试论地铁刚性悬挂接触网弓网关系及性能改进研究

郑晗

摘 要：刚性悬挂接触网弹性小，弓网磨耗比较大，而且多不均匀，这样对接触网和机车受电弓稳定运行非常不利，为此，本文对地铁刚性悬挂接触网弓网关系进行了相关的研究，并提出了具体的性能改进措施，以供大家参考借鉴。

关键词：地铁；刚性悬挂接触网；受电弓；弓网关系

引 言：针对刚性悬挂接触网的特点，通过分析刚性悬挂接触网平面布置，提出能够有效减少受电弓不均匀磨耗的优化方案，有效的延长接触线与受电弓的使用寿命并提高了接触网运行的可靠性。

1 地铁刚性悬挂接触网的特点

1.1 刚性悬挂接触网的结构特点

刚性悬挂接触网主要有铝合金汇流排、接触线、绝缘元件和悬挂装置组成。其中铝合金汇流排既作为固定接触线的嵌體，同时又作为导电截面的一部分。这种悬挂方式根据线路通过能力及电流量的大小，又有单接触线式和双接触线式两种。Π型结构的刚性悬挂特点是：

（1） 便于安装和架设，在架设接触线时，使用专用滑动式镶线车，利用Π型结构的弹性力可使接触线嵌入虎口槽内；

（2） 结构稳定，接触线是靠两侧夹持力固定的，因此运行稳定性好。

在欧洲刚性接触网中多用Π型铝合金汇流排的形式，我国目前采用的就是这种形式。单根接触线汇流排目前有两种类型： 一种为高80 mm 的PAC80 型， 另一种为高110 mm 的PAC110 型。其中PAC110 型的截面积为2 213 mm2 ， 每节长12 m。

刚性接触网具有结构紧凑、无断线隐患、可靠少、费用较低等特点，但是它的施工难度比柔性接触网高、尤其弓网磨耗始终是一个难题。由于刚性悬挂接触网系统的安装精度比柔性悬挂接触网系统的安装精度高，调节范围小，因此在进行刚性悬挂接触线的安装时，从施工测量开始到刚性悬挂接触线调整到位，要严格控制每一道工序的施工质量，实现一次安装到位。

2 刚性接触网弓网关系现状分析探讨

目前，虽然说刚性接触网结构稳定，整体运行效果良好，由于刚性悬挂存在弹性不及柔性悬挂以及拉出值的调节把握难度大，加上空间限制，特别是地铁车站刚性悬挂的弓网关系更是值得研究，目前，国内有一部分刊物发表了相关弓网关系的文章，但是，对地铁车站内的刚性悬挂弓网关系研究甚少。然而由于受电弓磨耗不规则，破坏了弓网之间的正常磨耗，造成了接触线的磨耗不均匀，受电弓两端磨出的凹槽使锚段中部接触线产生偏磨现象。接触线磨耗不均匀，即接触线工作面不平滑，也会加速受电弓磨耗不规则，形成恶性循环。以上问题造成的影响就是弓网关系恶化，弓网之间容易离线、打火和拉弧，严重时可能烧损接触线、受电弓碳滑板或者其他接触网设备，影响机车受流质量。

3 影响弓网关系的主要原因

3.1 刚性悬挂布置方式对受电弓磨耗的影响

目前，国内很多城市架空刚性接触网采用正弦波形布置方式，柔性接触网采用“之”字形布置方式。在刚性接触网的正弦波形布置情况下，经过多次磨耗后，受电弓碳滑板的形状将会出现中间磨损较小，两端磨耗较大的情况，而柔性接触网的“之”字形布置情况下，受电弓碳滑板的形状会保持基本相同的平滑程度。

3.2刚性悬挂无弹性对受电弓磨耗的影响

采用弹性绝缘悬挂汇流排能够降低受电弓对接触线的冲击，减小接触线的磨耗。刚性绝缘子悬挂接触线磨耗量大，汇流排振动明显，有硬点产生，磨痕宽窄不均匀且水波纹状；而弹性绝缘悬挂接触线磨耗量小，汇流排无明显振动，吸收冲击无硬点，磨痕窄而平滑。

3.3安装与调试对受电弓磨耗产生的影响

测量打孔的误差较大直接影响拉出值是否满足设计要求，以及直接影响螺栓灌注深浅，导致拉出值调整和导线高度的调整，进而影响受电弓是否打火、关节是否穿弓，磨耗的加剧。

4 提高刚性悬挂弓网关系的方法及改进措施

4.1 刚性接触网布置方式的主要建议与对策

根据前面的分析，要解决受电弓碳滑板的磨耗问题，改善弓网间的关系，刚性接触网的布置方式应从以下几方面全局考虑：在机车进站区或出站区，机车行驶速度v 由快到慢或由慢到快，受电弓碳滑板的磨损率K（v）随速度的增大而增大，在高速区的磨损率达到最大，因此考虑将低速区的最大拉出值减小，锚段正弦波布置方式的正弦波周期增大，从而增加碳滑板中心部位的磨耗，而在高速区，采用拉出值增大，锚段正弦波布置方式的正弦波周期减小的布置方式，也就是说采取正弦波的布置方式要降低磨耗、促进磨耗的规则性难度较大。例如，从设计之初，就首先在电脑上模拟运行，详细计算，吸取经验教训，结合柔性布置的启发，在最难布置的车站刚性悬挂采取正负（左右）等量的“之”字值拉出值布置方式，一改常设布置方式。也就是说，在设计上采用等量的的“之”字形来布置刚性接触网的拉出值，从而达到降低磨耗目的。

4.2刚性悬挂将无弹性的绝缘子替换为弹性绝缘组件

当架空刚性接触网的汇流排安装在弹性绝缘悬挂组件上，在其自重的作用下，弹性绝缘组件的橡胶弹性元件产生变形，达到一种应力应变的平衡。运行时受电弓刚性接触网相互作用，橡胶弹性元件的变形恢复，从而避让了受电弓可能对刚性接触网的冲击，使得刚性悬挂受流更趋平稳，也减小了接触线和受电弓自身的磨耗。

架空刚性接触网用弹性绝缘悬挂组件是固定、支撑、刚性接触网汇流排的重要零部件，刚性接触网的汇流排与弹性绝缘悬挂组件连接后，汇流排沿线路方向伸缩，弹性绝缘悬挂组件在刚性接触网的自重荷载作用下处于拉伸的工作状态。这就要求弹性绝缘悬挂组件在径向方向具有大的刚度，而在轴向应具有高弹性，以满足受电弓运行更加平稳的需求

4.3对车站刚性悬挂安装调试的建议

（1） 预配加工是否根据施工测量的数据记录及设计图纸选取正确的刚性悬挂支架的类型，检查支架各零部件的质量是否达到设计要求，对磨耗也有较大的影响。隧道锚栓安装硬化后，即可进行刚性悬挂支架安装。根据施工测量记录的数据选取刚性悬挂支架的类型，按照设计要求安装刚性悬挂支架并初调至设计位置。

（2） 垂直悬吊定位装置按设计要求安装，贴顶垂直悬吊安装底座调至水平，整个悬吊装置安装到位稳固，支撑面顺线路铅垂。

（3） 根据悬挂点设计导高，加导线高度和汇流排、绝缘子等部件高度，计算出悬吊槽钢底部高度；调整悬吊槽钢与两轨面连线平行，高度初调至以上计算高度，复核悬挂支架的高度和支架槽钢平面符合设计要求后拧紧紧固螺母。

（4） 按照悬挂点处设计拉出值，把汇流排定位线夹中心作为接触导线中心初步调整到位并拧紧汇流排紧固螺栓。

5 结束语

总之，刚性悬挂接触网弓网之间要保持良好的磨耗，就必须保证良好的弓网关系，本文对接触网受电弓磨耗进行了详细的分析，并提出了刚性接触网布置以及施工中要采用的一些方法和改进措施，从而进一步保证了刚性接触网的弓网关系达到一个最佳状态，希望能够对刚性悬挂接触网的施工和运营维护带来一些帮助。

参考文献：

[1]韩兰贵. 刚性悬挂接触网施工方法探讨[J]. 城市轨道交通研究. 2003（03）.

[3]李会杰. 接触网刚性悬挂平面布置研究[J]. 铁道学报. 2003（02）.

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