王铁成中铁建电气化局集团第三工程有限公司 北京 100076

引言：

地铁作为城市交通体系的重要构成，有效改善交通拥堵问题，提高公共交通运输能力。地铁供电系统的稳定性决定着地铁运行安全，而良好的弓网关系又是保证供电系统稳定的前提。由于受到净空高度限制，目前国内地铁大多采用刚性悬挂接触网或三轨式供电模式，分别通过受电弓或受流靴给地铁机车供电，系统采用直流牵引供电系统。本文以刚性悬挂接触网模式为例研究通过对施工过程的控制来改善弓网关系以减少其对受电弓的磨耗。

1 当前存在弓网磨耗情况

随着地铁速度、密度和稳定性等运营要求的不断提高，为了保证良好的弓网关系就需要刚性悬挂接触网在满足授流要求的前提下，尽量减少对受电弓的磨耗。然而目前国内轨道交通营运线路中，刚性悬挂接触网或多或少存在着对受电弓的不均匀磨耗问题，如下图1.1所示。由于异常磨耗，造成受电弓局部磨损严重，严重影响了受电弓的工作寿命，增加了运营成本，同时在一定程度上影响着运营安全。

图1.1 机车受电弓磨耗严重情况

研究如何避免或减轻不均匀磨耗问题是当前轨道交通运营维护中一个较为重要的环节，有必要在建设初期研究受电弓磨耗问题，尽可能改善受电弓的磨耗，使之均匀磨耗，达到运营的基本要求。

2 产生磨耗原因

地铁列车在运行过程中由于弓网关系、轮轨关系等的复杂性，机车受电弓的异常磨耗不光与接触网专业相关而且与车辆、线路等专业也是密不可分的。在此只针对刚性悬挂接触网专业进行分析。机车受电弓与刚性悬挂接触网(简称弓网系统)的动态受流过程是通过受电弓滑动接触实现的,因此在弓网运行的过程中势必会带来刚性悬挂接触线与机车受电弓滑板之间的机械磨耗和电气磨耗。而产生磨耗的原因从整个刚性悬挂接触网的施工过程来看主要有以下几个：刚性悬挂接触网的弹性、拉出值的布置方式、锚段关节施工精度、道岔定位方案、跨距大小以及设备的安装质量等。

3 有效解决方案

地铁刚性悬挂接触网目前主要有“T”型结构和“Π”型结构两种代表型式。“T”型汇流排紧固程度高，载流量大，但重量较大，悬挂点相对较多，施工维修繁琐，成本较高；“Π”型汇流排重量轻，刚度性能好，接触导线的固定方式简单，施工及维护检修方便，成本相对较低，且已经国产化。所以采用“Π”型汇流排方式已成为日后地铁建设的主导方向，在此以“Π”型汇流排方式刚性悬挂为例进行阐述。

3.1 增加刚性接触网的弹性方案

众所周知，在地铁线路中列车的出站加速段、变坡点、减振道床及锚段关节处为刚性接触网授流的薄弱位置，列车在通过时不仅容易发生电流不稳打火、拉弧等现象而且会对受电弓造成严重磨耗。如果在以上这些位置安装弹性线夹及绝缘装置，如图3.1.1所示，增加刚性接触网的弹性，使机车受电弓通过时得到缓冲，避免硬点的形成，可以有效改善弓网受流关系，并在一定程度上减少受电弓的磨耗。

图3.1.1 弹性部件

3.2 刚性悬挂汇流排的平面布置方案

根据刚性悬挂铝合金汇流排的最小弯曲半径和实际施工经验，刚性悬挂汇流排在线路的直线区段可采用以下布置方案。沿机车受电弓中心线左右对称均匀分布安装，如图3.2.1所示。

图3.2.1 刚性悬挂汇流排的平面布置示意图

采用上图布置方式时，汇流排沿机车受电弓中心保持恒定变化率，拉出值的分布更加均匀，能有效避免受电弓沿某一部位的过度磨损问题，更有利于受电弓滑板的均匀磨耗。

3.3 锚段关节的处理

锚段关节位于两个锚段的衔接过渡段，列车受电弓需要从一个锚段过渡到另外一个锚段。如果在此处有过渡不良的情况，会造成受电弓发生碰撞从而导致受电弓磨耗的增加。解决这一问题的关键是如何实现锚段的平滑过渡，可以从垂直和水平两个方向进行完善。两个锚段的汇流排垂直方向高度的施工误差关系到能否平滑过渡，因此在施工交底以及施工验收中应对此处加强监测；水平方向要保证两端汇流排的平行距离，同时必须加强对施工质量的要求。刚柔过渡处的处理，与此相类似。经运营实践证明，锚段关节是受电弓的磨耗最重要的原因之一，故应当尽可能采用大的锚段长度，减少锚段关节数量。

3.4 道岔定位方案

刚性悬挂接触网在道岔处通过布置重叠、等高的汇流排形成锚段关节实现变道过渡。目前刚性悬挂在道岔处锚段关节结构有两种方案：一种方案为锚段关节的两平行汇流排相对于受电弓中心线对称布置；另一种方案为两汇流排位于受电弓中心线同侧布置。“对称布置”时，如果“始触区”范围内刚性悬挂调整出现部分偏差，在列车快速通过时，由于受电弓的自身结构特性存在不均匀振动的现象，可能会产生弓网异常磨耗，影响道岔处的弓网受流。“同侧布置”时，能降低对受电弓不均匀振动的影响，可有效改善道岔处弓网受流条件，大幅度减少弓网磨耗程度。因此在施工过程中道岔定位应采用“同侧布置”更稳妥。

3.5 跨距的选取

刚性悬挂接触网的磨耗面是接触导线，其在初期投入使用时平整度较高，连续不平滑程度主要体现在刚性悬挂由于自重产生的挠度。然而挠度大小与悬挂刚体的刚度和跨距有关，因此在汇流排和接触导线定型的情况下，跨距越大意味着刚体挠度的增加越多，对授流不利。所以必须适当缩短刚性悬挂接触网的跨距。实践证明采用6m和8m跨距，两者均能满足最高运行速度的授流要求。综合经济指标、运营维护工作量等因素，更建议采用8m的标准跨距，且特殊情况下跨距最大值不宜超过10m。

3.6 过渡跨的选取

在锚段关节设计中合理确定过渡段与正常跨度之间的跨距布置，避免过渡跨与正常跨挠度发生突变，导致列车受电弓在通过时发生剧烈震动，加剧受电弓的磨耗。合理布置两段跨距能够优化授流质量，减少弓网磨耗。

3.7 设备安装质量的把控

分段绝缘装置等设备是刚性悬挂接触网系统中必不可少的重要组成部分，它们是否被正确的安装以及能否调试到最佳状态，不仅关系到是否能够发挥设备自身的作用，而且直接对受电弓的磨耗产生影响。刚性悬挂接触网分段绝缘装置安装完成后整体应与轨道面保持平行(以分段绝缘器两端的接头线夹处为测量点)，其中心点偏离线路中心线不应大于50mm，且距相邻悬挂定位点的距离应符合设计要求，允许误差±200mm。因此在施工过程中要做到认真交底、反复测量校准，甚至多次冷滑试验，以确保机车正常运行时受电弓能无卡滞、无偏磨，平滑通过减小磨耗。

4 结束语

随着我国各大城市地铁建设的不断发展，人们对地铁的运营要求也逐渐提高。对于刚性悬挂接触网模式运行的地铁线路，良好的弓网关系无疑是安全运行的重要保障。本文通过对“Π”型汇流排方式刚性悬挂接触网施工中的几个重要环节采取有效措施来减轻网对受电弓工的磨耗，以求达成理想的弓网关系，尤其是在新建线路中能起到一定的借鉴作用，为降低地铁的运营成本及保障安全营运提供了依据。