引言
市郊接觸軌線路相對于地下接觸軌線路而言,其運行工況、自然環(huán)境等方面都存有較大差別,我國在設計及運營維護上無較多先例經驗?；诖?本文從運營維護的角度出發(fā),對市郊接觸軌線路的設計及建設提出相關的改進建議,權當拋磚引玉。
1市郊接觸軌線路特點
1.1線路特點
1.1.1長大區(qū)間
市郊居民聚集地、商圈較為分散,線路站間距大,以廣州地鐵14號線一期(主線)為例,線路總長54.3km,共設置車站13座,最大站間距6.1km。對接觸軌等沿線分布的設備來說,長大區(qū)間設備量大,人員行走浪費時間多,對設備維護效率提出了更高的要求。
1.1.2高架段長
從經濟因素方面考慮,郊區(qū)部分線路采用高架橋方式鋪設。而高架線路對接觸軌系統(tǒng)的影響主要體現在溫度變化導致的接觸軌、橋梁伸縮問題等方面,所以,對設備性能及安裝要求更為嚴格。
1.1.3運行速度高
郊區(qū)線路站間距大,為了更好地提升服務水平,降低市民通勤時間,通常設計較高的列車運行速度。然而,高速運行的列車對受流質量提出了更高的要求,在控制靴軌打火、不正常磨耗等方面更加困難。
1.2設備特點
1.2.1高速端部彎頭
接觸軌端部彎頭為過渡部件,用以引導集電靴平滑可靠過渡到接觸軌授流面。在高速行車時,端部彎頭選用不當容易造成靴軌之間強烈沖擊,形成打火拉弧,危害靴軌設備。
集電靴與端部彎頭接觸過程實際是兩者的沖擊碰撞過程,可用以下公式說明:
即:
式中,a為行車速度:α為沖擊加速度:F為沖擊力。
為降低沖擊力,需改變端部彎頭的坡度,使其更加平緩。通過仿真計算,120km/h接觸軌線路宜采用7.4m高速端部彎頭,坡度為1:60。
1.2.2斷口設置
接觸軌在供電分區(qū)邊界點、道岔、人防(防淹)門等位置設置機械斷口。然而,在滿足限界要求的同時,接觸軌斷口布置還應避免出現整車或單元車失電的情況。以下為單元車失電的模擬分析,列車集電靴與接觸軌簡化模型如圖1所示。
當列車自圖1中接觸軌左側向右行駛時,靴軌之間滿足以下條件則造成列車右側單元失電:
此時,列車右側單元車集電靴全部懸空,可計算失電區(qū)長度為:L=L1-l2,列車單元失電的主要影響有:(1)單元車中最后離開接觸軌的集電靴斷開單元車全部電流,容易產生打火拉弧現象:(2)失電區(qū)過長或車速過慢時,單元車電壓低于預警閾值,司機室出現列車欠壓故障報警信號。
1.3安裝特點
1.3.1膨脹接頭安裝
在高架段安裝膨脹接頭時,不僅需要考慮接觸軌自身的伸縮量,還要考慮高架橋梁的伸縮量,設一定溫度變化下橋梁伸縮量為Al1,接觸軌伸縮量為Al2,有圖2所示兩種位置關系。
(1)當膨脹接頭跨于橋梁伸縮縫且溫度變化時,膨脹接頭預設伸縮量應為兩者疊加量,即AL=Al2＋Al1:
(2)當膨脹接頭不跨于橋梁伸縮縫且當溫度變化時,膨脹接頭預設伸縮量應為兩者相減量,即AL=|Al2-Al1|。
(3)當伸縮縫兩側橋梁長度不同或膨脹接頭兩側錨段長度不同時,以上計算方法同樣適用,但需根據不同長度選取不同的伸縮量數值。
故在設計膨脹接頭安裝曲線時,需充分考慮橋梁伸縮的影響。
1.3.2接地扁鋁安裝
橋梁伸縮對接地扁鋁的安裝同樣提出了不一樣的要求,當氣溫下降時,由于接地扁鋁自身以及橋梁的收縮,在扁鋁連接處產生較大的拉力,容易造成連接螺栓拉斷。需預留相應的伸縮裕度,在跨越橋梁伸縮縫時,還須采用電纜連接的方式。
1.4運營組織特點
郊區(qū)線路采用快車、普通車運營組織模式,快車僅?？坎糠终军c,其越站、過道岔等速度均保持較高。同時,部分快車與前車車距較近,對接觸軌授流、溫升等有更高要求。
2接觸軌運營維護建議
線路速度快、距離長等特點不僅要求接觸軌設備具有更高的可靠性,還要求維護維修保養(yǎng)成本進一步下降。所以,無論是從設備選用、工程建設、維修手段等方面均需要有較大的改進。
2.1設備選用建議
在設備廠商大批量生產前,運營單位應及時介入參加相關設計聯絡會議,從運營維護角度對設備相關功能、參數提出優(yōu)化建議。以"免拆式定位防護罩"為例,該型防護罩首次在廣州地鐵14號線、21號線應用,對比老式定位防護罩,該防護罩將絕緣支架緊固螺栓裸露在外,不僅便于巡視觀察,更具有節(jié)省生產材料、容易成型等優(yōu)點。
2.2工程建設介入建議
接觸軌設備體量大,跨度長,在工程建設大規(guī)模開展前,應充分介入并針對關鍵工序與施工方進行溝通。由于各城市各線路間設備維護維修規(guī)程及方式不盡相同,在工程建設時應充分考慮設備接管后的維護維修效率問題。
2.3維護手段建議
運營維護要考慮的另一重要因素是成本,在長大區(qū)間、高架段長的線路該矛盾尤為突出。故在確保線路設備可靠的同時,還要考慮采取新技術、新工具對設備進行維護保養(yǎng)。
以"網軌檢測"技術為例,傳統(tǒng)人工測量及巡視兩人一組進行測量時,每晚(3h)可行進約1.5km。然而,使用網軌檢測車進行測量巡視時,每晚可行進15~20km,在采集數據的同時,還可利用車載攝像機對接觸軌進行視頻拍攝,便于后續(xù)分析使用。
3結語
隨著中國城市化進程的加快,越來越多的城市大量修建地鐵,客流的快速增長,對客運服務的安全性、可靠性要求越來越高,但新設備、新技術、高成本的矛盾也日益突出。因此,在線路的設計、建設階段,應充分考慮運營部門的建議,線路開通后,應充分利用新工具、新思維進行設備維護,進一步控制運營成本,提高運營可靠性。
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