軌道交通剛性接觸網(wǎng)運營管理創(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)備管理的難點和重點。現(xiàn)根據(jù)西安地鐵弓網(wǎng)的實際運行狀況，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，提高安全運行水平，降低運營維護成本。
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、無斷線隱患、安裝維護方便、成本低等優(yōu)點，成為我國城市軌道交通地下線路接觸網(wǎng)首選的類型。但從我國近幾年已運營地鐵線路的剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)來看，相對于柔性接觸網(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，大大增加了運營維護成本。目前，各地鐵對于剛性接觸網(wǎng)磨耗的管理普遍采用接觸線單點數(shù)據(jù)測量、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，還大大增加了運營風(fēng)險和運營成本。本文根據(jù)弓網(wǎng)的實際運行狀況，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行。
1科學(xué)監(jiān)測提升智能運維
1.1開展動態(tài)弓網(wǎng)檢測，整治設(shè)備缺陷
通過定期開展網(wǎng)軌檢測車動態(tài)測量工作，發(fā)揮接觸網(wǎng)檢測系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)采集、分析功能，有效利用檢測超限數(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、周期修和定時修，實現(xiàn)對接觸網(wǎng)的科學(xué)管理。對于不符合檢修標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，應(yīng)及時調(diào)整處理至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；對于影響行車類缺陷，應(yīng)立即組織調(diào)整處理，利用動態(tài)監(jiān)測手段，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，避免長期運行形成局部磨耗，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靜態(tài)參數(shù)測量調(diào)整的方式開展，但其不能準(zhǔn)確反映真實的弓網(wǎng)關(guān)系，特別是無法有效發(fā)現(xiàn)跨中、中間接頭的導(dǎo)高不平順、硬點對弓網(wǎng)關(guān)系的影響，無法有效減少局部磨耗的產(chǎn)生。為了改善使用激光測量儀靜態(tài)測量單點測量方法的缺陷，實現(xiàn)對接觸懸掛彈性的觀測，使人員能近距離觀測受電弓運行狀態(tài)，有效觀察整個接觸網(wǎng)的平滑度，研發(fā)了可安裝式弓網(wǎng)驗收裝置，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，不但實現(xiàn)了檢修中對接觸線導(dǎo)高不平順，是否存在偏磨、硬點的動態(tài)檢查，還能觀測到錨段關(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，實現(xiàn)了設(shè)備維護后弓網(wǎng)關(guān)系質(zhì)量的驗收。
1.3探索擴展維修手段，開展雙軌維護
為了切實發(fā)現(xiàn)并整治電氣隱患，在停電維護的基礎(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)備維護模式：即在設(shè)備取流的情況下，對關(guān)鍵部位利用紅外成像儀進行測溫，確認(rèn)設(shè)備運行情況，對局部溫度高的設(shè)備進行專項檢查整治，避免電氣腐蝕。
2技術(shù)攻關(guān)遏制硬點產(chǎn)生
剛性接觸線硬點對弓網(wǎng)關(guān)系影響較柔性接觸線后果更為嚴(yán)重，硬點會碰傷、刮傷碳滑板，造成機械磨耗過大。為了整治局部硬點，開展如下技術(shù)攻關(guān)工作：
2.1引進裝備，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，受電弓會發(fā)生較大的震動，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)機械磨耗及降低其離線率的目的。
2.2強化檢修，整治接觸線跳線隱患
剛性接觸網(wǎng)運行環(huán)境較柔性戶外設(shè)備較為優(yōu)良，但地下滲水對剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)的影響不容小覷，特別是對鋁質(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，造成運營故障的事件。西安地鐵地下水水質(zhì)較為單一，未對匯流排產(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，造成跳線形成硬點的情況。為了及時發(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，并取得了國家實用新型發(fā)明專利。
3專項整治治理電氣腐蝕
3.1數(shù)據(jù)監(jiān)測，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)新使用微歐計對錨段關(guān)節(jié)、線岔處電連接過渡電阻進行測量，通過監(jiān)測發(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)電膏后再次測量，發(fā)現(xiàn)電阻回歸正常。通過此方式及時發(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)有運營線路，并在新線建設(shè)中提出設(shè)計要求。原設(shè)計對側(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，且通過實驗計算得知，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列車運行到錨段關(guān)節(jié)、分段絕緣器、線岔等位置時，受電弓將由單支懸掛接觸到雙支懸掛或者單個集中載荷。由于懸吊結(jié)構(gòu)剛度大且?guī)缀鯚o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，這類磨損累積對接觸線造成損耗是一個緩慢的過程，當(dāng)發(fā)生局部磨損燒傷后，弓網(wǎng)關(guān)系的惡化會進一步產(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，對關(guān)鍵磨耗點、分段絕緣器等定期完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計更新，形成磨耗趨勢大數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)的對比預(yù)判出不同弓架次、不同運行環(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)計下個檢修周期檢修時的預(yù)計磨耗為2.9mm，磨耗率達(dá)47%，即此滑道無法保證在下個檢修周期內(nèi)可靠運行，故本次維護需對該滑道進行更換。（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。在列車運行過程中，通過受電弓滑板與接觸線的滑動接觸取流。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，改善相對落后的彈簧拉力計手動測量技術(shù)，使用較為先進的受電弓檢測系統(tǒng)，分析升弓機構(gòu)、弓頭彈簧及各部分阻尼對受電弓動態(tài)影響，選擇合理的參數(shù)，減小動態(tài)接觸壓力變化幅值的標(biāo)準(zhǔn)差，使受電弓的動態(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)生震動比較小的優(yōu)質(zhì)受電弓，是緩解因震動產(chǎn)生接觸線磨耗的有力措施。
5結(jié)語
作為機械接觸的弓網(wǎng)關(guān)系，機械磨耗是不可避免的，但通過技術(shù)及管理手段及時發(fā)現(xiàn)并治理異常磨耗和局部磨耗，是預(yù)防設(shè)備故障、降低運營維護成本的一個行之有效的手段。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]
[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，2003.
作者：彭輝 張勝 李杰 單位：西安市軌道交通集團有限公司運營分公司
