能适应轨道交通建设提速的要求。一旦运营过程中发生接触网破坏性故障（自然灾害或人为破坏）就须拆除损坏的汇流排并焊接重新安装，所需抢修时间较长，造成的社会影响较大。

为改善跨座式单轨接触网系统的取流（回流）质量，提高汇流排之间连接的施工效率，需要开发一种保留原夹板式汇流排优点的新型汇流排产品。

2 整体夹持式T形汇流排

2.1 结构特点

整体夹持式 T形汇流排与接触线的连接结构见图2。

图2 整体夹持式T形汇流排与接触线的连接示意图

2.2 产品结构

整体夹持式T形汇流排产品截面见图3。其特点是将原 T形汇流排及接触线固定夹板的结构功能合为一体。在夹持接触线的部位通过开槽及预设一定的角度，得到便于接触线放入的齿间距，然后通过螺栓紧固件，并利用汇流排本身的弹性变形，使汇流排直接与接触线相连接。

图3 整体夹持式T形汇流排产品制造截面示意图

2.1.1 提高整体接触网导电性能

与原有结构相比较，新型汇流排安装结构中，取消了接触线固定夹板，汇流排通过螺栓直接与接触线相连接，形成整体夹持固定方式，减小或消除了原T形汇流排与接触线固定夹板之间、接触线固定夹板与接触线之间存在的间隙及接触电阻增大的问题，改善了三者之间存在的氧化和电腐蚀等情况。同时，新型结构汇流排与接触网系统既有的零部件有相容性，使新线与既有线完全匹配。

2.1.2 提高施工安装效率

在保证系统整体安装质量和性能参数的情况下，优化汇流排之间的连接。汇流排之间采用铆接工艺连接，提高了施工过程中的安装效率。与焊接方式相比较，可提高工效50%以上。同时达到缩短运营过程中发生破坏性故障时接触网更换恢复的时间，缩小故障造成的社会影响。

2.3 接续连接结构

整体夹持式T形汇流排相互之间的接续采用L形连接板加专用“哈克”铆钉的连接结构（图4）。该铆钉为螺纹副紧固型铆钉，采用专用工具安装。其特点是减少螺栓紧固施加紧固力矩时的人为因素，保持汇流排接续连接性能的均匀一致性。

2.4 材料标准

汇流排材料的导电性、耐蚀性和机械性能等会影响机车的取流和汇流排的工作质量，直接关系到机车的平稳运行。

原有汇流排本体材料牌号为 6063、合金状态为 T5的铝合金型材。为了提高产品的性能，整体夹持 T形汇流排及 L形连接板的材质牌号均为6101B、合金状态为T6的铝合金型材。

图4 整体夹持式T形汇流排接续安装图

6101B T6与6063 T5铝合金主要机电性能对比见表1。

表1 6101B T6型与6063 T5型铝合金主要机电性能对比表

2.5 制造工艺

整体夹持式 T形汇流排本体制造工艺为一次挤压成型，合金热处理状态为固容加完全人工时效处理的 T6状态。产品性能及尺寸公差分别符合GB/T6892-2006《一般工业用铝及铝合金热挤压型材》、GB/T 14846-2008《铝及铝合金挤压型材尺寸偏差》高精级要求。精密的挤压模具和最佳的工艺流程，可以保证汇流排本体表面光滑，不会出现裂纹、砂眼等缺陷。

为使挤压好的汇流排平直度、扭拧度、两齿形之间的夹角等结构参数完全符合设计要求，需专门研制汇流排的整形设备。后续的固溶、时效工序应保证产品的机械性能和电气性能完全符合设计技术要求。

3 结束语

整体夹持式 T形汇流排的研究设计在借鉴国外同类产品经验的基础上进行了相应的技术改进及创新，进一步完善了产品技术性能，主要技术指标达到了国际同类产品水平，并成功地在重庆轻轨三号线工程中得到应用。优化后的整体夹持式 T形汇流排与系统匹配良好，导电能力与原夹板式汇流排相比提高10%以上。

整体夹持式T形汇流排安装后，汇流排之间的连接无需焊接，采用铆接方式，其施工的专用工具体积小、重量轻、便于携带。安装工艺具有安全、优质、便于掌握等优点，大大提高了工作效率，避免了原T形汇流排焊接后的二次检查及返工现象，缩短了施工周期，取得了显著的经济效果。