改善接触网弹性延长接触网使用寿命

摘要：近年来，随着我国国民经济持续快速的增长，电气化线路的改造，意味着电力机车牵引的时代的到来。供电系统中运转中接触网的弹性在其中起到重要的作用。在深圳地铁一期接触网工程中，由于曲线拉出值设计不合理，导致受电弓出现锯齿状磨耗，在分段绝缘器处发生打断分段绝缘器滑板以及碰弓、拉弧等现象，甚至出现接触线侧面磨耗，严重威胁到运营安全。因此，改善接触网弹性延长使用寿命，是本文讨论的重点。

关键词：接触网弹性；接触悬挂；

电气化线路中的牵引供电系统，是指铁道部、铁路局、供电段等各级所属的供电部门，其功能是在电气化铁路区段通过变电站电压转变后输送到接触网上，为电力机车提供能源。其管理的设备有变配电设备和沿铁路线架设的接触网线路及与供电有关的其他设备。在供电系统中，直接传导电力机车能源的设备即接触网。而接触网的弹性在其中起到重要的作用。

1. 接触网弹性与使用寿命

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触网悬挂的弹性是衡量接触悬挂结构性能好坏的重要标志之一。接触网弹性是指接触网悬挂中某一点在单位受电弓压力下，每单位垂直力使接触导线升高的程度。当电力机车高速运行时，其受电弓将在一定范围内上下波动，极易造成导线超磨和离线拉弧现象。

接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其他建筑物。根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其他建筑物的特殊支持设备。定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。

我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础是对钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性。预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体，下端直接埋入地下。

接触网弹性不均匀，将影响受电弓取流。使接触线与受电弓之间产生拉弧、烧伤接触线的情况出现；接触网弹性不均匀，将对部分接触线的磨耗产生异常。两种情况都会减少接触网的使用寿命。

2. 改善接触网的弹性措施

为了使接触网的悬挂具有良好的弹性，以使受电弓高质量地取流，从而提高电力机车的运行速度，就必须对与悬挂弹性有关的设备结构进行研究和改革。本文针对提高接触网的弹性及采取的措施进行分析如下:

接触悬挂的弹性是其质量优劣的主要标志。接触悬挂的弹性是指悬挂中某一点在受电弓的压力下，每单位垂直力使接触线升高的程度。衡量接触悬挂弹性的标准有二:一是弹性的大小，取决于接触线的张力;二是弹性的均匀程度，它取决于接触悬挂的结构。

改善接触悬挂弹性及取流的条件:

①尽量使受电弓对接触线的压力不随受电弓的起伏波动而变化，这就需要从受电弓结构方面研究改进。

②是使受电弓沿接触线滑行时接触点的轨迹，尽可能地近于水平直线。如果要达到上述后一种条件的要求，就要尽量地减小接触线的驰度，改善接触悬挂的弹性、性能。

改善接触悬挂的弹性性能，重点应在于提高定位点、分段分相、绝缘器、线岔等处的弹性，同时尽量使全线接触悬挂的弹性均匀一致。有条件的话可以采用双链形接触悬挂和其他复合链形悬挂(即具有弹性装置吊线的多链形悬挂)。改善张力自动补偿装置，研制新型补偿器结构以保证悬挂中线索的恒定张力;减轻接触悬挂(特别是接触线上)的集中重量，采用轻型零件;研制新型高强度的接触线以提高接触线和辅助绳索的张力等都是改善接触悬挂弹性的重要措施和手段。

3.工程案例分析

3.1工程概况

深圳地铁一期接触网工程在接触悬挂形式上，试车线、出入段线、隧道内采用了弹性链型悬挂，在车辆段采用了带补偿的弹性简单悬挂。弹性链型悬挂由1根150平方毫米铜绞线作为承力索，通过n型吊弦悬挂2根120平方毫米银铜接触线组成。每根接触线加载张力1.1吨，承力索加载张力1.4吨，在终端3根线通过平衡板并联下锚。补偿器采用1比3型棘轮补偿装置。正线每60米设置一组电联结，连接馈线、承力索、导线。吊弦间距6米。结构高度235~270mm。悬挂点跨距18~22米。曲线每跨1定位，直线区段每3跨1定位。直线拉出值±200mm，曲线不大于250mm。

目前，深圳地铁运营分公司维修工程部供电车间QC小组，对既有接触网现状进行调查分析（图1），决定对情况运转不好的接触网弹性进行改进或提高。

3.2措施探讨

深圳地铁接触网的跨距、张力已经确定，提高接触网弹性的只有从接触网的悬挂方式、受电弓、环境等其它方面入手

3.2.1调整吊弦的位置

在隧道内列车通过时无涡流区段尽量平均布置，确保接触线基本保持在相对轨平面的固定高度，避免出现各跨距弛度不一的情况；在有天井、通风窗口、隧道形状改变之处适当加装吊弦、定位器，以消除列车通过时活塞风对接触网状态的影响。对中心锚节、分段绝缘器、电联接处适当做出负弛度调整，调整量需根据受电弓抬升力及集中负载点的负载重量经计算后得出。对n形吊弦在制作、更换时尽量做到两侧等长，以消除两根导线不等高造成偏磨影

响取流和稳定性。

3.2.2采用新产品、新技术对集中负载点减负

深圳地铁目前采用的D1、D2、D3型电联结线夹过于笨重，在满足通过电流的情况下可以适当降低线夹本体高度，以减轻电联结线夹重量；改造电连接形式，避免2~6个电联结线夹集中布置在一起的情况，至少可以做到分开在腕臂两侧均匀分布。同时要注意避免接触线和承力索之间的电联结线过紧引起的负弛度过大或将导线拉偏情况的出现。使用轻便、高强度的绝缘材料定位器及定位线夹，以减轻该点的集中负荷，同时也可以避免过流不畅时的烧伤故障。充分重视隧道活塞风对设备的影响。顺线路方向活塞风造成的接触线舞动、摆动，在受电弓通过时会发生离线烧伤导线的情况。通过设计中加装吊弦、缩小风口处定位间距等措施即可解决。

例如：曲线半径300~500M整改（图2，3）。在曲线上设计逐跨定位，在曲线半径300~500m处，拉出值依次为100mm、100mm、100mm……;调整后拉出值依次为500mm、100mm、180mm……。在曲线半径为500~600m处，拉出值依次为50mm、50mm、50mm…。调整后拉出值依次为500mm、180mm、50mm……。拉出值的设计应该尽量使受电弓从中心起向两侧磨耗均匀，避免受电弓滑板不均匀磨耗后恶化弓网关系。

3.2.3合理确定受电弓抬升力

关注受电弓的状态，受电弓的磨耗反映整个运行线路接触网的状态，通过定期测量可以准确反映接触网运行状态的变化及部分缺陷；当受电弓抬升力调整为100NM后情况得到根本好转。

3.2.4加强监测与调整

利用接触网检测车实时检测 ，消除接触线施工、检修造成的硬点，尤其是接触线硬弯；尽量避免相邻定位点处结构高度变化过大。因此，通过对接触线的磨耗测量及时对磨耗异常的区段进行具体分析，并采取适当的调整措施，这是维修中提高接触网弹性最实际最有效的措施。

4.结束语

柔性接触网弹性的改善，需要接触网设计部门、施单位工、检修单位的共同努力，从根本上改善不利于弓网关系的各个细节，同时也需要车辆、工建部门的积极配合，才能最终彻底解决问题。提高了接触网系统运行的可靠性，有力的保证了供电行车安全。延长了接触网系统的使用寿命。为深圳地铁续建工程改善接触网功能提供了参考依据。

注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开