騰港

（中鐵建電氣化局集團(tuán)軌道交通器材有限公司，江蘇常州 213179）

通過(guò)對(duì)高速鐵路接觸網(wǎng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其在保障機(jī)車(chē)安全運(yùn)行等方面非常的關(guān)鍵。其中吊弦又是接觸網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中最重要的組成部分，將其安裝在了承力索和接觸線中間，主要的作用是增加接觸懸掛點(diǎn)，將接觸線的尺度以及彈性均衡度進(jìn)行有效的改善，合理并科學(xué)做好高度的調(diào)整，讓起可以起到截流、承載之用。文章以其折斷原因?yàn)檠芯咳胧贮c(diǎn)，對(duì)其原因開(kāi)展分析，并以此為基礎(chǔ)提出了一系列具有可行性的措施。

1.發(fā)展高速鐵路的重要性

眾所周知，我國(guó)地大物博、幅員遼闊，各個(gè)地區(qū)之間有著很大的不同與差異，而且眾多的資源分布情況也具有復(fù)雜性的特點(diǎn)。原來(lái)的路網(wǎng)設(shè)置時(shí)，主要是將客與貨物放在同條線上，我們國(guó)家有85%的木材、原油、煤炭等都是需要通過(guò)鐵路來(lái)完成運(yùn)輸?shù)?。所以中?guó)鐵路運(yùn)輸效率的高低與運(yùn)輸?shù)拿芏?、旅客的周轉(zhuǎn)量之間都有著緊密的聯(lián)系和關(guān)系。伴隨著時(shí)間的不斷推移，我國(guó)的高速鐵路呈現(xiàn)出了高速的發(fā)展態(tài)勢(shì)，我國(guó)煤炭、石油等貨物鐵路運(yùn)輸發(fā)貨量也在不斷攀升當(dāng)中。

2.存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)我國(guó)各條高速鐵路接觸網(wǎng)專(zhuān)業(yè)設(shè)備當(dāng)中的整體吊弦使用情況進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)過(guò)多次的整體弦斷裂問(wèn)題，成為了影響行車(chē)安全最重要的因素，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行排查，將問(wèn)題發(fā)生的實(shí)際位置、比例、性能、運(yùn)行的環(huán)境等各方面作為入手點(diǎn)展開(kāi)深入的分析，再應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的工具進(jìn)行相關(guān)的排查，找到發(fā)生問(wèn)題的主要原因，最后制定出完善的方法，將問(wèn)題妥善的解決[1]。

2.1 問(wèn)題現(xiàn)象分析

研究整體吊弦斷股、斷絲的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)情況：

（1）吊弦線鉗壓管接處，其斷股、斷絲的問(wèn)題突出，說(shuō)明了其問(wèn)題缺陷和壓接方式間，有著非常緊密的聯(lián)系。（2）吊弦部分的新型環(huán)在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，出現(xiàn)裂紋，伴隨著時(shí)間的不斷推移，斷裂情況在不斷增大。（3）新型環(huán)和吊弦線不斷摩擦，發(fā)現(xiàn)了斷股、斷絲或者全斷等問(wèn)題。（4）從中間位置斷股、斷絲，如圖1所示。

圖1 吊弦線磨損斷絲、斷股情況圖

2.2 問(wèn)題發(fā)生的具體位置

（1）以線路條件為基礎(chǔ)，開(kāi)始各項(xiàng)問(wèn)題的分析工作。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)了路基區(qū)段整體吊弦發(fā)生故障，占到所有問(wèn)題的18%左右，橋梁區(qū)段整體吊弦出現(xiàn)問(wèn)題的占到所有問(wèn)題的82%左右。從這里可以看出，和路基區(qū)段相比，出現(xiàn)吊弦問(wèn)題的區(qū)域以橋梁為主，且這個(gè)比例要高出很多。認(rèn)真研究、分析不同平面、不同線路情況的區(qū)間比，發(fā)現(xiàn)橋梁段的不同平面布置缺陷與路基段相比，極為相像，由此可以說(shuō)明吊弦發(fā)生的問(wèn)題與平面布置之間沒(méi)有任何的關(guān)系。

（2）以京滬高鐵為實(shí)際研究路段。針對(duì)吊弦裝配在安裝時(shí)的主要方式、實(shí)際位置開(kāi)展分析，發(fā)現(xiàn)斷股、斷絲的主要集中位置最多的在中間柱處，占總數(shù)的54%左右，其次是占46%的錨段關(guān)節(jié)處。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)這條線共有錨段2712個(gè)，長(zhǎng)度超3000km，中間柱處整體吊弦缺陷8.5根每百條公里，錨段關(guān)節(jié)處整體吊弦缺陷36根每百條公里，由此可以看出二者相比較，錨段關(guān)節(jié)處整體吊弦缺陷與中間柱相比較，竟然低于4倍多[2-4]。對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的統(tǒng)計(jì)之后發(fā)現(xiàn)，發(fā)生問(wèn)題的主要位置中間柱與錨段關(guān)系處相比較，要多出許多，研究裝配安裝懸掛的數(shù)量錨段關(guān)節(jié)處吊弦概率大于中間柱，而高出很多。說(shuō)明錨段關(guān)節(jié)內(nèi)部吊弦出現(xiàn)問(wèn)題的概率更大。裝配形式的不同，吊弦折斷的方式也會(huì)有很大的不同與差異。

3.出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因分析

3.1 產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)

通過(guò)將產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)作為入手點(diǎn)展開(kāi)深入研究，發(fā)現(xiàn)吊弦線與零部件之間有摩擦等問(wèn)題，所以增加吊弦線斷絲或者是斷股問(wèn)題出現(xiàn)的可能。

3.2 吊弦線的主要材料

如果吊弦線的韌性偏低，而且經(jīng)過(guò)了多次彎曲，再加上壓接應(yīng)力偏大，吊弦在長(zhǎng)時(shí)間震動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中，非常容易出現(xiàn)斷裂問(wèn)題。車(chē)身通過(guò)電工，以極快的速度滑過(guò)接觸線，在吊弦作用下突然下落，可見(jiàn)拉緊狀態(tài)，且吊弦線水平方向會(huì)有震動(dòng)情況，導(dǎo)致吊弦線在壓強(qiáng)管的根部有多次彎曲情況，而且這一過(guò)程會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在[5]。

3.3 受外界影響

吊弦正常工作下會(huì)由于疲勞而發(fā)生失效，外界環(huán)境變化不同也會(huì)對(duì)整體吊弦失效的繼承帶來(lái)不同程度的影響，例如：具有腐蝕性特點(diǎn)的大氣環(huán)境，尤其是在一些沿海地帶、化工企業(yè)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)吊弦線的表面有氧化物的存在，對(duì)吊弦線會(huì)產(chǎn)生不同程度的腐蝕，影響吊弦線的使用時(shí)間以及壽命。

3.4 安裝工作與行車(chē)密度

經(jīng)過(guò)分析和了解之后發(fā)現(xiàn)，吊弦的安裝質(zhì)量與產(chǎn)品的使用時(shí)間、壽命之間有著緊密的聯(lián)系和關(guān)系，受電弓高速劃過(guò)接觸線的情況，處在松弛狀態(tài)的吊弦線以最快的速度的需要承受極大的沖擊，所以極有可能會(huì)出現(xiàn)被拉斷的情況。速度極快的行車(chē)也會(huì)造成接觸網(wǎng)震動(dòng)頻率不斷提升，甚至已經(jīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，再加上臺(tái)風(fēng)給予的影響，也會(huì)導(dǎo)致吊弦線出現(xiàn)彎曲疲勞問(wèn)題，對(duì)實(shí)際的使用效果產(chǎn)生不同程度的影響。

3.5 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的影響

TB/ T2073等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整體吊弦的吊弦線都給出了明確的規(guī)定，要求采用TB/T3111當(dāng)中所規(guī)定的JTMH10銅和金絞線，據(jù)了解，此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)與德國(guó)所制定的標(biāo)準(zhǔn)相符合、相一致。震動(dòng)實(shí)驗(yàn)在實(shí)際展開(kāi)的過(guò)程當(dāng)中，主要應(yīng)用的是振幅為±35mm的正弦波進(jìn)行振頻是3～5赫茲的200萬(wàn)次常規(guī)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析和研究之后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，所依照的標(biāo)準(zhǔn)模擬工況與高速鐵路接觸網(wǎng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)型工況之間存在著偏差，需要補(bǔ)充具有完善性特點(diǎn)而且符合高速鐵路接觸網(wǎng)的零件試驗(yàn)技術(shù)條件以及相關(guān)的方法，保證研究結(jié)構(gòu)更具科學(xué)性與合理性，有效延長(zhǎng)吊弦用絞線使用的時(shí)間以及壽命。由此可以看出，高鐵專(zhuān)用整體吊弦的斷絲、斷股或者是其他的斷裂問(wèn)題，之所以非常容易出現(xiàn)，不僅是因?yàn)閴航臃绞揭约皦航訐p傷等各種原因所造成的，而且還與產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)、運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的實(shí)際情況、吊弦線的主要性能、試驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中的具體標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)專(zhuān)設(shè)備等各方面原因都有著緊密的聯(lián)系和關(guān)系。所以相關(guān)工作人員在分析問(wèn)題的過(guò)程當(dāng)中，一定要站在全方位的角度進(jìn)行考慮和分析[6]。不僅如此，吊弦出現(xiàn)折斷的問(wèn)題與高速鐵路弓網(wǎng)關(guān)系特點(diǎn)之間有的緊密的聯(lián)系和關(guān)系，在時(shí)間較長(zhǎng)、頻次較高、強(qiáng)度較大的弓網(wǎng)影響之下，豎直抬升力造成吊弦被不斷的拉扯，之后薄弱點(diǎn)出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)疲勞損傷問(wèn)題，而之所以會(huì)形成薄弱點(diǎn)吊弦和吊弦薄弱點(diǎn)與下面幾項(xiàng)因素都有著緊密的關(guān)系：

（1）與線路種類(lèi)有直接聯(lián)系。眾所周知，正線車(chē)流密度非常的大，而且車(chē)輛在行駛過(guò)程當(dāng)中速度較快，震動(dòng)極大，增加吊弦被上下來(lái)回拉扯強(qiáng)度，正線掉線與測(cè)線吊弦相比較出現(xiàn)折斷的概率會(huì)更大一些[7]。（2）與軌道基礎(chǔ)之間有關(guān)系。車(chē)輛在高速行駛的過(guò)程當(dāng)中，尤其是在通過(guò)橋梁段時(shí)，是因?yàn)檐?chē)橋耦合關(guān)系和作用，導(dǎo)致吊弦被上下來(lái)回拉扯的強(qiáng)度不斷的加大，橋梁區(qū)吊弦比路基區(qū)域吊弦更容易出現(xiàn)折斷問(wèn)題。（3）和線路曲直有關(guān)系。將其與直線區(qū)域段進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)二者之間有著很大的不同與差異，電弓在曲線區(qū)段會(huì)伴隨著外軌超高而出現(xiàn)傾斜，數(shù)值臺(tái)升力全部都是由公網(wǎng)接觸壓力減弱為弓網(wǎng)接觸壓力數(shù)值分量，導(dǎo)致吊弦被上下來(lái)回拉扯，強(qiáng)度不斷的下降，直線區(qū)段吊弦比曲線區(qū)域進(jìn)行更容易折斷問(wèn)題。（4）與懸掛結(jié)構(gòu)之間有關(guān)系。伴隨著接觸懸掛震動(dòng)而出現(xiàn)震動(dòng)的承力索和接觸線，彈性差別與數(shù)值臺(tái)升力、作用程度之間有著很大的不同與差異，無(wú)法真正地實(shí)現(xiàn)步調(diào)一致的晃動(dòng)，上下兩段彈性較大的吊弦被上下來(lái)回拉扯的強(qiáng)度也非常大，更容易出現(xiàn)折斷等各種問(wèn)題。

4.解決問(wèn)題的方法與策略

相關(guān)工作人員一定要真正的認(rèn)識(shí)到吊弦折斷問(wèn)題的重要性以及所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，對(duì)于已經(jīng)受到嚴(yán)重?fù)p傷的吊弦，需要應(yīng)用更換的方法，將問(wèn)題妥善地解決，在進(jìn)行更換之前還需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。

4.1 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)

通過(guò)運(yùn)用心型環(huán)不斷對(duì)具有傳統(tǒng)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化與革新，讓心型環(huán)與線夾本體之間配合更加科學(xué)、設(shè)置更加合理。

4.2 運(yùn)用新型耐疲勞吊弦線

通過(guò)對(duì)具有傳統(tǒng)特點(diǎn)的吊弦線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其主要是用鑄造、拉拔、絞合工藝，再加上材料結(jié)構(gòu)不均、本身存在應(yīng)力問(wèn)題等，就會(huì)造成吊弦線韌性、強(qiáng)度均較差，且耐疲勞性下降，在使用的過(guò)程當(dāng)中，增加了斷裂問(wèn)題發(fā)生的可能。對(duì)比傳統(tǒng)和耐疲勞的吊弦線，發(fā)現(xiàn)兩者之間有著很大的不同與差異，因?yàn)槟推谛偷牡跸揖€運(yùn)用了現(xiàn)如今發(fā)展最為迅速、最先進(jìn)的并且具有針對(duì)性的制造工藝，將具有傳統(tǒng)特點(diǎn)的吊弦線當(dāng)中的問(wèn)題進(jìn)行妥善的解決以及克服，并大幅度提高其強(qiáng)度和耐疲勞特點(diǎn)。工作者通過(guò)大量測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其疲勞壽命明顯提高，但吊弦恒通基本可保障，對(duì)線材表面行防腐處理，廣泛運(yùn)用至工業(yè)企業(yè)和隧道工程中[8]。

4.3 不斷對(duì)壓接工藝進(jìn)行優(yōu)化與革新

應(yīng)用科技創(chuàng)新幫助吊弦使用時(shí)間不斷延長(zhǎng)。通過(guò)進(jìn)一步的提高和延長(zhǎng)吊弦使用時(shí)間，一方面可以通過(guò)科技創(chuàng)新研究制造出更多耐疲勞材料，并且將其作為吊弦的主體，將抗疲勞性能差等問(wèn)題突然的解決。另一方面，需要對(duì)極易造成吊弦損傷的制作工藝進(jìn)行不斷優(yōu)化與革新，防止吊弦薄弱點(diǎn)的再次出現(xiàn)，降低吊弦使用的時(shí)間與壽命。橢圓環(huán)狀壓接運(yùn)用的主要是一次壓接，寬度適中等形式和方法，將有效接觸面積增加，可提高摩擦力，讓?xiě)?yīng)力得到分散，由于模具、接管是橢圓形狀，受外力壓力的影響，同個(gè)位置壓接管與向心部在收縮，壓接處形成橢圓形縮頸，因此這個(gè)位置的壓接管會(huì)不斷減小，讓吊弦線和其緊緊相連在一起。此時(shí)，線與壓接管內(nèi)壁、線線間的摩擦力不斷增加，吊弦線軸向位移受到一定影響，為了有效避免脫落的問(wèn)題產(chǎn)生，把原犬牙式壓接對(duì)線索壓接損失情況有效改善。經(jīng)過(guò)這個(gè)處理之后，線索的總體壓實(shí)嚴(yán)密，減少并有效降低了由于壓接對(duì)吊弦線的傷害[9]。

5.我國(guó)高速鐵路面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

我國(guó)的地域非常廣闊，建設(shè)環(huán)境也具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)條件、氣候差異有著很大的不同與差異，例如：北方地區(qū)四季溫度變化非常的明顯，而海南地區(qū)溫?zé)?、潮濕，西部地區(qū)分布的風(fēng)沙等，中國(guó)高鐵技術(shù)對(duì)具有復(fù)雜性特點(diǎn)的地形、地貌等都有著非常強(qiáng)的適應(yīng)能力，高速鐵路運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)豐富，人才儲(chǔ)備方面，也可以滿(mǎn)足當(dāng)前高速鐵路輸出過(guò)程中所提出的各類(lèi)要求。說(shuō)到面臨的挑戰(zhàn)，最重要的就是原始創(chuàng)新能力還需要不斷地提升，我國(guó)在高速鐵路建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，吸取了日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，高鐵裝備專(zhuān)利數(shù)量在不斷的增加當(dāng)中，但是都將關(guān)注的重點(diǎn)圍繞在了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，對(duì)基礎(chǔ)性的研發(fā)投入情況顯得非常不足，基礎(chǔ)理論、仿真計(jì)算等各方面的創(chuàng)新能力還需要不斷提高。

6.結(jié)語(yǔ)

高速鐵路接觸網(wǎng)整體吊弦折斷問(wèn)題具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，其中包括許多內(nèi)容需要工作人員真正認(rèn)識(shí)到吊弦折斷的主要原因，然后找到出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因。現(xiàn)如今各個(gè)城市的高速鐵路正在如火如荼地建設(shè)和施工過(guò)程當(dāng)中，接觸網(wǎng)吊弦在具體使用過(guò)程當(dāng)中非常關(guān)鍵和重要，它對(duì)工程最終的質(zhì)量之間都有著緊密的聯(lián)系和關(guān)系，所以工作人員的具體工作的過(guò)程中，一定要不斷進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)以及認(rèn)真學(xué)習(xí)，大幅度提高自己的綜合素養(yǎng)與工作能力，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并且嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。