城市轨道交通接触网硬点的危害及防治

摘要：本文对城市轨道交通接触网运行中硬点产生的原因进行了分析及研究，提出了接触网硬点产生的地点，硬点对接触线使用寿命的影响及电客车受电弓运行的危害。消除接触网硬点的方法和措施，接触线张力对硬点的影响等方面分别进行了论述；对每一种因素均制定了有效的改进措施，有利于提高电客车受电弓的运行质量，提高接触线的使用寿命和接触网运营管理水平。
　　关键词：接触网，硬点，危害，防治
　　1引言
　　当接触网上有接触线接头、中心锚结、分段、分相等设备安装不当，或吊弦脱落、线夹偏斜等现象，造成接触线形成集中质量、局部弹性变差等现象，在列车高速运行情况下，这些部位都会出现不正常抬高，甚至出现打弓现象，形成这种现象的本征状态称为硬点。硬点是一种结构的本征欠缺，并且是相对的，也是一种有害的物理现象，硬点主要的危害有以下几点：
　　1.1使电客车运行条件变坏，车辆速度越快，硬点表现越明显，它会对受电弓产生撞击性损害。
　　1.2硬点产生的离线，破坏弓网间的正常接触和受流，常在这些部位造成火花或拉弧，影响弓网良好受流。
　　1.3便接触线局部磨耗加大，造成接触线机械损伤，降低接触线使用寿命。
　　1.4对电客车电机和电器产生不良影响
　　1.5情况比较严重的硬点还会诱发弓网故障，危及行车安全。
　　2随着列车员运行速度的提高，硬点对弓网关系的影响更加明显。以下是对深圳地铁公司接触网运营中硬点分布及其程度的简要分析，及相应的整治措施。
　　2.1接触悬挂上集中荷载产生的硬点
　　接触网集中荷载主要分布在分段绝缘器、接触线接头线夹、补强线夹、中心锚结线夹、电连接线夹、线岔等处。根据深圳地铁公司2005年到2009年检测车检测结果，当电客车运行速度超过60/h时，接触网设备以分段处硬点最大，全部在20g以上，而同样运行速度，接触网硬点一般只有4-8g。可以说分段缘器硬点大是目前提速线路上一个突出的问题。
　　国外城市轨道交通采用了为集中荷载预留负驰度的办法减小硬点。预留驰度的大小可以用下述办法确定。在分段绝缘器的安装位置，用弹簧秤以100—140N的力向上拉起接触线，拉起量即为设备安装预留负驰度值。弹簧秤拉起接触线所施加的力模拟了电客车受电弓在运行中接触压力变化最大值。德国Re160接触网试验提供的接触压力最大的值即为120—150N。对接触线接头、补强线夹等集中荷载均可以用相同的方法确定预留驰度值。显然，预留驰度值的设置，使受电弓未作用时，接触线已有一个预抬高量，这样受电弓通过时，集中荷载处受电弓与接触线的冲击力将减少，从而使硬点减少。另外，减轻分段绝缘件及连接部件的质量，把承力索质绝缘子更换为轻型的有机绝缘子，以及在分相绝缘器上采用弹性吊弦，将使分相绝缘器处的弹性大为改善，从而使硬点减少。深圳地铁在这方面作了有益的尝试，在深圳地铁四号线少年宫方向下行试挂了椒江海门万隆橡胶密封件有限公司生产的FDJYQ-CWL-2型1.5KV双线分段绝缘器，由于该分段绝缘器比已使用的法国加朗公司分段绝缘器重量轻30%，2006年使用至今，基本避免了硬点产生的危害，并取得了良好的效果。
　　线岔处产生的硬点
　　2.2线岔处产生硬点的原因有3个方面：
　　2.2.1首先，线岔限制管加大了接触线质量
　　减少由此产生的硬点，就要减轻限制管质量，可用铝合金件代替钢件。固定部位可活动的限制管使电客车通过线岔时，受电弓与接触网硬点之间有个缓冲的作用过程，从而减少硬点的影响。
　　2.2.2其次，线岔叉点处两支接触线交叉，受电弓同时托起两支接触线，该处硬点加大
　　深圳地铁在运行区段在线岔两支水平相交的接触线相距500mm处，将侧线接触线抬高1~2mm，侧线接触线避免直接压在正线接触线上，从而起到了减少交叉点处硬点的作用，当然。这样做的一个重要原因是要减少在始接触区受电弓碰触甚至钻入侧线接触线的可能性，提高机车正线通过的安全性。
　　2.3再有就是线岔接触区如有线夹，将有可能在始接触区受弓电抬起后碰触线夹，造成大的硬点
　　受电弓的有效宽度一般为800mm，其一半宽度为400mm。考虑受电弓50~100mm的晃动量，故在线岔始触区（交点外2500mm到交点外1000mm）内不得装设任何线夹。深圳地铁管内的接触线岔严格按照上述标准检调，检测结果表明，硬点产生的危害现象很少出现，这也表明，在80km/h以下的行车速度，交叉线岔完全能满足弓网关系的要求。
　　定位器处产生的硬点
　　2.4硬点的大小还与定位器的坡度及拉出值有关
　　根据运行中的定位器作用分析，运行中的定位器因为拉出值在水平方向上存在一个拉力，定位器与水平方向存在夹角，这样定位器在垂直方向产生一个向上拉起接触线的分力F。定位器本质量在接触线出的分力大小取决于夹角的大小，即定位器的坡度。受电弓托起接触线后，夹角变小，F变小，要使定位器处的接触线与跨中接触线具有相近的特性，（不考虑承力索影响的情况下），F应大于或者等于定位器本身质量在接触线处的分力，否则将产生硬点。若定位器处拉出值过小，也将产生硬点。可见，定位器处是否产生硬点除取决于本质量本身外还取决于定位器坡度大小和拉出值的大小。深圳市地铁管内将定位器坡度值的安全运行值从原来的1/10~1/6调整为1/7~1/6，调整后的定位器运行效果良好。当然，这样做的另外一个重要目的是避免受电弓过量抬高后，打碰定位器（管）。
　　2.5施工工艺及调整质量对接触网硬点的影响
　　2.5.1施工工艺及调整质量的差异对接触网硬点有着巨大的影响
　　使用普通线放线车放线对比使用恒张力放线车放线，两者的运行效果差异巨大。由于恒张力大小不受放线车速度的影响，接触线均匀、稳定地放出，克服了普通放线车放线速度不稳定、张力不能控制的缺点。尤其是对RIS120接触线，其自身硬度大，恒张力防线车放出的线比较平直，自然硬点少。可见，在施工条件运行的情况下，架设接触线应优先考虑用恒张力放线车放线。
　　接触线张力对硬点的影响
　　2.5.2接触线张力大小对硬点的也有直接的影响
　　联邦德国1998年4月在汉诺威-维尔茨保新线上所做的试验，对于Re250型接触网（接触线张力15KN，承力索张力15KN），当接触线张力从15KN增加至21KN，试验速度达到280Km/h时，弓网间接触力分布标准偏差从22N降至18N。弓网间最大接触力减小，硬点就减小。但是接触网的张力不能够太大，太大会增大接触线的磨耗，接触网的弹性也随之降低。总之，接触线的张力要于现有的运营条件相匹配。
　　3建议
　　接触网动态检查虽然为掌握硬点的分布及其程度提供了可靠的依据，但关于硬点的量值问题仍需进一步探讨。如果是检测车传感器参数设置不同所致，就应该明确该参数设备标准。总之，我们在接触网设备的日常检查和维护中还要不断总结经验，摸索规律，加强对硬点处的检修，提高接触网的运行管理水平。
　　参考文献
　　［1］地铁设计规范GB_50517-2003
　　［2］.城市轨道交通直流牵引供电系统GBT10411-2005
　　［3］接触网安全工作规程铁道部令铁运〔2007〕69号
　　［4］于万聚接触网【M】西南交大出版社，2003.