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摘要：锚段关节是刚性接触网相邻锚段间的接口环节，采用膨胀元件形式的贯通式锚段关节，能够将两个相邻锚段进行机械连接。本文主要从160km/h架空刚性接触网锚段关节与膨胀元件弓网动态性能的角度，对其本质进行分析，结合广州市轨道交通十八号线和二十二号线刚性接触网施工经验，对比研究锚段关节与膨胀元件施工方案优缺点及重难点、工艺、材料、效果，再进一步探讨刚性接触网施工过程中，可以改进和完善的地方，得出根据不同刚性接触网设计条件的最佳选取方案。

关键词：160km/h刚性接触网 锚段关节 膨胀元件 比较分析

1  引言

近年来，我国的城市轨道行业正在蓬勃发展，对地铁客车的时速也提出了更高的要求。刚性接触网系统在城市轨道交通中同样是非常重要的系统之一，是地铁牵引动力供电系统为地铁客车提供能源的重要组成部分，刚性接触网系统的设计施工质量将直接影响客车的受流质量。

刚性接触网的发展和应用已有100多年的历史。经过在设计、施工和运营上的不断改进，技术已日趋成熟、完善和可靠。锚段关节是接触网的重要组成部分，是相邻两个锚段端部之间的连接环节。

普通中低速地铁刚性接触网客车运行通过时，锚段关节采用一般机械关节形式。高速地铁刚性接触网客车运行通过时，发现关节式机械分段处的接触力波动增大，受流质量不理想，为提升关节处的弓网动态性能，需要调整关节自身形式，可以采用膨胀元件形式的贯通式关节，将两个相邻锚段从机械上进行连接，使客车运行通过时，受电弓在相邻两个锚段接触线接口处能够平顺过渡及受电。但由于160km/h高速区段弓网关系较为复杂，膨胀元件位置安装、调整不到位时也很难保证受流质量。目前，膨胀元件在运营中还是存在较多的问题。

因此，进一步研究分析锚段关节与膨胀元件相关技术及应用非常有必要。

2  锚段关节

锚段关节在地铁刚性接触网系统中的应用保证了客车运行通过中低速区段时，受电弓在两个不同锚段间实现机械上和电气上的平稳过渡。本文通过对锚段关节在应用中出现的不良状态进行分析，并结合现场施工经验总结其处理方法。

2.1 锚段关节常见问题

在刚性接触网系统中，锚段关节由两条汇流排的首尾平行排布组成，其安装、调整和状态都将直接影响客车的运行中的刚性接触网的供电情况进而影响客车的受流质量。评价锚段关节的质量标准通常也就是看当客车运行通过锚段关节处，客车受电弓能否可以平稳流畅地从一个锚段滑行到相邻的另一个锚段，客车的受流情况是否稳定。锚段关节安装图如图1所示。

2.1.1 地铁客车在运行通过锚段关节过程中，客车受电弓与接触网接触导线之间出现打火和拉弧现象。

2.1.2 锚段关节位置的接触线出现偏磨现象。

2.2 锚段关节问题分析

2.2.1 锚段关节位置中间悬挂点的接触线高度不一致，由于刚性接触网无弹性，客车运行通过时，受电弓会发生上下振动，不能平稳顺畅滑过锚段关节，出现打火和拉弧现象，影响客车提速。

锚段关节位置转换悬挂点处非工作支与工作支的接触线高度一致，由于刚性接触网无弹性，导致客车运行通过时，受电弓在刚开始接触非工作支的过程中发生磕碰、振动，不能平稳顺畅滑过锚段关节，出现打火和拉弧现象，影响客车提速。

2.2.2 锚段关节位置的悬挂定位装置调整不到位，腕臂或定位线夹调整与轨平面不水平，导致汇流排及其夹持的接触线偏斜，客车运行通过时，受电弓和歪斜的接触线彼此磨损，导致在锚段关节处的接触线的出现偏磨现象。

2.3 锚段关节不良状态处理方法

2.3.1 刚性接触网非绝缘锚段关节的两汇流排终端间距设计标准为200 mm，每个汇流排终端都用两个汇流排定位线夹固定。

锚段关节位置的第一个悬挂点的接触线高度应高于相邻锚段平行点1mm。受电弓在汇流排定位线夹之间进行过渡时，两个汇流排终端抬高部分是为了保证受电弓在通过锚段关节时的安全过渡。

锚段关节位置的两支接触线在关节中间悬挂点处应等高，转换悬挂点处非工作支不得低于工作支，需要锚段关节起始过渡处的非工作支比工作支抬高1～3 mm，减少振动加速，此时受电弓的受流状态最为良好，出现打火和拉弧的现象也明显减少。

2.3.2 将锚段关节所在跨距的四个定位点处的悬挂定位装置调整为平行于轨面，从而使汇流排夹持的接触线平行于轨面，客车运行通过时受电弓与接触线能够正常滑行，减少或避免锚段关节处接触线偏磨现象。

3  膨胀元件

膨胀元件在地铁刚性接触网系统中的应用保证了客车运行通过高速区段时，受电弓在两个不同锚段间实现机械上和电气上的平稳过渡。本文通过对膨胀元件在应用中出现的不良状态进行分析，并结合现场施工经验总结其处理方法。

3.1 膨胀元件常见问题

膨胀元件作为刚性接触网机械分段的温度补偿构件，可以通过其自由伸缩量来补偿相邻两个锚段汇流排随隧道温度变化而热胀冷缩引起的相对移动。膨胀元件安装图如图3所示。

3.1.1 地铁客车在运行通过膨胀元件过程中，受电弓与接触线间出现打火和拉弧现象。

3.1.2 膨胀元件位置的接触线出现偏磨现象。

3.1.3 膨胀元件本身的伸缩出现卡滞现象。

3.2 膨胀元件问题分析

3.2.1 汇流排会因隧道温度及客车经过时弓网摩擦产生温度变化而热胀冷缩，由于膨胀元件两边的汇流排长度不同，汇流排的热胀冷缩效果不同，因此，膨胀元件的铝合金板受到环境温度变化发生热胀冷缩，使两边的伸张量或收缩量产生不同，导致重心从跨距中心向两侧偏移。受膨胀元件本身重量的影响，导致膨胀元件向下偏移会压迫夹持嵌口处的接触线向下弯曲，容易出现接触线不平顺，产生硬点。客车运行通过时受电弓撞击硬点，引起弓网受流质量不良，出现打火和拉弧现象。

3.2.2 悬挂定位装置调整不到位，腕臂或定位线夹调整与轨平面不水平，导致汇流排及其夹持的接触线偏斜，此外接触网在锚段关节处还需要承载膨胀接头重量，所以膨胀元件夹持的接触线线面偏斜效果会更明显，客车在通过歪斜的接触线与受电弓发生互磨，导致膨胀元件处的接触线偏磨现象。

3.2.3 地铁隧道灰尘较重，客车运行通过时灰尘扬起容易挂落在膨胀元件的铝合金板及试检孔滑动螺栓处，灰尘积累较多时会造成铝合金板伸张或收缩不顺畅，出现卡滞现象。

膨胀元件的铝合金板长期伸张或收缩过程中，可能会使视检孔滑动螺栓偏移到视检孔的最端处，出现卡滞现象。

3.3 膨胀元件不良状态处理方法

3.3.1 在膨胀元件进行选型时，可对膨胀元件进行优化，能满足设计需求的前提下尽量选择重量较轻的设备。

在汇流排安装前结合设计图纸及现场实际情况，计算膨胀元件两边汇流排长度，在满足设计需求的前提下尽可能保证汇流排切割长度相同。

计算地铁刚性接触网的汇流排膨胀量，在满足设计需求的前提下尽量延长锚段长度，减少膨胀元件的使用数量。

通过以上方法减少膨胀元件处产生的硬点，提升弓网受流质量，改善弓网关系，减少或避免打火和拉弧现象。

3.3.2 将膨胀元件所在跨距的相邻两个定位点处的悬挂定位装置调整为平行于轨面，继而使接触线平行于轨面，客车运行通过时受电弓与接触线正常滑行，减少或避免膨胀元件处接触线偏磨现象。

3.3.3 定期检查膨胀元件两铝合金板是否可以自由伸缩，包括调整视检孔滑动螺栓使其位于滑槽中部，清除膨胀元件铝合金板及试检孔滑动螺栓处积累的灰尘，减少或避免膨胀元件出现卡滞现象。

4  锚段关节与膨胀元件比较

普通锚段关节适用于中低速（小于100km/h）地铁刚性接触网，其结构简单，材料成本低，重量小，安装便利，工艺美观，检修维护难度小，安装位置及附近位置一般不会出现接触线磨耗严重现象，或接触线磨耗较轻。

膨胀元件适用于高速（大于100km/h）地铁刚性接触网，其结构复杂，材料成本高，重量大，工艺效果佳，准确度要求高，调整工作量大，设计施工及检修维护难度大，安装位置及附近位置一般会出现接触线磨耗严重现象，其本身及坏境因素对受流状态都会有较大影响，在处理膨胀元件缺陷时，既要从膨胀元件自身的状态入手，还要结合外部因素等多方面进行考虑。在运营维护和检修期间时，除了定期定时进行现场检查，还要及时结合动态检测数据、热滑影像资料和登乘巡视等根据实际结合的各种形式，来实时掌控和监测膨胀元件的运行状况，以保证能最短时间发现问题，有效解决问题，避免各类风险发生概率，减少设备发生重大损害的可能性。

5  结语

本文从接触网锚段关节与膨胀元件的实际情况进行研究，结合广州市轨道交通十八号线和二十二号线160km/h架空刚性接触网锚段关节与膨胀元件的设计、施工及运营经验，探讨在刚性接触网施工过程中可以改进和完善的地方，进而可以根据不同地铁刚性接触网的设计条件来选取最佳方案。相信这些比较分析会在今后的刚性接触网施工过程中起到一定的指导作用，并在应用中继续得到提高和完善。

参考文献

[1]牛景露.地铁隧道内160km/h刚性接触网技术研究[J].科技创新与应用，2009，（5）：143-145.

[2]李懋.膨胀元件在刚性接触网系统中的使用及其常见问题分析[J].科技资讯，2015，（19）：55-56.