曾純昌

(深圳地鐵集團(tuán)公司運(yùn)營(yíng)分公司 廣東深圳 518040)

剛性懸掛拉出值布置對(duì)受流質(zhì)量的影響

曾純昌

(深圳地鐵集團(tuán)公司運(yùn)營(yíng)分公司 廣東深圳 518040)

討論深圳地鐵蛇口線及環(huán)中線剛性接觸網(wǎng)拉出值布置存在的差異，通過(guò)分析其在運(yùn)營(yíng)中對(duì)電客車(chē)取流質(zhì)量的影響，提出對(duì)剛性接觸網(wǎng)拉出值進(jìn)行優(yōu)化的方案。

深圳地鐵;拉出值;磨耗;取流;優(yōu)化

在定位點(diǎn)處，需要保證接觸線與機(jī)車(chē)受電弓滑板中心線間有一定的距離，這個(gè)距離在直線區(qū)段叫作接觸線的之字值，在曲線區(qū)段叫作拉出值。拉出值的作用是:使運(yùn)行中受電弓滑板的工作面均勻磨耗(否則會(huì)使滑板工作面磨出溝槽)，并保證不發(fā)生弓網(wǎng)故障。深圳地鐵蛇口線正線全長(zhǎng)36 km，采用剛性懸掛接觸網(wǎng)技術(shù);環(huán)中線正線全長(zhǎng)43 km，除地面段的5 km采用柔性懸掛外，地下段均為剛性懸掛。這兩條線剛性懸掛的拉出值布置有很大的差異，自2011年6月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，可看出電客車(chē)的取流質(zhì)量有很明顯的優(yōu)劣。

1 剛性懸掛拉出值布置規(guī)律比較

蛇口線、環(huán)中線采取剛性懸掛，平均每個(gè)錨段長(zhǎng)為250 m，每8～10 m有一個(gè)懸掛定位點(diǎn)，錨段關(guān)節(jié)、線岔、中心錨節(jié)的安裝結(jié)構(gòu)均一樣，所用匯流排為同一廠家，所用接觸線雖是不同廠家，但都是用銀銅合金電車(chē)線。兩條線路拉出值布置的差異主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1)蛇口線，每錨段長(zhǎng)拉出值變化相當(dāng)于2個(gè)近似正弦波;環(huán)中線，每錨段長(zhǎng)拉出值變化相當(dāng)于1個(gè)近似正弦波。

2)在蛇口線非絕緣錨段關(guān)節(jié)處，兩接觸線間距為200 mm，但不在線路中心線兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，拉出值在0～±150 mm范圍內(nèi)調(diào)整，以保證兩線間距200 mm;在環(huán)中線非絕緣錨段關(guān)節(jié)處，兩接觸線間距為200 mm，在線路中心線兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，即兩側(cè)各拉±100 mm。

3)在蛇口線絕緣錨段關(guān)節(jié)處，兩接觸線間距為260 mm，也不在線路中心線兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，拉出值在±150 mm范圍內(nèi)調(diào)整，以保證兩線間距260 mm;在環(huán)中線絕緣錨段關(guān)節(jié)處，兩接觸線間距為300 mm，在線路中心線兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，即兩側(cè)各拉±150 mm(見(jiàn)圖1)。

圖1 匯流排布置波形

4)在蛇口線正線，接觸網(wǎng)拉出值的最大值標(biāo)準(zhǔn)為不超過(guò)300 mm，現(xiàn)場(chǎng)拉出值的最大值一般為280 mm左右;在環(huán)中線正線，接觸網(wǎng)拉出值的最大值標(biāo)準(zhǔn)為不超過(guò)200 mm，現(xiàn)場(chǎng)拉出值的最大值一般為200 mm。

5)蛇口線相鄰懸掛點(diǎn)拉出值變化與跨距的比值基本保持在1/100，相鄰兩最大拉出值間的接觸線基本成一直線(也就是兩最大值間接觸線基本成之字形布置)，相當(dāng)于10 m跨距的相鄰懸掛點(diǎn)拉出值變化約100 mm;環(huán)中線相鄰懸掛點(diǎn)拉出值變化與跨距的比值無(wú)明顯規(guī)律，且拉出值變化較小，一般相鄰懸掛點(diǎn)間的拉出值在3～40 mm間變化，見(jiàn)圖2～圖3。其中，箭頭上方的數(shù)值為兩定位間的跨距，箭頭下方的數(shù)值為兩定位間拉出值的變化數(shù)值;拉出值在受電弓中心一側(cè)為正值，另一側(cè)為負(fù)值。

圖2 蛇口線蛇口港站—海上世界站間一個(gè)錨段拉出值分布

圖3 環(huán)中線楊美站—上水徑站間一個(gè)錨段拉出值布置

2 拉出值布置對(duì)受流質(zhì)量的影響

在理想磨耗的情況下，受電弓碳板的表面應(yīng)是平直的平面或中間稍凹的光滑拋物面。從兩條線拉出值布置的規(guī)律能很明顯看出，蛇口線接觸線與受電弓之間相磨點(diǎn)的規(guī)律為:從錨段關(guān)節(jié)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)4～5個(gè)定位后達(dá)到距受電弓中心+300 mm的位置，再經(jīng)過(guò)4～5個(gè)定位后回到受電弓中心0的位置，接著經(jīng)過(guò)4～5個(gè)定位后達(dá)到距受電弓中心－300 mm的位置，再經(jīng)過(guò)4個(gè)定位又回到受電弓中心0的位置，如此循環(huán)，一個(gè)錨段相磨點(diǎn)的軌跡相當(dāng)于2個(gè)正弦波，且相鄰懸掛點(diǎn)拉出值變化與跨距的比值基本保持1/100的斜率，使得正弦波波峰與波谷間的匯流排基本成一直線，即類(lèi)似柔性懸掛的拉成之字形;再加上錨段關(guān)節(jié)兩側(cè)的拉出值不是在受電弓中心兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，而是在0～±150 mm間保證兩線間距的情況下按一定的規(guī)律變化設(shè)置，每個(gè)錨段關(guān)節(jié)處的拉出值都是不同的，所以在受電弓中心兩側(cè)各300 mm的范圍與接觸線相磨的幾率是均等的，使得磨耗均勻，保證了客車(chē)良好的取流質(zhì)量(見(jiàn)圖4～圖5)。

圖4 蛇口線受電弓

圖5 蛇口線距受電弓中心各點(diǎn)的碳板厚度統(tǒng)計(jì)

環(huán)中線接觸線與受電弓之間相磨點(diǎn)的規(guī)律為:從錨段關(guān)節(jié)處距受電弓中心±100(非絕緣錨段關(guān)節(jié))或±150(絕緣錨段關(guān)節(jié))mm起，經(jīng)過(guò)8～9個(gè)定位后達(dá)到距受電弓中心+200 mm的位置，再經(jīng)過(guò)8～9個(gè)定位后回到受電弓中心0的位置，接著經(jīng)過(guò)8～9個(gè)定位后達(dá)到距受電弓中心－200 mm的位置，再經(jīng)過(guò)8～9個(gè)定位后回到錨段關(guān)節(jié)距受電弓中心±100(非絕緣錨段關(guān)節(jié))或±150(絕緣錨段關(guān)節(jié))mm起點(diǎn)，完成一個(gè)近似正弦的相磨軌跡，按照每250 m一個(gè)錨段，則幾十公里線路有很多個(gè)錨段關(guān)節(jié)，也就是在受電弓中心兩側(cè)±100(非絕緣錨段關(guān)節(jié))或±150(絕緣錨段關(guān)節(jié))mm的位置磨耗頻率較高。在一個(gè)錨段內(nèi)，拉出值的布置可統(tǒng)計(jì)出在+100～+200 mm和－100～－200的懸掛點(diǎn)占85%，也就是磨耗集中在受電弓中心兩側(cè)100～200 mm的范圍(見(jiàn)圖6)，很明顯地磨成一個(gè)W形，而且相鄰懸掛點(diǎn)的拉出值變化小，即匯流排的斜率小，受電弓與接觸線的局部磨耗時(shí)間較長(zhǎng)，就像柔性懸掛的沒(méi)有拉成之字形一樣，導(dǎo)致受電弓碳滑板磨耗不均勻，惡化了取流質(zhì)量(見(jiàn)圖7)。

圖6 環(huán)中線距受電弓中心各點(diǎn)處碳板厚度統(tǒng)計(jì)

圖7 環(huán)中線受電弓磨耗及拉弧情況

3 拉出值布置優(yōu)化方案

對(duì)蛇口線、環(huán)中線拉出值的布置進(jìn)行情況分析，對(duì)運(yùn)營(yíng)中的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，可得出剛性接觸網(wǎng)優(yōu)化方案。

1)因溫度變化引起剛性匯流排伸縮的緣故，錨段長(zhǎng)度一般設(shè)計(jì)長(zhǎng)為250 m左右。要保證一錨段內(nèi)拉出值在受電弓中心兩側(cè)有兩個(gè)正弦波周期的變化，這樣在一錨段范圍內(nèi)受電弓碳板與接觸線相磨的次數(shù)是布置成一個(gè)正弦波周期的2倍，相當(dāng)于避免了相磨點(diǎn)因較長(zhǎng)時(shí)間接觸而磨出的凹槽，保證了均勻磨耗，而且也不影響匯流排隨溫度變化伸縮。

2)關(guān)節(jié)處的拉出值避免在受電弓中心兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，應(yīng)該作為關(guān)鍵懸掛點(diǎn)考慮。在保證兩線間距的情況下，把拉出值設(shè)計(jì)為在受電弓上各磨耗點(diǎn)的幾率大致相等;如果對(duì)稱(chēng)布置，拉出值為固定數(shù)值，因剛性懸掛的錨段不能設(shè)計(jì)得太長(zhǎng)，關(guān)節(jié)的數(shù)量多必然造成磨耗不均。

3)剛性懸掛接觸網(wǎng)不像柔性懸掛容易造成弓網(wǎng)故障，受電弓最大工作范圍是800 mm，故拉出值的允許最大值可設(shè)計(jì)到300 mm，這對(duì)磨耗均勻是有利的;如果是溫差變化大的地區(qū)，要考慮適當(dāng)?shù)卣{(diào)小一些，避免匯流排伸縮時(shí)在定位線夾內(nèi)卡滯。

4)拉出值布置的波峰及波谷在很小一段范圍AB、C－D間設(shè)計(jì)為正弦波圖像a1=Ysin ωx(Y為最大拉出值)，波峰與波谷B－C、D－E間拉出值設(shè)計(jì)為一直線a2=kx+b(k≠0，k與b為常數(shù))，這樣的布置與柔性懸掛的之字相似，保證均勻磨耗(見(jiàn)圖8)。

圖8 拉出值波峰與波谷間采用直線布置

4 結(jié)語(yǔ)

拉出值布置的不合理必然會(huì)導(dǎo)致受電弓的碳板磨耗不均勻，再加上剛性懸掛彈性差、縱橫向剛度大，以及凹凸不平的表面造成劇烈的拉弧，又進(jìn)一步加劇了磨耗，惡化了取流質(zhì)量。所以，建議根據(jù)優(yōu)化方案布置原則，對(duì)環(huán)中線剛性接觸網(wǎng)拉出值進(jìn)行重新布置。特別是即將建設(shè)的深圳地鐵7、9、11號(hào)線的剛性接觸網(wǎng)，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)拉出值的布置進(jìn)行優(yōu)化，以便進(jìn)一步改善弓網(wǎng)關(guān)系，延長(zhǎng)設(shè)備的更換周期，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，減少弓網(wǎng)故障，提高剛性接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的安全可靠性。

［1］中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.深圳地鐵2號(hào)線(蛇口線)工程接觸網(wǎng):接觸網(wǎng)工程:接觸網(wǎng)平面布置圖施工圖設(shè)計(jì):B 版［G］.成都，2009.

［2］中鐵電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司.深圳地鐵5號(hào)線(環(huán)中線)工程:供電系統(tǒng):接觸網(wǎng):接觸網(wǎng)平面布置圖［G］.天津，2009.

［3］鄧強(qiáng).城市軌道交通剛性接觸網(wǎng)［J］.都市快軌交通，2006，19(5):89-91.

［4］賴(lài)聲鋼.剛性接觸懸掛在運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題及分析處理［J］.都市快軌交通，2004，17(2):46-48.

［5］駱志勇.剛性接觸網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案［J］.都市快軌交通，2006，19(4):84-86.

Current Collection Quality Affected by the Rigid Catenary Stagger Arrangement

Zeng Chunchang
(Shenzhen Metro Corporation，Shenzhen 518040)

Abstract:According to the big difference of rigid catenary stagger arrangement between Shenzhen metro Shekou Line and HuangzhongLine, the paper analyzes their impact on current collection quality and proposed optimized values of rigid catenary stagger.

Key words:Shenzhen metro; stagger; wear; current collection; optimization

U231.7

A

1672-6073(2013)01-0068-03

10.3969/j.issn.1672-6073.2013.01.017

收稿日期:2012-02-07

作者簡(jiǎn)介:曾純昌，男，工程師，長(zhǎng)期從事接觸網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)技術(shù)管理，592812122@qq.com

(編輯:郭 潔)