郊區(qū)接觸軌線路特點及其運營維護(hù)建議

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(shè)計及運營維護(hù)上無較多先例經(jīng)驗。基于此,本文從運營維護(hù)的角度出發(fā),對市郊接觸軌線路的設(shè)計及建設(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

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(shè)置車站13座,最大站間距6.1km。對接觸軌等沿線分布的設(shè)備來說,長大區(qū)間設(shè)備量大,人員行走浪費時間多,對設(shè)備維護(hù)效率提出了更高的要求。

1.1.2高架段長

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、橋梁伸縮問題等方面,所以,對設(shè)備性能及安裝要求更為嚴(yán)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(wù)水平,降低市民通勤時間,通常設(shè)計較高的列車運行速度。然而,高速運行的列車對受流質(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

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(dǎo)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(dāng)容易造成靴軌之間強烈沖擊,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(shè)置

接觸軌在供電分區(qū)邊界點、道岔、人防(防淹)門等位置設(shè)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(yīng)避免出現(xiàn)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(dāng)列車自圖1中接觸軌左側(cè)向右行駛時,靴軌之間滿足以下條件則造成列車右側(cè)單元失電:

此時,列車右側(cè)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(chǎn)生打火拉弧現(xiàn)象:(2)失電區(qū)過長或車速過慢時,單元車電壓低于預(yù)警閾值,司機室出現(xiàn)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(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,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,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)橋梁長度不同或膨脹接頭兩側(cè)錨段長度不同時,以上計算方法同樣適用,但需根據(jù)不同長度選取不同的伸縮量數(shù)值。

故在設(shè)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(dāng)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(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,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,快車僅停靠部分站點,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(hù)建議

線路速度快、距離長等特點不僅要求接觸軌設(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,運營單位應(yīng)及時介入?yún)⒓酉嚓P(guān)設(shè)計聯(lián)絡(luò)會議,從運營維護(hù)角度對設(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號線、21號線應(yīng)用,對比老式定位防護(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。

2.2工程建設(shè)介入建議

接觸軌設(shè)備體量大,跨度長,在工程建設(shè)大規(guī)模開展前,應(yīng)充分介入并針對關(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)時應(yīng)充分考慮設(shè)備接管后的維護(hù)維修效率問題。

2.3維護(hù)手段建議

運營維護(hù)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(shè)備可靠的同時,還要考慮采取新技術(shù)、新工具對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

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

3結(jié)語

隨著中國城市化進(jìn)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(wù)的安全性、可靠性要求越來越高,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、建設(shè)階段,應(yīng)充分考慮運營部門的建議,線路開通后,應(yīng)充分利用新工具、新思維進(jìn)行設(shè)備維護(hù),進(jìn)一步控制運營成本,提高運營可靠性。