地铁接触网导线磨耗分析及检规修改建议

周维球

深圳地铁运营集团有限公司

摘要：本文从接触网线磨损的定义、磨损判定的判别准则等方面进行了阐述。对磨损的计算方法进行了分析，试图用简洁的语言来简化“磨耗分析”等复杂问题。同时，通过对现行地铁软质接触网、刚性接触网等不同阶段的判别准则进行比较，认为现行判别方法无法直接反映其磨损情况，并就检规有关磨损标准的内容提出了改进意见。

关键词:磨耗;分析;检规;修改;建议;

引言：接触网的线材与轨道交通的安全息息相关，通过对线材的磨耗进行分析，可以反映出接触网的承重性能和承载能力，但在实际工作中，由于损耗参数太少，无法直观地反映出来，在进行接触网导线的磨耗分析和修正时，需要加大投入。

1地铁接触网导线磨耗定义

目前国内多数的城市轨道交通系统仍在使用中，既有高架硬质接触网，也有地面软弱的特点，但在地铁触网导线在长期投入使用中，很容易受到电弓的作用，出现一定的磨损和侵蚀现象，被称为导线磨耗。一般来讲，造成导线磨损的主要因素有：接触网的导线与导线的摩擦、导线的化学侵蚀、导线的氧化等。但是，接触网的导线关系到整个轨道的安全、使用年限和电力系统中的电流，所以在进行接触网的设计时，必须要遵循有关的技术要求，首先，铜丝和铜丝的最大接触面，要保持在20%左右。第二，在地铁线路中，机器的安全系数不宜低于2.0，并且在线路磨损严重的情况下必须进行维修。第三，在轨道交通接触网的部分磨损超过35%时，必须立即进行接合，并保证接线期间接头的过渡平稳，如果需要，可以采用挂弦，但要保证接头与接触网的距离在0-100mm之间。

2地铁接触网导线磨耗分析

2.1测量方法

柔性触网线的磨损和刚性触网线磨损的测量方法不尽相同，而挠性触网线磨损的测量方法是利用游标卡尺测量接触网的a值，再用钢丝直径减去a值，得到接触网的损耗。而用游标卡尺测量刚性触网线的磨损，则通过用游标卡尺测量接触网的电阻率，得到接触网的损耗，其计算方法是：接触网的耗损量等于钢丝直径的平方除以Y/2的2开根号。

2.2计算过程

在具体的计算中，可以使用Easel的函数函数来求出特定的接触损失面积，但是，考虑到Easel的回归值和Sin的曲线角，所以在使用Easel的接触面积的时候，要考虑到公式的改变，例如，S=r2/180-(R-h)Rsin，其中S表示接触网的接触线的圆半径，h表示接触网的接触线的磨耗值，当使用Easel进行接触面积的计算时，必须使用arcos(1-h/R）。

3地铁接触网导线磨耗原因

接触网的磨损对轨道交通的安全运营有很大的影响，其产生的原因是接触网和滑片间的电流侵蚀。电弧形的碳滑片会被机械磨耗。电线由于化学氧化、腐蚀等原因而产生的。在目前的轨道交通线路使用中，由于存在着大量的机械摩擦而导致的故障，在日常使用中往往被忽略，所以应加强对轨道交通系统的管理，查找线路磨损的成因，以便有针对性的解决办法。

3.1电客车的速度对接触线磨耗的影响

在电客车出站加速器段，由于受电弓的摇摆，使其振动更加剧烈，同时由于电弓的取流量增加，弓形网络呈起伏的状态，接触压力和撞击力均不稳定，随着电动汽车的车速越来越快，接触线和受电弓的距离会越来越远，从而发生跳跃性接触。由于接触网与受电弓的工作表面不平，导致接触网磨损不均匀，从而增大了受电弓片的磨损。在接触网与接触网的接触面上，火花增加，甚至出现了弓形和接触网的拉弧。增加了受电弓与接触线之间的侧摇和振幅，从而导致了接触网的电源状况恶化。另外，接触线与受电弓之间的摩擦也会加大，因为接触线与弓片之间的接触点摩擦会加大接触线的阻力，进而产生较多的热，造成接触线的局部温度上升，造成接触线的表面磨损，加快接触线的磨损速度，最后造成接触线表面不平，严重时会造成接触线的烧蚀。

3.2接触线异常磨耗的原因

导致线岔非支座接触线和刚性悬索锚接头发生不正常磨损的原因有两个：一是由于弯道、线岔和车身的晃荡等可能对其产生的作用，尤其是在斜坡区，对非支翘头产生了不正常的磨损。其次，一般情况下，非支架的提升量应为2~4 mm，如果抬升的幅度太低，则会造成接触网的非正常磨损。

3.3汇流排中间接头的影响

母线中间接合部的安装导高偏低，或由于安装间隙过大而造成不均匀，使得刚性悬架上出现了硬点，在经过时会受到很大的推力，从而增加了接触线的磨损。下面是成都一号线文殊院的加速度段的例子。锚段1#至08#定位点导高与×值（x值是母线与埋入接触线的总高度）之间的相关数据，每600 mm测量一次，在07#定位点附近的节点，由于安装不当，导高发生了突变，接触线的磨损x值也发生了很大的变化。

图1

4地铁接触网导线磨耗检规修改建议

4.1柔性触网导线磨耗检规修改建议

根据2012-5-1《接触网运行检修规程》2012-5-1和《接触网运行检修规程》2013-5-10中的规定，对挠性触网导线的磨损进行维修。《接触网运行检修规程》2012-5-1规定，当CTHA120（12kN）导线在局部磨损时，大于30mm

²，如果不能满足正常的电流要求，可以通过增加线路来修正，如果是30-48mm²，则需要通过增加线路来进行检查，大于48mm²则需要更换电线，或者切割后的连接。其次，在平均磨损条件下，若大于36mm²，则可以更换全部锚杆。而2013-5-10新颁布的《接触网运行检修规程》中，要求对CTHA120（12kN）的线路进行加固，当超过25mm²时，必须进行加固，大于40mm²时，必须进行更换。如果是平均磨损，则可以用大于30mm²来替换全部的锚段。从《接触网运行检修规程》的两个版本中可以看出，残余高度和修整方法的关系很难直接判断，所以在修改挠性触头的磨损时，必须使用游标卡尺来测量接触网的a值，再通过计算得到残余高度。不过，即便有了残骸的高度，也很难直接确定，所以还需要一定的时间去思考，而我们可以根据接触网的剩余高度、磨损率来计算。通过对剩余面积、剩余导电面积、磨损面积等数据的分析，间接地发现了如何修复柔性触点的磨损，保证了地铁的安全。

4.2刚性触网导线磨耗检规修改建议

与柔性接触网的摩擦磨损检规相比，摩擦磨损更容易，国家在2012-5-1《接触网运行检修规程》2012-5-1和2013-5-10《接触网运行检修规程》中提出了《接触网运行维修规范》。它指出，CTHA120（12kN）的初始接触线面积应该是12.9mm²，如果在摩擦后，电线面积低于9.3mm²，则可以认为是25%的局部损失，在这样的情况下，如果电流能够正常通过，那么还可以继续工作，如果电流达不到，就需要进行补线。当磨损后的导线面积在7.8-9.3mm²的范围内时，可以认为是25%~40%的局部损失，如果检测报告中的建议是，如果导线的表面不超过7.8mm²，那么它的局部损失就会超过40%，如果检测报告中的建议是更换电线，或者切断后座连接，最终磨损的电线面积小于8.8mm²，则可以认为是超过30%。从这个维修规程中可以看到，在进行最大磨耗控制时，不能直接与母线或碳滑板接触，否则会造成摩擦力，具体的操作方法可以根据磨损区域的55%来确定。从理论上来看，在刚性触网的线材磨损问题上，并不需要考虑整体的锚杆和平均损失，因为在刚性触网线的磨损中，平均损失并没有太大的影响，也就是说，不管接触网的平均损失是多少，只要有一条接触网的线损失超过了55%，那么它就需要重新安装。减张、局部换线，都不需要考虑，也不需要考虑多余的拉断面积和剩余面积，只需要确定电线的损伤面积在55%以上就可以了。由此可以得到如下结论：一是利用游标卡尺测量接触网导线的电阻率，根据Y值来确定接触网导线的损耗，另一种是通过测量含有母线的导线，来判定导线的残余高度，或者接触线的y值改变，都可以断定其接触网导线损耗面积超过的了55%，只要对整个锚段进行更换，就可以实现刚性触网导线的检规修改，不会影响地铁的正常运行。

结束语

地铁接触网导线的安全与稳定，是影响其正常使用状况的重要因素。在实际使用中，由于各种因素的影响，导致地铁线路的磨损，若不能进行有效的监控，将会对地铁线路的安全、稳定运行产生不利的影响。文章通过对地铁接触网线路磨损的基本概念进行了分析，得出了线路磨损程度与磨损深度之间的关系，并结合《接触网运行检修规程》（2012和2013版），提出了相应的改进意见。

参考文献

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