軌道交通剛性接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理創(chuàng)新
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摘要：剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)較柔性接觸網(wǎng)設(shè)備的管理重點(diǎn)有明顯不同，剛性接觸網(wǎng)的磨耗研究和治理是城市軌道交通中接觸網(wǎng)設(shè)備管理的難點(diǎn)和重點(diǎn)?，F(xiàn)根據(jù)西安地鐵弓網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，展開影響弓網(wǎng)關(guān)系因素的全面分析，不斷完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及管控措施，有效降低剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)磨耗，預(yù)防發(fā)生設(shè)備故障，提高安全運(yùn)行水平，降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。
關(guān)鍵詞：剛性接觸網(wǎng)；電氣腐蝕；磨耗；受電弓選型
引言
剛性接觸網(wǎng)以結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)斷線隱患、安裝維護(hù)方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為我國(guó)城市軌道交通地下線路接觸網(wǎng)首選的類型。但從我國(guó)近幾年已運(yùn)營(yíng)地鐵線路的剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)來看，相對(duì)于柔性接觸網(wǎng)，剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性小，弓網(wǎng)之間的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系較差，導(dǎo)致弓網(wǎng)異常磨耗問題嚴(yán)重，弓網(wǎng)關(guān)系惡化，影響受流質(zhì)量，且直接對(duì)地鐵的安全性和可靠性造成影響，使得接觸網(wǎng)和受電弓的使用壽命變短，大大增加了運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。目前，各地鐵對(duì)于剛性接觸網(wǎng)磨耗的管理普遍采用接觸線單點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量、分析、調(diào)整及研究的方式，在磨耗嚴(yán)重后采取換線的方式管理，不但未能解決產(chǎn)生異常磨耗的根本問題，還大大增加了運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)成本。本文根據(jù)弓網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，展開影響弓網(wǎng)關(guān)系因素的全面分析，不斷完善各專業(yè)相關(guān)的管控機(jī)制，優(yōu)化和完善管理手段，從而減少剛性接觸網(wǎng)異常磨耗的產(chǎn)生，保證地鐵列車的安全可靠運(yùn)行。
1科學(xué)監(jiān)測(cè)提升智能運(yùn)維
1.1開展動(dòng)態(tài)弓網(wǎng)檢測(cè)，整治設(shè)備缺陷
通過定期開展網(wǎng)軌檢測(cè)車動(dòng)態(tài)測(cè)量工作，發(fā)揮接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析功能，有效利用檢測(cè)超限數(shù)據(jù)、缺陷提升剛性接觸網(wǎng)維修技術(shù)參數(shù)的精準(zhǔn)度，以指導(dǎo)接觸網(wǎng)狀態(tài)修、周期修和定時(shí)修，實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)的科學(xué)管理。對(duì)于不符合檢修標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，應(yīng)及時(shí)調(diào)整處理至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；對(duì)于影響行車類缺陷，應(yīng)立即組織調(diào)整處理，利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段，緊盯參數(shù)突變，確保存在異常變化的設(shè)備早發(fā)現(xiàn)、早整治，避免長(zhǎng)期運(yùn)行形成局部磨耗，造成剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)磨耗超標(biāo)。
1.2研發(fā)弓網(wǎng)驗(yàn)收裝置，確保檢修質(zhì)量
剛性接觸網(wǎng)的日常維保采用單點(diǎn)靜態(tài)參數(shù)測(cè)量調(diào)整的方式開展，但其不能準(zhǔn)確反映真實(shí)的弓網(wǎng)關(guān)系，特別是無(wú)法有效發(fā)現(xiàn)跨中、中間接頭的導(dǎo)高不平順、硬點(diǎn)對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系的影響，無(wú)法有效減少局部磨耗的產(chǎn)生。為了改善使用激光測(cè)量?jī)x靜態(tài)測(cè)量單點(diǎn)測(cè)量方法的缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸懸掛彈性的觀測(cè)，使人員能近距離觀測(cè)受電弓運(yùn)行狀態(tài)，有效觀察整個(gè)接觸網(wǎng)的平滑度，研發(fā)了可安裝式弓網(wǎng)驗(yàn)收裝置，將其直接安裝在日常的檢修梯車上，并采用線路上預(yù)磨過有凸形磨耗的碳滑板，不但實(shí)現(xiàn)了檢修中對(duì)接觸線導(dǎo)高不平順，是否存在偏磨、硬點(diǎn)的動(dòng)態(tài)檢查，還能觀測(cè)到錨段關(guān)節(jié)、線叉由于碳滑板磨耗不均而很難與兩支不同錨段的接觸線同時(shí)良好接觸，兩支不同接觸線與碳滑板的高差不同的現(xiàn)象，避免了關(guān)節(jié)等雙線部位弓網(wǎng)間容易發(fā)生碰撞和間隙拉弧放電現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備維護(hù)后弓網(wǎng)關(guān)系質(zhì)量的驗(yàn)收。
1.3探索擴(kuò)展維修手段，開展雙軌維護(hù)
為了切實(shí)發(fā)現(xiàn)并整治電氣隱患，在停電維護(hù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新開展帶電設(shè)備狀態(tài)排查，停電設(shè)備檢修的雙軌設(shè)備維護(hù)模式：即在設(shè)備取流的情況下，對(duì)關(guān)鍵部位利用紅外成像儀進(jìn)行測(cè)溫，確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行情況，對(duì)局部溫度高的設(shè)備進(jìn)行專項(xiàng)檢查整治，避免電氣腐蝕。
2技術(shù)攻關(guān)遏制硬點(diǎn)產(chǎn)生
剛性接觸線硬點(diǎn)對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系影響較柔性接觸線后果更為嚴(yán)重，硬點(diǎn)會(huì)碰傷、刮傷碳滑板，造成機(jī)械磨耗過大。為了整治局部硬點(diǎn)，開展如下技術(shù)攻關(guān)工作：
2.1引進(jìn)裝備，增大懸吊結(jié)構(gòu)的彈性
列車在經(jīng)過加速區(qū)段、減震道床區(qū)段、線路變坡區(qū)段等時(shí)，受電弓會(huì)發(fā)生較大的震動(dòng)，往往不能與接觸線可靠接觸。根據(jù)線路和剛性懸掛安裝的具體情況，在出站加速區(qū)段、減震道床區(qū)段、線路變坡區(qū)段等加裝硅膠彈性絕緣子、彈性線夾等彈性部件，增大懸吊結(jié)構(gòu)的彈性，改善弓網(wǎng)關(guān)系的跟隨性，達(dá)到減少弓網(wǎng)機(jī)械磨耗及降低其離線率的目的。
2.2強(qiáng)化檢修，整治接觸線跳線隱患
剛性接觸網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境較柔性戶外設(shè)備較為優(yōu)良，但地下滲水對(duì)剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)的影響不容小覷，特別是對(duì)鋁質(zhì)匯流排的影響極為嚴(yán)重。在沿海城市，發(fā)生過地下水腐蝕匯流排導(dǎo)致接觸線出槽，造成運(yùn)營(yíng)故障的事件。西安地鐵地下水水質(zhì)較為單一，未對(duì)匯流排產(chǎn)生腐蝕情況，但出現(xiàn)多起因漏水后，水中鈣化物在接觸線線槽中堆積，致使匯流排鉗口不能完全夾持住接觸線，造成跳線形成硬點(diǎn)的情況。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整治跳線隱患，一是修訂了作業(yè)指導(dǎo)書標(biāo)準(zhǔn)，在梯車（作業(yè)車）行進(jìn)作業(yè)過程中，明確作業(yè)人員檢查接觸線和匯流排夾口狀態(tài)的要求，確保接觸線應(yīng)可靠嵌入?yún)R流排內(nèi)；二是結(jié)合巡視、登乘檢查匯流排上方漏水情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整治隧道滲水、漏水情況，避免造成匯流排的氧化和腐蝕；三是為便于處理剛性接觸線跳線缺陷，發(fā)明了架空剛性接觸網(wǎng)接觸線脫槽快速處理裝置，并取得了國(guó)家實(shí)用新型發(fā)明專利。
3專項(xiàng)整治治理電氣腐蝕
3.1數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，確保過渡電阻
為了避免錨段關(guān)節(jié)電氣回路不通造成電化學(xué)腐蝕而增加磨耗的情況，在檢修中創(chuàng)新使用微歐計(jì)對(duì)錨段關(guān)節(jié)、線岔處電連接過渡電阻進(jìn)行測(cè)量，通過監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)電阻過大的電連接有不同程度的燒傷現(xiàn)象，經(jīng)打磨涂抹導(dǎo)電膏后再次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)電阻回歸正常。通過此方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)電連接線內(nèi)部的輕微燒傷情況，處理電氣隱患，并形成了《剛性接觸網(wǎng)匯流排接頭檢修回路電阻測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)》和《錨段關(guān)節(jié)電連接回路電阻標(biāo)準(zhǔn)》。
3.2大膽創(chuàng)新，改變連接方式
針對(duì)電連接線夾燒傷情況，大膽創(chuàng)新，形成雙邊導(dǎo)流連接方式，目前已全面應(yīng)用于現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)線路，并在新線建設(shè)中提出設(shè)計(jì)要求。原設(shè)計(jì)對(duì)側(cè)的兩套匯流排電連接線夾之間的電連接線安裝方式不合理，電連接線夾內(nèi)側(cè)參與導(dǎo)流，匯流排與電連接線夾接觸面小，對(duì)此，優(yōu)化電連接線安裝方式，使得電連接線夾內(nèi)側(cè)和外側(cè)都參與導(dǎo)流，匯流排與電連接線夾接觸面增大，且通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算得知，兩套電連接線夾之間的回路電阻可降低28%。
4優(yōu)化弓網(wǎng)關(guān)系，降低磨耗
當(dāng)?shù)罔F列車運(yùn)行到錨段關(guān)節(jié)、分段絕緣器、線岔等位置時(shí)，受電弓將由單支懸掛接觸到雙支懸掛或者單個(gè)集中載荷。由于懸吊結(jié)構(gòu)剛度大且?guī)缀鯚o(wú)彈性，受電弓所受的接觸力和沖擊壓力得不到緩解，從而可能會(huì)出現(xiàn)弓網(wǎng)之間接觸壓力峰值，使得這些部位接觸線的磨耗偏大。
4.1大數(shù)據(jù)分析，開展分段壽命管理
由于弓網(wǎng)間的機(jī)械磨損、氧化磨損和電化學(xué)腐蝕磨損都作用于物質(zhì)的微觀層面，這類磨損累積對(duì)接觸線造成損耗是一個(gè)緩慢的過程，當(dāng)發(fā)生局部磨損燒傷后，弓網(wǎng)關(guān)系的惡化會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生電弧燒蝕接觸線，慢慢積累疊加形成局部磨耗。為了總結(jié)磨耗規(guī)律，對(duì)關(guān)鍵磨耗點(diǎn)、分段絕緣器等定期完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)更新，形成磨耗趨勢(shì)大數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)的對(duì)比預(yù)判出不同弓架次、不同運(yùn)行環(huán)境下檢修周期磨耗率，并設(shè)有紅顯預(yù)警警示，為檢修提供指導(dǎo)性建議。例如表1為某分段絕緣器全壽命管理分析表，由數(shù)據(jù)分析可知：（1）該分段目前有一支滑道磨耗已達(dá)40.32%，且根據(jù)檢修周期磨耗率，預(yù)計(jì)下個(gè)檢修周期檢修時(shí)的預(yù)計(jì)磨耗為2.9mm，磨耗率達(dá)47%，即此滑道無(wú)法保證在下個(gè)檢修周期內(nèi)可靠運(yùn)行，故本次維護(hù)需對(duì)該滑道進(jìn)行更換。（2）該滑道在本檢修周期內(nèi)磨耗率明顯增加，說明弓網(wǎng)關(guān)系匹配不良，需要進(jìn)一步優(yōu)化分段參數(shù)，減少磨耗。
4.2研究受電弓，做好受電弓的選型
在剛性接觸網(wǎng)磨耗問題探究中，受電弓的結(jié)構(gòu)、弓頭質(zhì)量、碳滑板材質(zhì)等與碳滑板磨耗異常息息相關(guān)，受電弓的異常磨耗，反過來又影響著剛性接觸網(wǎng)的異常磨耗。在列車運(yùn)行過程中，通過受電弓滑板與接觸線的滑動(dòng)接觸取流。要使受電弓良好地受流，必須保證受電弓滑板與接觸線可靠接觸，這就要求弓網(wǎng)之間必須保持一定的接觸壓力。建立彈性體受電弓模型，改善相對(duì)落后的彈簧拉力計(jì)手動(dòng)測(cè)量技術(shù)，使用較為先進(jìn)的受電弓檢測(cè)系統(tǒng)，分析升弓機(jī)構(gòu)、弓頭彈簧及各部分阻尼對(duì)受電弓動(dòng)態(tài)影響，選擇合理的參數(shù)，減小動(dòng)態(tài)接觸壓力變化幅值的標(biāo)準(zhǔn)差，使受電弓的動(dòng)態(tài)特性達(dá)到最佳。目前，剛性接觸網(wǎng)采用的受電弓并非針對(duì)剛性接觸網(wǎng)特性所研制，因此，研制受速度影響、產(chǎn)生震動(dòng)比較小的優(yōu)質(zhì)受電弓，是緩解因震動(dòng)產(chǎn)生接觸線磨耗的有力措施。
5結(jié)語(yǔ)
作為機(jī)械接觸的弓網(wǎng)關(guān)系，機(jī)械磨耗是不可避免的，但通過技術(shù)及管理手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)并治理異常磨耗和局部磨耗，是預(yù)防設(shè)備故障、降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本的一個(gè)行之有效的手段。本文通過在日常設(shè)備技術(shù)管理中不斷創(chuàng)新，從技術(shù)、管理方面提出了一些改善建議，可為剛性接觸網(wǎng)磨耗研究及治理提供參考。
[參考文獻(xiàn)]
[1]于萬(wàn)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，2003.
作者：彭輝 張勝 李杰 單位：西安市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司
