地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置探究

關(guān)翔

摘 要：在城市軌道交通工程中，剛性接觸網(wǎng)是地鐵列車的供電裝置。文章分析了地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置，使用這一接頭裝置可以避免使用傳統(tǒng)匯流排外接頭和斷開式接觸導(dǎo)線。因此，減少了碰弓和電拉弧風(fēng)險，工作人員無需到工作現(xiàn)場，即可關(guān)閉人防門和防淹門，有效發(fā)揮了其重要作用。

關(guān)鍵詞：地鐵;剛性接觸網(wǎng);可斷開式;接頭裝置

中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03-001-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.001

隨著我國城市環(huán)境和軌道交通的不斷發(fā)展，剛性懸掛接觸網(wǎng)也逐漸增多。在建設(shè)這類工程的過程中，需要同時建設(shè)人防工程，因此要合理設(shè)計人防門。如果地鐵隧道需要穿越河道，要設(shè)計地鐵防淹門，發(fā)生漏水問題后快速關(guān)閉人防門和防淹門，保障人員安全。在匯流排的影響下，很難徹底關(guān)閉人防門和防淹門，要安排專業(yè)人員進入隧道，拆卸整體接觸網(wǎng)上的匯流排。一旦發(fā)生緊急情況，工作人員可能無法進入隧道中，為了解決此問題，要利用地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置。

1 工程案例

某市地鐵1號線發(fā)生地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置故障，一列車在隧道內(nèi)發(fā)生拋錨故障，車上乘客被緊急疏散，同時還有23輛列車受到事故的負面影響，延誤40分鐘。這次主設(shè)備故障影響到正常運營，并引發(fā)了社會輿論，一些專家質(zhì)疑地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置的應(yīng)用。筆者分時段多次測量、采集記錄該市一號線地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置的運行參數(shù)，根據(jù)列車受電弓的磨損情況分析故障原因。

因為地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置水平過渡不夠順暢，在接觸線上產(chǎn)生硬點，發(fā)生了嚴重的電弧灼傷情況，產(chǎn)生電弧熱效應(yīng)，熔融接觸線和匯流排的引弧。發(fā)生電弧效應(yīng)后，再加上富含鈣和鐵雜質(zhì)的隧道滴水介質(zhì)的影響，引發(fā)了銅和鋁之間的電化學(xué)腐蝕，損毀了地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置。

2 地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置概述

當(dāng)前，在我國城市軌道交通建設(shè)過程中，廣泛利用剛性懸掛接觸網(wǎng)，建設(shè)了軌道交通和人防工程。為了保護隧道和人員，要設(shè)置防淹門。如果漏水問題比較嚴重，要快速關(guān)閉防淹門和人防門。在剛性接觸網(wǎng)的影響下，很難及時關(guān)閉人防門和防淹門。

當(dāng)前，在城市軌道交通中，主要利用小錨段可拆卸式匯流排和匯流排外包接頭處理上述問題。但是，這兩種方式無法滿足瞬時可斷的要求，影響到剛性接觸網(wǎng)日常運行。因此，要利用地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置。

接頭裝置主要包括水平移動匯流排接頭和垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭以及匯流排連接段，固定連接水平滑動式匯流排接頭、可垂直旋轉(zhuǎn)式匯流排接頭的靜接頭和需斷開的匯流排兩端。在兩端插入可動式匯流排接頭的水平移動接頭和垂直旋轉(zhuǎn)接頭，因此形成了可斷開系統(tǒng)[1]。接頭裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置工作原理

3.1 機械工作原理

跌落連接段后，要利用可水平移動式匯流排接頭的電驅(qū)動和機械聯(lián)動裝置，沿著左右軌道供電臂，促使水平移動接頭向靜接頭移動，最終脫開連接段和水平移動接頭。在另外一端利用旋轉(zhuǎn)接頭的控制作用，向接觸網(wǎng)的一端垂落，因此斷開剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)。

通過導(dǎo)電觸指在滑道供電臂的一端固定可水平移動式匯流排靜接頭，在靜接頭中設(shè)置導(dǎo)電觸指，連接鋼芯接觸網(wǎng)的匯流排，可以實現(xiàn)固定導(dǎo)電連接。利用彈性壓板，在滑動供電臂的另一端設(shè)置水平滑動式匯流排的滑動接頭，并發(fā)揮了電驅(qū)動和機械聯(lián)動裝置的作用，實現(xiàn)左右滑動供電臂的水平滑動[2]。

在接頭裝置中，利用電驅(qū)動機構(gòu)連接可水平滑動式匯流排接頭的靜接頭和動接頭，動力機構(gòu)包括靜接頭、動接頭的絕緣子和電機以及減速系統(tǒng)等。在關(guān)閉防淹門的過程中，首先要啟動電機，促使動接頭向靜接頭水平移動，最終脫開并跌落連接段。

接頭裝置的左右滑動供電臂包括導(dǎo)向滑道，可以在左右滑動供電臂之間實現(xiàn)動接頭水平滑動。接頭裝置的旋轉(zhuǎn)動接頭通過軸銷連接左右滑動供電臂，斷開連接段匯流排的一端后，促使旋轉(zhuǎn)動接頭在軌面上旋轉(zhuǎn)，最終在接觸網(wǎng)的一端垂直懸掛[3]。

接頭裝置連接段和接觸網(wǎng)匯流排之間利用電連接方式，利用彈性導(dǎo)電觸指在滑動供電臂中獲得電連接，利用匯流卡槽的導(dǎo)電觸指傳遞電連接。針對機械聯(lián)動裝置系統(tǒng)，可水平滑動式匯流排接頭中包括彈簧和導(dǎo)向桿部件，在靜接頭和動接頭之間設(shè)置左右導(dǎo)桿。同時，要在動接頭上固定左右導(dǎo)桿的一端，在靜接頭的導(dǎo)向孔中插入導(dǎo)桿另一端，在左右導(dǎo)桿外套設(shè)左右彈簧，在靜接頭上作用彈簧一端，另一端在動接頭上發(fā)揮作用。

彈簧通常情況下處于壓縮狀態(tài)，只能發(fā)揮彈簧壓力作用，無法移動動接頭，因此在兩個動接頭之間建立連接。發(fā)生特殊情況時，要保證外力大于彈簧彈性力，可以水平滑動動接頭，連接段因此離開動接頭。機械聯(lián)動裝置利用帶動滑動的機構(gòu)連接動接頭和靜接頭，動力機構(gòu)主要包括靜滑輪組和動滑輪組及拉索。在靜滑輪組上固定拉索一端，另一端連接防淹門機構(gòu)。關(guān)閉防淹門之后，拉索拉動動接頭，并向靜接頭方向移動，最終脫開并跌落連接段。彈簧對于動接頭產(chǎn)生的壓力大于75 kg，在列車正常運行階段，不會自行斷開接頭裝置[4]。

3.2 電動控制

電動接頭的控制電路要適應(yīng)安裝現(xiàn)場，通過控制基本電路，遠程操作設(shè)備控制室和車控室。接頭裝置的控制作用主要包括三個方面，即安裝調(diào)試安裝現(xiàn)場的手動子母開關(guān)、操作設(shè)備控制室、控制操作車控室IBP盤。

安裝調(diào)試接頭裝置后，切斷匯流排接頭上的電機，這一階段主要是控制設(shè)備控制室和車控室。操作設(shè)備控制室和車控室其中一個控制點之后，同時會鎖死另外一個控制點。為了避免發(fā)生錯誤操作，要設(shè)置兩組獨立的開關(guān)，分別是電源開關(guān)和斷開操作開關(guān)。接通電源開關(guān)后，水平移動匯流排接頭電機因此獲得電源，斷開系統(tǒng)發(fā)生動作[5]。80AE27CA-2722-4832-AE87-A5CBC1B16B43

4 地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置機械要求

要保障外觀質(zhì)量，避免發(fā)生裂紋、變形及轉(zhuǎn)折角等，避免在表面產(chǎn)生污跡和缺損等。要統(tǒng)一地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置四個定位懸掛點的高度，誤差嚴格控制在2 mm范圍內(nèi);在一條線路上，控制拉出指數(shù)處于0～100 mm，控制誤差在2 mm范圍內(nèi)。保證接頭接觸線的縫隙在1 mm內(nèi)，通過該受電弓平滑過渡，避免發(fā)生撞擊等問題。同時，不能存在拉弧點，落實最大磨耗控制，避免碳滑板和匯流排之間產(chǎn)生摩擦。

因為接觸網(wǎng)接頭位置是串聯(lián)關(guān)系，因此在地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置中，要平滑過渡接觸網(wǎng)。同時，要滿足機械強度要求和電氣性能要求。為了實現(xiàn)平穩(wěn)過渡和機械強度的要求，在接頭裝置中不能設(shè)置接觸點，因此可以平滑過渡機車的受電弓。在電氣連接的過程中，地鐵剛性接觸網(wǎng)要滿足電氣性能需求，通過接頭裝置平穩(wěn)取流受電弓，保障電連接滿足剛性接觸網(wǎng)載流量。利用彈性導(dǎo)電裝置的過程中，要合理設(shè)置壓縮量，如果沒有合理選擇壓縮量，將會引發(fā)卡死問題，載流量也會因此降低[6]。

固定地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置水平移動接頭等位置，此外，要固定端部的制動釘，控制匯流排間隙在10 mm～20 mm，水平移動端和防淹門的間距控制在20 mm以上。針對受電弓工作范圍，避免上方拉索侵入限界，控制最低點和正下方接觸線的間距在200 mm以上。保障機械聯(lián)鎖裝置動作的可靠性，在脫開裝置之后不能重選任何變化，保障脫開的正常性，在動作階段不能發(fā)生摩擦。提高斷開裝置機械運動的順暢性，將導(dǎo)電膏均勻涂抹在移動旋轉(zhuǎn)部位，在下落中間匯流排的過程中不能出現(xiàn)卡滯情況[7]。

匯流排脫開之后，和道床之間相距5 mm左右，可以恢復(fù)水平移動接頭接入端長度在120 mm以上。同時，要檢查接頭擋板和中間匯流排之間的銷子，避免發(fā)生異常問題。斷開裝置之后，保障各項技術(shù)嚴格符合產(chǎn)品要求，從而固定連接產(chǎn)品。根據(jù)要求選擇可斷開的裝置電連接和線夾的型號和材質(zhì)等，為了滿足接觸懸掛的伸縮長度，要合理把控預(yù)留的溫度變化。

5 裝置安裝和調(diào)試

防淹門的寬度尺寸，決定著裝置系統(tǒng)的水平移動匯流排的接頭和垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭的安裝位置，同時關(guān)系到連接段的長度。控制系統(tǒng)可以發(fā)揮遠程控制和現(xiàn)場控制的作用，裝置示意圖如圖2所示。

5.1 現(xiàn)場測量和定位

在剛性接觸網(wǎng)可斷開匯流排接頭安裝階段，技術(shù)人員要精細化測量工作現(xiàn)場，主要是測量防淹門的門扇寬度和匯流排的安裝高度。結(jié)合測量數(shù)據(jù)，提高現(xiàn)場定位的精確性。

5.2 預(yù)加工連接段匯流排

首先要預(yù)加工匯流排連接段，完成定位打孔后卡入接觸線，通過打磨處理后安裝緊固用的螺栓，協(xié)調(diào)匯流排連接段和兩端水平移動匯流排接頭和垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭部位的接觸線，因此可以平滑過渡受電弓[8]。

技術(shù)人員要結(jié)合現(xiàn)場測量結(jié)果切割制作匯流排，要根據(jù)地鐵防淹門和剛性懸掛數(shù)據(jù)計算匯流排的長度。工作人員要遵守左右對稱和均勻原則，利用打孔模具設(shè)置8組孔。利用放線小車在匯流排連接段中卡入接觸導(dǎo)線。全部卡入接觸導(dǎo)線后，要繼續(xù)利用螺栓緊固導(dǎo)線，隨后利用力矩扳手全面緊固導(dǎo)線，保障緊固過程的均勻性，避免在匯流排中脫出導(dǎo)線。

在匯流排接頭部分會出現(xiàn)超出的接觸導(dǎo)線，工作人員要利用銼刀打磨處理。根據(jù)導(dǎo)線端頭樣式打磨導(dǎo)線的接觸面，控制斜面長度在30 mm左右，完成打磨工作后，有利于平滑過渡受電弓。利用鉆頭在匯流排連接段中旋轉(zhuǎn)動接頭部位設(shè)置一個孔，并插入軸銷。再次檢測匯流排連接段兩端導(dǎo)線，保障完成打磨之后，兩端導(dǎo)線具備順直性和平滑性，完成加工工作。

5.3 現(xiàn)場安裝

在現(xiàn)場安裝階段，首先要將普通匯流排安裝在防淹門的門框部位，隨后再安裝裝置系統(tǒng)的水平移動匯流排接頭。完成安裝后，再安裝垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭，最后安裝匯流排連接段。在跌落匯流排連接段的過程中，要避免水平移動匯流排接頭和垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭影響到防淹門的關(guān)閉[9]。

測量水平移動匯流排接頭，完成安裝工作后，水平移動匯流排接頭和防淹門關(guān)閉厚度距離為50 mm左右。將普通匯流排安裝在防淹門關(guān)閉方向，控制這一匯流排端口和關(guān)閉的防淹門的間距為335 mm，在另一端有序安裝匯流排中間接頭和終端頭。完成安裝工作后，要利用電連接線夾的限位作用，這樣在縱向受力階段，能夠避免回流排發(fā)生串動的情況。

根據(jù)正常安裝導(dǎo)流流程，利用放線小車在匯流排中卡入一截導(dǎo)線，截掉超出匯流排短途的部分，并調(diào)平和順直這段導(dǎo)線，利用銼刀打磨處理接觸導(dǎo)線，保證可以平滑過渡受電弓。

確定測量垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭的安裝位置，完成測量工作后，重復(fù)前文的操作步驟，正確安裝垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭和導(dǎo)線。

松開水平移動匯流排接頭兩端的螺栓和靜接頭兩側(cè)和頂部的螺絲，在匯流排上套接靜接頭，注意控制套接長度，最后緊密兩側(cè)的螺栓。

安裝垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭前，工作人員要拆下端口擋板和可旋轉(zhuǎn)的接頭，隨后再安裝垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭。

安裝匯流排連接段，利用插銷連接匯流排連接段和垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭，并利用螺栓固定二者的連接。隨后，抬平匯流排連接段，與其他接頭齊平，調(diào)整移動動接頭，連接匯流排連接段和水平移動接頭，最后安裝端頭擋板。

利用電連接方式連接匯流排連接段和垂直旋轉(zhuǎn)匯流排接頭，連接位置不能影響部件運行。完成電連接后，避免因為重力影響到電工運行。

5.4 電氣連接

控制接頭裝置的過程中，在安裝調(diào)試工作和運行控制階段不能利用相同電源，完成現(xiàn)場安裝工作后，可以轉(zhuǎn)換運行控制系統(tǒng)。在設(shè)備控制室中安裝接頭裝置的控制箱，根據(jù)控制電路原理圖完成接線工作。電纜連接階段，要利用專用固定卡在隧道壁上固定電纜，利用電纜連接接頭裝置和車站內(nèi)車控室以及防淹門控制室，實現(xiàn)遠程控制和現(xiàn)場控制目標。

完成電纜安裝工作后，連通遠程控制點和現(xiàn)場控制點的電源值，要測試系統(tǒng)斷開裝置，保證可以正常斷開接頭裝置。完成所有安裝工作后，要全面檢查接頭裝置，提高整體安裝質(zhì)量，保障系統(tǒng)平滑性。

6 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，接觸網(wǎng)系統(tǒng)人防門和防淹門的設(shè)計逐漸完善。在關(guān)閉防淹門和人防門的過程中，利用地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置，可以保護接觸網(wǎng)系統(tǒng)，也無須工作人員進入到隧道內(nèi)處理問題，在復(fù)位防淹門和人防門后，可以快速恢復(fù)到接觸網(wǎng)系統(tǒng)中。雖然地鐵剛性接觸網(wǎng)可斷開式接頭裝置比較科學(xué)，但是因為處于發(fā)展階段，在應(yīng)用中還存在一些問題，需要技術(shù)人員加大研究力度。

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