黃冬亮

0 引言

自2003年廣州地鐵2 號線第一次采用剛性懸掛接觸網(wǎng)以來，國內(nèi)多個城市也相繼采用了剛性懸掛技術(shù)。剛性懸掛接觸網(wǎng)因其維護(hù)少、壽命長、接觸線無張力架設(shè)、載流量大及對隧道凈空要求較低等特點，正在被越來越多的線路采用。

先期建成的剛性懸掛線路一般采用B 形匯流排定位線夾和門形懸掛結(jié)構(gòu)，縱橫向剛度較大，沒有彈性，受電弓滑過時跟隨性較差。在剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)、道岔等位置有受電弓和匯流排的碰撞、離線等情況出現(xiàn)，引起接觸線異常磨耗的情況。通過受電弓和匯流排的碰撞受力分析比較，采用彈性線夾使匯流排具有一定阻尼特性，可緩解碰撞，降低磨耗。

1 接觸線在錨段關(guān)節(jié)區(qū)段磨耗異常分析

剛性接觸網(wǎng)匯流排剛度大，匯流排在受電弓高速通過時幾乎沒有抬高，與柔性接觸網(wǎng)系統(tǒng)中接觸線和受電弓的追隨性相比相差甚遠(yuǎn)。安裝調(diào)整對精度要求高，特別是在小曲線、道岔、變坡點等位置，與線路超高、變坡等因素息息相關(guān)。另外在剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)區(qū)段也產(chǎn)生較大的接觸線磨耗。

剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)，由兩段匯流排重疊布置，匯流排間距一般為200～300 mm。關(guān)節(jié)分為絕緣錨段關(guān)節(jié)和非絕緣錨段關(guān)節(jié)，用于補償匯流排的熱脹 冷縮，其中絕緣錨段關(guān)節(jié)兼用于電氣上的分段。剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)布置實物詳見圖1。

圖1 剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)實物圖

錨段關(guān)節(jié)位置容易產(chǎn)生異常磨耗的原因有以下幾點：

（1）匯流排施工安裝不到位、微調(diào)精度達(dá)不到要求，可能會引起重疊段雙支匯流排存在高差。

（2）剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)采用匯流排終端平行過渡，受電弓通過時勢必會對一側(cè)匯流排產(chǎn)生一定的沖擊，受電弓在沖擊過程中會產(chǎn)生比較大的振動，造成離線，引起電火花，對關(guān)節(jié)的損傷較大。所以一般剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)處火花相對比較嚴(yán)重，接觸線有異常磨耗。

2 彈性線夾的運用及受力分析

上述情況在每條新設(shè)計的地鐵線路中都會存在，而且是難以避免的。

首先列車在行駛中，由于運行速度、線路情況及接觸網(wǎng)參數(shù)的變動（坡度、超高、不平度、拉出值等），受電弓必然會發(fā)生左右搖晃和上下抖動。因此在進(jìn)入關(guān)節(jié)過渡區(qū)時，受電弓與匯流排終端翅起部位發(fā)生碰撞是可預(yù)見的，如圖2所示。

圖2 斷面方向受電弓與關(guān)節(jié)接觸線位置關(guān)系圖

針對上述情況，可以設(shè)想，假如匯流排具有一定的彈性，在受電弓對匯流排產(chǎn)生沖擊的瞬間可以有一定的緩沖效果，可避免或減輕弓網(wǎng)磨損。所以，在錨段關(guān)節(jié)、小曲線、道岔等受電弓容易對匯流排產(chǎn)生沖擊的區(qū)段采用帶有一定彈性的定位線夾。該種線夾采用一體化結(jié)構(gòu)以及金屬擠壓工藝，使安裝施工效率及產(chǎn)品性價比得到進(jìn)一步的優(yōu)化；此外，線夾特設(shè)的金屬彈性阻尼裝置可以改善弓網(wǎng)動態(tài)受流性能，減緩接觸網(wǎng)局部區(qū)段異常電磨損，提高列車時速。彈性線夾如圖3所示。

圖3 彈性線夾示意圖

彈性線夾的主要特點如下：

（1）改善弓網(wǎng)的動態(tài)受流性能、減緩接觸網(wǎng)異常的電磨損，具有提高列車時速的潛力。

（2）確保定位線夾在水平方向荷重的作用下不會歪翹，彈簧的調(diào)節(jié)效率得以充分的發(fā)揮，匯流排的膨脹與收縮，在標(biāo)準(zhǔn)彎曲半徑及坡度的線路（軌道）條件下，均能靈活自由，匯流排不會出現(xiàn)卡死于線夾中而危及絕緣子抗彎強度的情況，運行可靠性得到提高。

（3）滑塊由導(dǎo)電性材料制成，為匯流排與定位線夾必需具備的整體電氣性能、為設(shè)備在帶電運行時的可靠性以及停電維修時所需接地的有效性和安全性提供了保證。

（4）定位線夾在裝上匯流排和固定于絕緣子后，支架與絕緣子的連接便會牢靠鎖死，互相不會脫離，運行可靠性更高。

（5）阻尼元件為金屬彈簧，沒有時效老化問題，使用壽命長。

安裝彈性定位線夾前后受電弓與關(guān)節(jié)發(fā)生碰撞時的受力對比分析：

設(shè)：F 為匯流排終端作用于受電弓的反作用力，kg；Mp為受電弓碳板質(zhì)量，kg；Δt 為碰撞作用時間，s；Vo為列車時速，km/h；V 為受電弓碳板與匯流排終端碰撞速度，m/s。

當(dāng)受電弓與匯流排終端碰撞時，以下關(guān)系必然成立：

F×Δt= Mp×(V - 0)

V= Vo×(70 / 1500) ×(10/ 36)= 0.013 Vo（70為匯流排終端翹起高度，1 500 為翹起端長度。）

F= (Mp×0.013Vo)/Δt

相關(guān)數(shù)據(jù)分析詳見表1。

分析總結(jié)：表1中情況A、情況B 的碰撞作用時間雖均為假設(shè)，但在彈性定位線夾阻尼作用下，因碰撞作用時間的增長而引起的碰撞沖擊力相應(yīng)減小是必然的，因此表中數(shù)據(jù)對彈性定位線夾改善受電弓與關(guān)節(jié)碰撞所發(fā)生的電磨損的效果可以提供一個定性的數(shù)量分析。

表1 受電弓與匯流排沖擊數(shù)據(jù)分析表

3 結(jié)語

在剛性懸掛錨段關(guān)節(jié)、小曲線、道岔等區(qū)段采用金屬型彈性線夾，以減緩受電弓對匯流排的沖擊，降低局部區(qū)段的接觸線異常磨耗。運用彈性阻尼原理，提高弓網(wǎng)工作性能，從而達(dá)到延長接觸網(wǎng)系統(tǒng)的使用壽命，降低運營成本，具有較廣泛的經(jīng)濟效益和社會效益。

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