李松茂

(中國鐵建電氣化局南方工程有限公司電氣化分公司,湖北武漢 430074)

關(guān)于對接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距不足或相互摩擦的分析

李松茂

(中國鐵建電氣化局南方工程有限公司電氣化分公司,湖北武漢 430074)

接觸網(wǎng)系統(tǒng)是與高速鐵路動車組運行速度及運輸安全最直接相關(guān)的核心設(shè)備之一,其運行環(huán)境惡劣,且無備用。一旦出現(xiàn)故障將直接影響高速鐵路的正常運輸與行車安全。而接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距不足或相互摩擦的問題,一直以來都是接觸網(wǎng)系統(tǒng)安全的一塊頑疾,解決好了這一問題,接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安全將會得到極大的保障。

接觸網(wǎng)系統(tǒng) 安全 接觸網(wǎng)線索及管件

1 引言

高速鐵路標(biāo)志著一個國家鐵路現(xiàn)代化的水平,是一個國家整體實力的象征。近幾年來我國高速鐵路得到前所未有的發(fā)展,目前全國范圍內(nèi)投入運營的高速鐵路總里程約10463公里,創(chuàng)造了運營線路497.3km/h的世界最高試驗速度記錄。而接觸網(wǎng)系統(tǒng)是保證高速鐵路列車安全、穩(wěn)定、高效運營的動力源,擔(dān)負著向高速動車組提供穩(wěn)定、持續(xù)、可靠電能的任務(wù),是鐵路重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。接觸網(wǎng)系統(tǒng)必須滿足動車組quot;高速度、高密度、高可靠性”的運行要求和“以人為本”的運輸理念需要。接觸網(wǎng)系統(tǒng)對高速鐵路運行至關(guān)重要,所以對接觸網(wǎng)系統(tǒng)安全的探索和研究是歷史賦予我們這一代電氣化人的責(zé)任。

通過鄭西高鐵、石武客專、寧杭客專、漢宜客專等客運專線建設(shè)情況來看,設(shè)備管理單位對接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距不足或相互摩擦的問題相當(dāng)重視。借此契機,通過全面參與客運專線接觸網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)場施工,根據(jù)相關(guān)施工經(jīng)驗,對此問題進行探討。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

(1)接觸網(wǎng)接觸懸掛通過承力索承載接觸線重量,進而傳遞給支柱及基礎(chǔ)。決定著接觸網(wǎng)系統(tǒng)的一個重要參數(shù)——導(dǎo)高。一旦有線索有斷開,可能引起接觸網(wǎng)停電,接觸線馳度變化,電力機車弓網(wǎng)正常取流,以及大面積塌網(wǎng)故障。而接觸網(wǎng)線索間間距不足或相互摩擦又是接觸網(wǎng)接觸懸掛中普遍存在的問題。其斷開原因之一為線索間相互摩擦而產(chǎn)生線索材質(zhì)的機械損傷、折斷;另外就是線索間因間距不足或相互摩擦而才生的不同電位的放電現(xiàn)象,存在的電弧會將線索燒斷。其存在狀態(tài)主要有一下情況：①承力索與承力索間;②工作支承力索與非工作支接觸線間;③吊弦與承力索或接觸線間;④彈性吊索與斜拉線間;⑤彈性吊索與設(shè)備引線間;⑥吊弦與吊弦間等。

(2)管件與線索間距不足或相互摩擦的情況主要位于腕臂裝配與接觸懸掛之間的相互交叉的地方。此情況主要導(dǎo)致接觸懸掛的線索或管件折斷,產(chǎn)生與前面相同的接觸網(wǎng)故障。其存在狀態(tài)主要為：①接觸線與腕臂間;②接觸線與定位管間;③承力索與腕臂間;④承力索與定位管間;⑤接觸線與定位器間;⑥彈性吊索與腕臂間;⑦設(shè)備引線與腕臂間等。

(3)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計尚處于二維平面設(shè)計階段,對接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距離的立體結(jié)構(gòu)分析不足,不能在設(shè)計上克服問題的產(chǎn)生。

3 原因分析

3.1 靜態(tài)原因

接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距不足主要產(chǎn)生于接觸網(wǎng)系統(tǒng)零部件相對集中的位置,最嚴重的部分就是分相、錨段關(guān)節(jié)、絕緣錨段關(guān)節(jié)、道岔、設(shè)備上網(wǎng)。由于接觸網(wǎng)系統(tǒng)測量、計算、安裝的過程中難免出現(xiàn)施工誤差。當(dāng)誤差相對集中,而此處在設(shè)計理論上的距離本來就不大時,便產(chǎn)生距離小和摩擦的問題。同時,高速鐵路上冬暖交替的溫度高差大,冬天可致0℃以下,而熱天軌道上的最高溫度則可高達60℃至80℃,由此而產(chǎn)生的承力索及接觸線熱脹冷縮的線索蠕變可達0~600mm。通過正常的腕臂預(yù)偏和線索蠕變后,部分設(shè)備零部件的間距就會過小或摩擦。溫度的變化,還使許多地方存在冬天滿足線索間或線索與管件間間距要求,而夏天不滿足;或者夏天滿足冬天不滿足的情況。

3.2 動態(tài)原因

由于動車在高速運行過程中,列車的受電弓會對接觸網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生一個沖擊力,接觸線在此沖擊力下,正常情況下會抬升5cm至7cm左右。接觸網(wǎng)系統(tǒng)的接觸懸掛裝置、腕臂裝配及定位裝置等零部件會產(chǎn)生晃動,從而使原本就很小的間距變的更小或者產(chǎn)生摩擦。與此同時,動車在高速通過的時候,會對列車周圍產(chǎn)生一個風(fēng)壓,這個風(fēng)壓也會讓接觸網(wǎng)系統(tǒng)的零部件產(chǎn)生晃動。正是這些晃動,讓接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間產(chǎn)生機械傷害和電弧傷害。

4 解決方案

(1)接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距不足或相互摩擦的問題,首先要在施工過程中加以解決,以保證在運營后出現(xiàn)較少的安全隱患。在測量、計算、預(yù)配接觸網(wǎng)系統(tǒng)各個部位時候,特別要保證接觸網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵部位的準(zhǔn)確,與設(shè)計的誤差越小越好。當(dāng)這些都得到了保證時,接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距不足或相互摩擦的問題出現(xiàn)的概率就會相對較小。

在接觸網(wǎng)系統(tǒng)安裝完畢過后,對各個關(guān)鍵部位的間距進行核查。對產(chǎn)生隱患的地方,做出相應(yīng)的調(diào)整。主要通過調(diào)整拉出值、結(jié)構(gòu)高度、腕臂裝配部件位置、吊弦位置等方法最大限度的保證接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距離。對以上方法改不了的地方,進行測量、分析,復(fù)核計算數(shù)據(jù),在保證接觸網(wǎng)系統(tǒng)的安全性前提下,對接觸網(wǎng)系統(tǒng)的導(dǎo)高、結(jié)構(gòu)高度、腕臂結(jié)構(gòu)、拉出值等做出允許范圍內(nèi)的犧牲,保證相關(guān)間距的合適。

(2)在運營過程中,需要時刻關(guān)注這些敏感距離的變化。通過長期的觀察記錄,掌握不同溫度下,接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距離的變化規(guī)律,從理論上杜絕接觸網(wǎng)系統(tǒng)的機械傷害和電弧傷害。同時,在發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距離過小或相互摩擦后,通過查閱相關(guān)技術(shù)資料,對存在的問題進行解決。

(3)接觸網(wǎng)系統(tǒng),乃至高速鐵路系統(tǒng)從設(shè)計上能夠從二維平面設(shè)計慢慢過渡到三維空間立體設(shè)計和模擬分析階段,從最根本上把觸網(wǎng)線索間、線索與管件間距離不足或相互摩擦的問題消耗在萌芽狀態(tài)。此技術(shù)已廣泛用于飛機的制造和研究,相信在不遠的將來會用于接觸網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計與研究上。

5 結(jié)語

嚴謹?shù)脑O(shè)計、合理的建造方法、質(zhì)量優(yōu)良的設(shè)備器材、完善的運營維護檢修制度和手段對保證高速鐵路接觸網(wǎng)運營安全至關(guān)重要,稍有不慎都會釀成惡果。特別是接觸網(wǎng)系統(tǒng)受外部環(huán)境干擾大,容易出現(xiàn)弓網(wǎng)故障、接觸線及承力索斷線等重大安全問題,輕則中斷運輸,對人員構(gòu)成傷害,重則車毀人亡。只有在不斷的摸索和前進中做的更好,以此來保證接觸網(wǎng)系統(tǒng)對高速鐵路運行的安全。

[1]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2005：415.