接觸網(wǎng)定位器不受力隱患的排查方法和整改措施

馬時(shí)達(dá) 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭州供電段

為了保證接觸線沿受電弓中心線以“之”字或折線形式布置，在定位點(diǎn)處需要安裝定位器。定位器一端與支持裝置相連，另一端與接觸線相連。當(dāng)溫度變化時(shí)，定位器不應(yīng)妨礙接觸線順著線路方向進(jìn)行伸縮。受電弓經(jīng)過時(shí)，定位器不應(yīng)妨礙接觸線的自由振動(dòng)，且不應(yīng)侵入受電弓的動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，以保證受電弓能夠順利通過。

定位器正常處于受拉狀態(tài)（拉力≥80 N），定位器不受力（拉力＜80 N）甚至受壓都屬于定位器受力異常。杭長高鐵普遍采用鋁合金矩形定位器，定位線夾采用U形銷與銷軸連接設(shè)計(jì)。在運(yùn)營維護(hù)中，發(fā)現(xiàn)部分定位器處于不受力的異常狀態(tài)，經(jīng)過弓網(wǎng)長期振動(dòng)導(dǎo)致定位支座、定位鉤、定位銷釘以及U形銷等均存在不同程度的磨損，嚴(yán)重威脅高鐵行車安全。

本文重點(diǎn)分析定位器不受力的異常情況潛在的隱患，進(jìn)而探索總結(jié)出一套有效的定位器不受力隱患的排查方法，同時(shí)提出相應(yīng)的整改措施，以滿足高鐵供電安全可靠的需求。

1 定位器不受力的異常情況分析

1.1 定位器安裝工藝要求

定位器在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中用于固定接觸線位置，定位鉤與定位支座應(yīng)連接可靠，定位器正常運(yùn)行處于受拉狀態(tài)，如圖1所示。若定位器不受力，外觀表現(xiàn)為定位鉤因所受拉力不足而搭接在定位支座處，如圖2所示。

圖1 定位器處于正常的受拉狀態(tài)

圖2 定位器處于不受力狀態(tài)

定位線夾用于裝卡接觸線，應(yīng)與定位器本體牢固連接，U形銷應(yīng)從無環(huán)夾板側(cè)插入，且U形銷圓弧應(yīng)完全卡進(jìn)定位銷釘?shù)膱A弧槽內(nèi)并使之密貼，見圖3、圖4。

圖3 定位線夾組成

圖4 U形銷密貼安裝

1.2 定位器受力分析

在接觸網(wǎng)懸掛中，定位器主要受到垂直線路方向的接觸線拉力，通過正反定位的方式，使接觸線呈“之”字形架設(shè)。沿定位器方向受的力式中，F(xiàn)r為沿定位器方向定位器受力，β為接觸網(wǎng)在該定位點(diǎn)處的夾角，F(xiàn)為接觸線的張力。由上式分析，接觸線張力F恒定，定位器的拉力主要取決于夾角β，β越大，拉力值Fr越小。見圖5。

圖5 定位器受力分析

1.3 定位器不受力異常情況潛在的隱患

定位器在正常受力情況下，當(dāng)受電弓通過定位器時(shí)，定位器以定位鉤與定位支座的接觸點(diǎn)為圓心產(chǎn)生弧形抬升，受電弓通過后，定位器迅速回落，自由振動(dòng)較小，零部件磨損符合正常的壽命要求。

當(dāng)定位器處于不受力狀態(tài)時(shí)，定位鉤因所受拉力不足而搭接在定位支座處。受電弓經(jīng)過該處定位器時(shí)，定位器上下自由振動(dòng)或半自由振動(dòng)，定位鉤與定位支座間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加劇了定位鉤與定位支座連接處的摩擦，長期運(yùn)行就會(huì)形成磨損。受電弓經(jīng)過該處定位器時(shí)，定位器以定位鉤背部和定位支座間的接觸部位為支點(diǎn)上下振動(dòng)，在長期高速弓網(wǎng)振動(dòng)的工況下，定位鉤和定位支座連接處因不斷反復(fù)的滑動(dòng)摩擦而形成磨損。當(dāng)以上情形下的磨損累積到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致定位支座或定位鉤斷裂，從而使定位器本體從定位支座處脫落，侵入受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，造成弓網(wǎng)故障。

另一方面，當(dāng)定位器不受力時(shí)，受電弓經(jīng)過該處定位器時(shí)，定位銷釘與定位線夾振動(dòng)不同步，兩者之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)加劇了摩擦，長期弓網(wǎng)振動(dòng)會(huì)造成該處定位線夾U形銷和定位銷釘不斷地磨損，最終U形銷不能固定住定位銷釘導(dǎo)致定位器本體從定位線夾中抽脫，侵入受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線而發(fā)生弓網(wǎng)故障。

1.4 定位器不受力的原因分析

定位器施工安裝時(shí)因現(xiàn)場(chǎng)空間限制、定位器設(shè)計(jì)選型或設(shè)計(jì)參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不匹配、平面布置不合理、施工安裝不規(guī)范、拉出值參數(shù)調(diào)整不達(dá)標(biāo)、運(yùn)行維護(hù)管理不到位等原因，導(dǎo)致定位器長期不受拉力的異常情況產(chǎn)生。

2 定位器不受力的隱患排查方法

針對(duì)定位器不受力的特征表現(xiàn)，本文探索歸納出1C動(dòng)檢波形排查法和4C圖像數(shù)據(jù)分析法，以便高效準(zhǔn)確地查找到不受力的定位器。

2.1 1C動(dòng)檢波形分析

（1）利用波形分析軟件加載波形數(shù)據(jù)文件，重點(diǎn)關(guān)注拉出值波形，對(duì)照線路平面布置圖對(duì)每個(gè)定位點(diǎn)的拉出值波形進(jìn)行分析，正常狀態(tài)的定位點(diǎn)拉出值波形“拐點(diǎn)”特征明顯，呈典型鋸齒狀，如以下幾種狀態(tài)：

a.普通直線區(qū)段拉出值波形，見圖6。

圖6 直線區(qū)段拉出值波形

b.錨段關(guān)節(jié)拉出值波形，見圖7。

圖7 錨段關(guān)節(jié)拉出值波形

c.關(guān)節(jié)式分相拉出值波形，見圖8。

圖8 關(guān)節(jié)式分相拉出值波形

d.曲線區(qū)段拉出值波形，見圖9。

圖9 曲線區(qū)段拉出值波形

（2）對(duì)拉出值波形進(jìn)行分析，重點(diǎn)對(duì)每個(gè)定位點(diǎn)處的拉出值波形進(jìn)行判定，當(dāng)拉出值波形“拐點(diǎn)”特征不明顯，出現(xiàn)以下兩種特征：

特征a.連續(xù)3個(gè)定位點(diǎn)的拉出值波形呈“直線”圖形特征時(shí)，中間定位點(diǎn)處的定位器可能存在不受力的情況。

特征b.連續(xù)3個(gè)定位點(diǎn)的拉出值波形呈“折角斜線”圖形特征時(shí)，中間定位點(diǎn)處的定位器可能存在不受力的情況，且“折角斜線”中的中間定位點(diǎn)處角度越大，現(xiàn)場(chǎng)定位器不受力的可能性越大。

當(dāng)拉出值波形呈現(xiàn)上述兩種特征時(shí)，應(yīng)及時(shí)復(fù)核對(duì)應(yīng)4C圖像并現(xiàn)場(chǎng)上網(wǎng)檢查。

2.2 4C數(shù)據(jù)分析

分析定位器的定位鉤是否與底座存在磨損、定位器定位鉤處是否存在不受拉力等缺陷。當(dāng)發(fā)現(xiàn)定位鉤豁口與定位底座貼合、定位鉤上部與定位底座貼合、定位鉤與定位底座之間存在磨損痕跡時(shí)，該處定位器可能存在不受力的情況，應(yīng)追溯此處定位點(diǎn)的1C檢測(cè)拉出值波形，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)須及時(shí)對(duì)定位器狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)。見圖10、圖11。

圖10 定位器不受力

圖11 定位器不受力

2.3 典型案例分析

案例一：分析1C波形圖可見，23#Y01、25#Y02、27#Y04為連續(xù)三個(gè)反定位，前后3個(gè)定位點(diǎn)處波形圖呈現(xiàn)“直線”狀，見圖12，與特征a相似，25#Y02位于“直線”中間點(diǎn)，復(fù)核4C圖像，可驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)25#Y02定位器底座不受力，見圖13。

圖12 1C波形圖

圖13 4C圖像

案例二：分析1C波形圖發(fā)現(xiàn)，三個(gè)連續(xù)定位點(diǎn)波形圖呈現(xiàn)“折角斜線”，見圖14，與特征b相似，并存在連續(xù)兩跨正定位的情況，復(fù)核4C圖像，可驗(yàn)證中間定位點(diǎn)定位器底座不受力，見圖15。

圖14 1C波形圖

圖15 4C圖像

案例三：分析1C波形圖發(fā)現(xiàn)，三個(gè)連續(xù)定位點(diǎn)波形圖呈現(xiàn)“直線”，見圖16，與特征a相似，中間定位點(diǎn)拉出值較小，復(fù)核4C圖像，可驗(yàn)證中間定位點(diǎn)定位器底座不受力，見圖17。

圖16 1C波形圖

圖17 4C圖像

3 整改措施

3.1 科學(xué)整治

對(duì)發(fā)現(xiàn)定位器不受力等隱患處所，要組織技術(shù)人員按“一處一方案”要求逐處分析原因，要全面查閱接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)安裝圖、平面布置圖和施工圖、竣工圖等技術(shù)資料，綜合分析拉出值設(shè)計(jì)值、現(xiàn)場(chǎng)安裝值、定位器選型等信息，找到問題根源并對(duì)癥下藥。

針對(duì)杭長高鐵定位器受力工藝計(jì)算不滿足≥80 N的情況，研究分析后按如下原則進(jìn)行調(diào)整：

（1）根據(jù)預(yù)配安裝工藝計(jì)算的定位器受力范圍應(yīng)控制在80 N～2 500 N范圍內(nèi)。

（2）對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)定位器受力偏小的定位點(diǎn)，可將實(shí)際拉出值增加50 mm～100 mm，調(diào)整后的拉出值不大于250 mm。

（3）對(duì)于部分拉出值調(diào)整困難的定位點(diǎn)（如定位支座無空間可調(diào)整），核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)定位器長度后，可將原L=1 250定位器改為L=1 150定位器，原L=1 150定位器改為L=1 050定位器。調(diào)整后的拉出值不大于250 mm。

（4）調(diào)整定位點(diǎn)和更換定位器后，需對(duì)定位點(diǎn)處的受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線進(jìn)行校核。限位定位器的限位間隙，應(yīng)滿足受電弓最大動(dòng)態(tài)抬升量的1.5倍即225 mm時(shí)限位的要求，同時(shí)還必須滿足此時(shí)不與任何支持裝置發(fā)生機(jī)械碰撞的要求。

（5）拉出值調(diào)整后，需測(cè)量相鄰跨距內(nèi)接觸線任意一點(diǎn)對(duì)線路中心的拉出值，不應(yīng)大于250 mm，確保導(dǎo)線風(fēng)偏。同時(shí)需測(cè)量定位點(diǎn)相鄰跨距的吊弦和定位點(diǎn)導(dǎo)高、定位器角度等參數(shù)，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 加強(qiáng)設(shè)備日常運(yùn)營維護(hù)工作

充分利用6C系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)定位器受力狀態(tài)和各連接部位磨損程度的檢查，根據(jù)定位器所處位置不同，按優(yōu)先級(jí)不同進(jìn)行監(jiān)控和檢查。優(yōu)先檢查監(jiān)控接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)式電分相、絕緣關(guān)節(jié)、無交分線岔處及車站咽喉岔區(qū)的定位器，此類定位器一旦脫落可能短接兩個(gè)不同供電單元、燒斷接觸網(wǎng)，安全風(fēng)險(xiǎn)極大。其次檢查非絕緣錨段關(guān)節(jié)處、曲線處（特別是小曲線半徑、正反定位布置）的定位器，此類定位器因所處位置特殊，部分定位器可能存在不受拉力的情況。再次是檢查分析直線區(qū)段正線接觸網(wǎng)定位器和站線中間支柱定位器情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并組織處理。

3.3 加強(qiáng)新線驗(yàn)收管理

一是加強(qiáng)提前介入，要把定位器受拉力作為接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全指標(biāo)，要求設(shè)計(jì)院檢算安裝圖中拉出值參數(shù)、定位器選型等，對(duì)特殊區(qū)段要逐一檢驗(yàn)，防止在設(shè)計(jì)源頭就造成定位器拉力不足。

二是堅(jiān)持按圖驗(yàn)收，對(duì)靜態(tài)驗(yàn)收的參數(shù)要進(jìn)行技術(shù)分析，凡是與設(shè)計(jì)值不一致的，均要進(jìn)行分析研究和變更整改。

三是完善驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙、產(chǎn)品說明書、高速鐵路驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、細(xì)部工藝等文件，編寫針對(duì)性強(qiáng)、現(xiàn)場(chǎng)可操作的驗(yàn)收作業(yè)指導(dǎo)書，把控好定位器、定位支座安裝標(biāo)準(zhǔn)，將標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成檢查驗(yàn)收方法和具體要求，并組織驗(yàn)收人員開展專項(xiàng)培訓(xùn)。

四是建議高速鐵路選取無插銷型定位線夾，提高異常情況下抗磨性能。

五是建議設(shè)計(jì)在平面布置圖中區(qū)分出定位點(diǎn)處的正反定位方式，優(yōu)化定位器布置方式，尤其是站場(chǎng)內(nèi)與線岔參數(shù)相關(guān)的定位器，避免直線區(qū)段內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)的正定位或連續(xù)的反定位。

4 結(jié)束語

本文指出了定位器不受力異常情況的潛在隱患，提出了一套有效的定位器不受力隱患的排查方法，可更好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際快速準(zhǔn)確地查找到受力狀態(tài)不良的定位器。同時(shí)根據(jù)定位器不同的受力異常情況，制定科學(xué)的整改措施，以滿足高速弓網(wǎng)運(yùn)行安全可靠的需求。最后從加強(qiáng)日常運(yùn)營維護(hù)、設(shè)計(jì)圖紙的優(yōu)化和產(chǎn)品選型等方面給出了相關(guān)建議，以期提高接觸網(wǎng)定位器可靠性。