接觸網(wǎng)運營硬點的產(chǎn)生及防治

1、接觸網(wǎng)運營硬點的產(chǎn)生及防治接觸網(wǎng)運營硬點的產(chǎn)生及防治西安鐵路局西安供電段謝炳軍摘要:本文對電氣化鐵路接觸網(wǎng)運行中硬點產(chǎn)生的原因進行了分析及研究,提出了接觸網(wǎng)硬點產(chǎn)生的地點,對機車受電弓運行的危害,對接觸線使用壽命的影響,及消除接觸網(wǎng)硬點的方法和措施;從施工工藝及調(diào)整質(zhì)量對接觸網(wǎng)硬點的影響,接觸線張力對硬點的影響等方面分別進行了論述;對每一種因素均制定了有效的改進措施,有利于提高機車受電弓的運行質(zhì)量,提高接觸線的使用壽命和接觸網(wǎng)運營管理水平.主題詞:接觸網(wǎng)硬點產(chǎn)生防止接觸網(wǎng)硬點是指在接觸線接頭,區(qū)分絕緣器,定位裝置以及中心錨結(jié)等處所,接觸線柔性變差或形成集中質(zhì)量的現(xiàn)象.凡是硬點的地方,電力機車運

2、行條件變壞,容易造成受電弓和接觸線機械損傷和電弧燒傷,嚴(yán)重時誘發(fā)弓網(wǎng)故障.硬點產(chǎn)生的離線還對機車電機和電器產(chǎn)生不良影響.硬點也使接觸線局部磨耗加大,降低接觸線使用壽命.隨著列車運行速度的提高,硬點對弓網(wǎng)關(guān)系的影響更加明顯.以下是對西安供電段多年接觸網(wǎng)運營中硬點分布及其程度的簡要分析,及相應(yīng)的整治措施.1接觸懸掛上集中荷載產(chǎn)生的硬點接觸網(wǎng)集中荷載主要分布在分段(相)絕緣器,接觸線接頭線夾,補強線夾,中心錨結(jié)線夾,電連接線夾,線岔等處.根據(jù)鐵路局99年到04年檢測車檢測結(jié)果,當(dāng)列車運行速度超過120km/h時,接觸網(wǎng)設(shè)備以分相處硬點最大,全部在30g以上,而同樣運行速度,接觸網(wǎng)硬點一般只有4-8g

3、.根據(jù)鐵道部1999年頒布的接觸網(wǎng)運行檢修規(guī)程,分相絕緣器對受電弓的垂直沖擊力應(yīng)小于3Og,水平?jīng)_擊力應(yīng)小于40g,這可以說分相絕緣器硬點大是目前提速線路上一個突出的問題.我國電氣化鐵路分相絕緣裝置經(jīng)歷了錨段關(guān)節(jié)式絕緣材料式錨段關(guān)節(jié)式3個大的階段.京廣線石橋II缶穎區(qū)段分相絕緣裝置為雙五跨絕緣錨段關(guān)節(jié),測試結(jié)果表明,該裝置具有與普通接觸網(wǎng)一樣的性能,是當(dāng)前科技發(fā)展水平下減少分相裝置硬點的最佳型式.但這種分相絕緣裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,中性區(qū)長,維修工作量大,一旦發(fā)生故障,破壞范圍,搶修難度大,這也是我國電氣化鐵路后來在車速相對較低情況下大量采用絕緣材料式的原因.由于絕緣材料式的分相絕緣器的結(jié)構(gòu)和單位質(zhì)量

4、與普通接觸網(wǎng)不同,必然產(chǎn)生硬點.檢測數(shù)據(jù)也表明,同樣的國產(chǎn)分相絕緣器,同樣的運行條件,硬點大小也不一樣.硬點大的達(dá)到56g,小的則只有32g.可見對用絕緣材料式的分相絕緣器,要減小硬點,除了優(yōu)化結(jié)西鐵科技0婦構(gòu),減輕本體質(zhì)量,還要采用正確的調(diào)整辦法.國外電氣化鐵路采用了為集中荷載預(yù)留負(fù)弛度的辦法減小硬點.預(yù)留弛度的大小可用下述辦法確定.在分相絕緣器的安裝位置,用彈簧秤以120-150N的力向上拉起接觸線,拉起量即為設(shè)備安裝預(yù)留負(fù)弛度值.彈簧秤拉起接觸線所施加的力模擬了受電弓在運行中接觸壓力變化最大值.德國Rel60接觸網(wǎng)試驗提供的接觸壓力最大值即為120-150N.京鄭線施工時,分相絕緣器生產(chǎn)

5、廠家AF公司專家在安裝現(xiàn)場提供的具體調(diào)整方法是預(yù)留弛度值70mm,這是針對具體線路而確定的.京鄭線采用3t系全補償簡單鏈型懸掛(承力索張力17kN,接觸線13kN).對其他不同的懸掛方式,彈性不同則預(yù)留弛度值不同.廣武黃河南岸間下行線安裝的該分相絕緣器在運行速度為120km/h時,硬點只有2Og.對接觸線接頭,補強線夾等集中荷載均可以用相同的方法確定預(yù)留弛度值.顯然,預(yù)留弛度值的設(shè)置,使受電弓未作用時,接觸線已有一個接觸網(wǎng)運營硬點的產(chǎn)生及防治預(yù)抬高量,這樣受電弓通過時,集中荷載處受電弓與接觸線的沖擊力將減小,從而使硬點減小.另外,減輕分相絕緣件及連接部件的質(zhì)量,把承力索瓷質(zhì)絕緣子更換為輕型的有

6、機絕緣子,以及在分相絕緣器上采用彈性吊弦,將使分相絕緣器處的彈性大為改善,從而使硬點減小.西安供電段在這方面作了有益的嘗試,并取得良好的效果.2線岔處產(chǎn)生的硬點線岔處產(chǎn)生硬點的原因有3個方面:首先,線岔限制管加大了接觸線質(zhì)量.減小由此產(chǎn)生的硬點,就要減輕限制管質(zhì)量,可用鋁合金件代替鋼件.固定部位可活動的限制管使機車通過線岔時,受電弓與接觸網(wǎng)硬點之間有個緩沖的作用過程,從而減小硬點的影響.其次,線岔交叉點處兩支接觸線交叉,受電弓同時托起兩支接觸線,該處硬點加大.鄭州鐵路局在快速列車運行區(qū)段在線岔兩支水平相交的接觸線相距500mm處,將側(cè)線接觸線抬高120mm,側(cè)線接觸線避免直接壓在正線接觸線上,

7、從而起到了減小交叉點處硬點的作用.當(dāng)然,這樣做的一個重要原因是要減小在始觸區(qū)受電弓碰觸甚至鉆入側(cè)線接觸線的可能性,提高機車正線通過的安全性.再有就是線岔始觸區(qū)內(nèi)如有線夾,將有可能在始觸區(qū)受電弓抬起后碰觸線夾,造成大的硬點.受電弓的有效工作寬度一般為1250mm,其一半寬度為625mm.考慮受電弓100200mm的晃動量,所以距正線線路中,L,400850mm側(cè)線接觸線上安裝線夾都有可能碰及正線通過的受電弓,也就是說上述范圍內(nèi)應(yīng)禁止安裝電連接線夾及導(dǎo)線接頭線夾,補強線夾等.西安供電段管內(nèi)的接觸網(wǎng)線岔嚴(yán)格按照上述標(biāo)準(zhǔn)檢調(diào),檢測結(jié)果表明,硬點全部在2og1)A下.這也表明,在120km/h以下的行車

8、速度,交叉線岔完全能滿足弓網(wǎng)關(guān)系的要求.3定位器處產(chǎn)生的硬點檢測數(shù)據(jù)表明,在行車速度不超過140km/h時,不論是具有限位和減振作用的多功能定位器(鄭州武昌段)還是普通的鋁合金定位器(北京鄭州段)均能滿足行車的需要.顯然,多功能定位器保證了運行可靠性,鋁合金定位器因質(zhì)量輕硬點要比普通鋼質(zhì)定位器小.硬點的大小還與定位器的坡度及拉出值有關(guān).根據(jù)運行中的定位器作用力分析,運行中的定位器因為拉出值在水平方向上存在一個拉力F,定位器與水平方向存在夾角a,這樣定位器在垂直方向產(chǎn)生一個向上拉起接觸線的分力F2.定位器本身質(zhì)量在接觸線處的分力大小取決于夾角a的大小,即定位器的坡度.受電弓托起接觸線后,夾角a變

9、小,F2變小,要使定位器處的接觸線與跨中接觸線具有相近的特性(不考慮承力索影響的情況下),F應(yīng)大于或等于定位器本身質(zhì)量在接觸線處的分力,否則將產(chǎn)生硬點.若定位器處拉出值過小,也將產(chǎn)生硬點.可見,定位器處是否產(chǎn)生硬點除取于本身質(zhì)量外還取決于定位器坡度大小和拉出值的大小.鄭州鐵路局管內(nèi)將定位器坡度值的安全運行值從原來的1/101/5調(diào)整為1,71,5,調(diào)整后的定位器運行效果二西鐵科技良好.當(dāng)然,這樣作的另外一個重要目的是避免受電弓過量抬高后,打碰定位器(管).4施工工藝及調(diào)整質(zhì)量對接觸網(wǎng)硬點的影響檢測結(jié)果表明,施工工藝及調(diào)整質(zhì)量的差異對接觸網(wǎng)硬點有著巨大的影響.1999年6月,京廣線許昌李莊鋪區(qū)段

10、進行了更換接觸線增加張力的適應(yīng)性改造.其中許昌孟廟區(qū)段使用恒張力放線車放線,孟廟(含)李莊鋪區(qū)段使用普通放線車放線,兩者的運行效果差異巨大.據(jù)抽樣統(tǒng)計,許昌孟廟區(qū)段硬點超10g的平均每公里0.84處,而盂廟駐馬店區(qū)段硬點超10g的每公里達(dá)8.5處.京鄭線采用恒張力放線車放線施工工藝,平均每公里硬點超10g的只有0.7處.需要說明的是京鄭線抽樣地段運行速度只有100120km/h.為什么同樣的運行條件會導(dǎo)致這樣大的硬點差異呢?只能從放線施工質(zhì)量和檢修調(diào)整質(zhì)量上查找原因.恒張力放線車以一恒定的張力放線,該張力大小不受放線車速度的影響,接觸線均勻,穩(wěn)定地放出,克服了普通放線車放線速度不穩(wěn)定,張力不能

11、控制的缺點.尤其是對CTHA一120接觸線,其自身硬度大,恒張力放線車放出的線比較平直,自然硬點少.可見,在施工條件允許的情況下,架設(shè)接觸線應(yīng)優(yōu)先考慮用恒張力放線車放線.5接觸線張力對硬點的影響鄭州許昌區(qū)段?(承力索張力20kN,接觸線張力l0kN),檢測車速度在140km/h左右時,平均每公里硬點超10g的只有1.8處;(下轉(zhuǎn)第35頁)車輛鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕及防治措施構(gòu)的腐蝕.4防腐措施4.1設(shè)計方面(1)車輛設(shè)計時,應(yīng)嚴(yán)格遵守車輛鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計的原則;在審核或考慮不同的部位結(jié)構(gòu)強度設(shè)計時,還應(yīng)從防腐的角度出發(fā)考慮各零,部件的等壽命.(2)要合理選材.合理選材是防止和減輕腐蝕的最重要步驟,是關(guān)系到

12、產(chǎn)品使用壽命長短的關(guān)鍵.例如,在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)盡量避免在同一結(jié)構(gòu)部位采用不同的金屬材料相互接觸,在必須采用不同金屬組成同一結(jié)構(gòu)時,一是應(yīng)選用電極電位相近的材料,二是在不同金屬連接處應(yīng)采用絕緣措施將其隔離開來.(3)應(yīng)避免或減緩焊縫處的腐蝕,減少或消除搭接形式,在不可避免的情況下,盡量采用對接,一體式,滿焊等;在無法施行滿焊的部位,要采用瀝青系列密封膠密封縫隙的措施.(4)避免水分及灰塵易積存的結(jié)構(gòu).在設(shè)計中盡可能使易聚存水分結(jié)構(gòu)的出口位于水分的最低處,或開有足夠的排水孔.(5)結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)方便除銹,涂料施工的進行.如兩型鋼布置時,其間距應(yīng)不小于1/3型鋼高度h,這樣才便于除銹及涂刷油漆.(6

13、)杜絕容易進水,滲漏水的結(jié)構(gòu).如為避免運用部門用水沖刷地板,從而使客室內(nèi)地板上的污水積存在下層金屬地板上,將地板布近側(cè)墻,間壁處的翻邊高度加高,其接縫處應(yīng)用熱焊或膠合方式,使它們牢固地結(jié)合在一起,從而使客室內(nèi)的板上的污水不易從地板接縫處經(jīng)木地板縫隙滲入到金屬地板上.(7)不好的車體保溫材料吸濕性越大,易造成與車輛鋼結(jié)構(gòu)接觸處的嚴(yán)重腐蝕.采用強度高,不吸潮,不易碎等優(yōu)點材料時,若安裝時接縫處堵塞不嚴(yán),形成閃逢,也不利于防腐.因此在設(shè)計制造時,應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu),并選用性能較好的新型保溫材料加以改進.(8)在車輛鋼結(jié)構(gòu)最易腐蝕部位經(jīng)濟,合理地增加其板材的厚度.針對不同車輛鋼結(jié)構(gòu)部位的不同介質(zhì),應(yīng)針對性

14、地加強防腐.在不影響鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的前提下,不斷采用國,內(nèi)外防腐新材料,新工藝及新技術(shù).4.2工藝方面(1)鋼結(jié)構(gòu)的表面除銹清理工作要徹底,并且要縮短鋼材除銹后到涂裝前的停留時間,最好是除銹后立即涂裝,避免除銹后鋼材表面再次生銹.(2)對于不同車型和同一車型的不同部位,要根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的具體要求和經(jīng)濟性,綜合比選涂料.選擇涂料應(yīng)以防護性能為主,選擇施工中毒性,氣味小,涂料施工工藝性好,經(jīng)濟效益好的涂料.涂料選好后,應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝進行噴涂,并適當(dāng)增加涂層厚度,以提高車輛鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力.4.3管理方面(1)應(yīng)訂出有關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)涂裝前的清潔度技術(shù)工藝要求及防腐管理制度,并設(shè)專人進行管理.(2)車

15、輛部門應(yīng)配齊和加強理化實驗設(shè)備,并設(shè)專人負(fù)責(zé)涂料質(zhì)量的檢測.(3)嚴(yán)格按照維修規(guī)程進行維護保養(yǎng).(4)定期對從事防腐的工作人員進行技術(shù)理論培訓(xùn).(上接第37頁)而許昌一孟廟區(qū)段(承力索張力15kN,接觸線張力15kN怦均每公里硬點超10gl只有084處.可見,接觸線張力越大,硬點越小.聯(lián)邦德國1988年4月在漢諾威一維爾茨堡新線上所做的試驗,對于Re250型接觸網(wǎng)(接觸線張力15kN,承力索張力15kN),當(dāng)接觸線張力從15kN增加至21kN,試驗速度達(dá)到280km/h時,弓網(wǎng)間接觸力分布標(biāo)準(zhǔn)偏差從22N降至18N.根據(jù)F.=F+3aF(F.為接觸力最大值,F為接觸力平均值,aF為接觸力標(biāo)準(zhǔn)偏差),弓網(wǎng)間最大接觸力減小,這樣,硬點就減小.接觸網(wǎng)動態(tài)檢查雖然為掌握硬點的分布及其程度提供了可靠的依據(jù),但關(guān)于硬點的量值問題仍需進一步探討.鄭州鐵路局接觸網(wǎng)檢測車在同等速度條件下,其硬點測量值約為鐵道部測量值的3倍