郊區(qū)接觸軌線路特點(diǎn)及其運(yùn)營(yíng)維護(hù)建議

引言

市郊接觸軌線路相對(duì)于地下接觸軌線路而言,其運(yùn)行工況、自然環(huán)境等方面都存有較大差別,我國(guó)在設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)上無(wú)較多先例經(jīng)驗(yàn)?；诖?本文從運(yùn)營(yíng)維護(hù)的角度出發(fā),對(duì)市郊接觸軌線路的設(shè)計(jì)及建設(shè)提出相關(guān)的改進(jìn)建議,權(quán)當(dāng)拋磚引玉。

1市郊接觸軌線路特點(diǎn)

1.1線路特點(diǎn)

1.1.1長(zhǎng)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(hào)線一期(主線)為例,線路總長(zhǎng)54.3km,共設(shè)置車(chē)站13座,最大站間距6.1km。對(duì)接觸軌等沿線分布的設(shè)備來(lái)說(shuō),長(zhǎng)大區(qū)間設(shè)備量大,人員行走浪費(fèi)時(shí)間多,對(duì)設(shè)備維護(hù)效率提出了更高的要求。

1.1.2高架段長(zhǎng)

從經(jīng)濟(jì)因素方面考慮,郊區(qū)部分線路采用高架橋方式鋪設(shè)。而高架線路對(duì)接觸軌系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在溫度變化導(dǎo)致的接觸軌、橋梁伸縮問(wèn)題等方面,所以,對(duì)設(shè)備性能及安裝要求更為嚴(yán)格。

1.1.3運(yùn)行速度高

郊區(qū)線路站間距大,為了更好地提升服務(wù)水平,降低市民通勤時(shí)間,通常設(shè)計(jì)較高的列車(chē)運(yùn)行速度。然而,高速運(yùn)行的列車(chē)對(duì)受流質(zhì)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(shè)備特點(diǎn)

1.2.1高速端部彎頭

接觸軌端部彎頭為過(guò)渡部件,用以引導(dǎo)集電靴平滑可靠過(guò)渡到接觸軌授流面。在高速行車(chē)時(shí),端部彎頭選用不當(dāng)容易造成靴軌之間強(qiáng)烈沖擊,形成打火拉弧,危害靴軌設(shè)備。

集電靴與端部彎頭接觸過(guò)程實(shí)際是兩者的沖擊碰撞過(guò)程,可用以下公式說(shuō)明:

即:

式中,a為行車(chē)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(guò)仿真計(jì)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(shè)置

接觸軌在供電分區(qū)邊界點(diǎn)、道岔、人防(防淹)門(mén)等位置設(shè)置機(jī)械斷口。然而,在滿足限界要求的同時(shí),接觸軌斷口布置還應(yīng)避免出現(xiàn)整車(chē)或單元車(chē)失電的情況。以下為單元車(chē)失電的模擬分析,列車(chē)集電靴與接觸軌簡(jiǎn)化模型如圖1所示。

當(dāng)列車(chē)自圖1中接觸軌左側(cè)向右行駛時(shí),靴軌之間滿足以下條件則造成列車(chē)右側(cè)單元失電:

此時(shí),列車(chē)右側(cè)單元車(chē)集電靴全部懸空,可計(jì)算失電區(qū)長(zhǎng)度為:L=L1-l2,列車(chē)單元失電的主要影響有:(1)單元車(chē)中最后離開(kāi)接觸軌的集電靴斷開(kāi)單元車(chē)全部電流,容易產(chǎn)生打火拉弧現(xiàn)象:(2)失電區(qū)過(guò)長(zhǎng)或車(chē)速過(guò)慢時(shí),單元車(chē)電壓低于預(yù)警閾值,司機(jī)室出現(xiàn)列車(chē)欠壓故障報(bào)警信號(hào)。

1.3安裝特點(diǎn)

1.3.1膨脹接頭安裝

在高架段安裝膨脹接頭時(shí),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(shè)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(guān)系。

(1)當(dāng)膨脹接頭跨于橋梁伸縮縫且溫度變化時(shí),膨脹接頭預(yù)設(shè)伸縮量應(yīng)為兩者疊加量,即AL=Al2＋Al1:

(2)當(dāng)膨脹接頭不跨于橋梁伸縮縫且當(dāng)溫度變化時(shí),膨脹接頭預(yù)設(shè)伸縮量應(yīng)為兩者相減量,即AL=|Al2-Al1|。

(3)當(dāng)伸縮縫兩側(cè)橋梁長(zhǎng)度不同或膨脹接頭兩側(cè)錨段長(zhǎng)度不同時(shí),以上計(jì)算方法同樣適用,但需根據(jù)不同長(zhǎng)度選取不同的伸縮量數(shù)值。

故在設(shè)計(jì)膨脹接頭安裝曲線時(shí),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(duì)接地扁鋁的安裝同樣提出了不一樣的要求,當(dāng)氣溫下降時(shí),由于接地扁鋁自身以及橋梁的收縮,在扁鋁連接處產(chǎn)生較大的拉力,容易造成連接螺栓拉斷。需預(yù)留相應(yīng)的伸縮裕度,在跨越橋梁伸縮縫時(shí),還須采用電纜連接的方式。

1.4運(yùn)營(yíng)組織特點(diǎn)

郊區(qū)線路采用快車(chē)、普通車(chē)運(yùn)營(yíng)組織模式,快車(chē)僅?？坎糠终军c(diǎn),其越站、過(guò)道岔等速度均保持較高。同時(shí),部分快車(chē)與前車(chē)車(chē)距較近,對(duì)接觸軌授流、溫升等有更高要求。

2接觸軌運(yùn)營(yíng)維護(hù)建議

線路速度快、距離長(zhǎng)等特點(diǎn)不僅要求接觸軌設(shè)備具有更高的可靠性,還要求維護(hù)維修保養(yǎng)成本進(jìn)一步下降。所以,無(wú)論是從設(shè)備選用、工程建設(shè)、維修手段等方面均需要有較大的改進(jìn)。

2.1設(shè)備選用建議

在設(shè)備廠商大批量生產(chǎn)前,運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)及時(shí)介入?yún)⒓酉嚓P(guān)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)議,從運(yùn)營(yíng)維護(hù)角度對(duì)設(shè)備相關(guān)功能、參數(shù)提出優(yōu)化建議。以"免拆式定位防護(hù)罩"為例,該型防護(hù)罩首次在廣州地鐵14號(hào)線、21號(hào)線應(yīng)用,對(duì)比老式定位防護(hù)罩,該防護(hù)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(chǎn)材料、容易成型等優(yōu)點(diǎn)。

2.2工程建設(shè)介入建議

接觸軌設(shè)備體量大,跨度長(zhǎng),在工程建設(shè)大規(guī)模開(kāi)展前,應(yīng)充分介入并針對(duì)關(guān)鍵工序與施工方進(jìn)行溝通。由于各城市各線路間設(shè)備維護(hù)維修規(guī)程及方式不盡相同,在工程建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮設(shè)備接管后的維護(hù)維修效率問(wèn)題。

2.3維護(hù)手段建議

運(yùn)營(yíng)維護(hù)要考慮的另一重要因素是成本,在長(zhǎng)大區(qū)間、高架段長(zhǎng)的線路該矛盾尤為突出。故在確保線路設(shè)備可靠的同時(shí),還要考慮采取新技術(shù)、新工具對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

以"網(wǎng)軌檢測(cè)"技術(shù)為例,傳統(tǒng)人工測(cè)量及巡視兩人一組進(jìn)行測(cè)量時(shí),每晚(3h)可行進(jìn)約1.5km。然而,使用網(wǎng)軌檢測(cè)車(chē)進(jìn)行測(cè)量巡視時(shí),每晚可行進(jìn)15~20km,在采集數(shù)據(jù)的同時(shí),還可利用車(chē)載攝像機(jī)對(duì)接觸軌進(jìn)行視頻拍攝,便于后續(xù)分析使用。

3結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快,越來(lái)越多的城市大量修建地鐵,客流的快速增長(zhǎng),對(duì)客運(yùn)服務(wù)的安全性、可靠性要求越來(lái)越高,但新設(shè)備、新技術(shù)、高成本的矛盾也日益突出。因此,在線路的設(shè)計(jì)、建設(shè)階段,應(yīng)充分考慮運(yùn)營(yíng)部門(mén)的建議,線路開(kāi)通后,應(yīng)充分利用新工具、新思維進(jìn)行設(shè)備維護(hù),進(jìn)一步控制運(yùn)營(yíng)成本,提高運(yùn)營(yíng)可靠性。