浅谈重庆轨道交通单轨系统弓网配合的研究及改造

  重庆轨道交通 2号线在国内**采用了单轨跨座式轨道交通系统‚该工程按较场口—动物园段、动物园—新山村段两期工程建设投运‚至 2006年底‚上述一、二期工程已完成‚并相继通车运行。

单轨交通系统的接触网采用的是轨道梁侧面刚性接触悬挂方式‚电压等级为直流1500Ｖ‚接触悬挂位于ＰＣ梁中部并被车体完全包络‚其接触线安装在铝合金Ｔ型汇流排上‚用汇流排及夹板取代了柔性接触网中的承力索‚整个接触轨顺线路 ＰＣ梁方向呈之字形布置‚以保证车辆集电器均匀磨耗。在 2号线中‚该系统已全部实现国产化‚所有零部件及配套设备均由中国制造。

在运营中‚发现国产化设计的接触网系统在弓网配合方面出现了集电器滑块磨耗不均匀的问题‚为此组织了专门研究的攻关小组‚针对此现象进行了研究改造‚达到了比较满意的效果。

1　初期磨耗现象

2005年‚在已建成运营的 2号线一期工程投运半年后‚更换下来的集电器滑块发现了磨耗极不均匀的现象 （见图 1）。

此现象在运营中主要在两个方面有较大影响：

（1） 滑块利用率低‚运营成本增加。该滑块为日本部件‚在日本可运行 6万 ｋｍ‚滑块磨痕如图 2所示‚但在重庆轨道交通 2号线上仅运行了 1．8万 ｋｍ。

造成进口的日本滑块在重庆轨道交通 2号线中运行公里数较短的原因‚应与接触线材质的选用、拉出值布置不均匀等方面有关。目前关于弓网材质方面的研究工作仍在进行中‚本文不再另加叙述。

（2） 在通过道岔、分段绝缘器等处时‚由于滑块的凹槽不均匀‚与接触线的配合出现了轻微撞击现象‚造成接触线上出现凹痕。

2　产生原因分析

对现场情况进行了分析‚收集了较多不均匀磨损的滑块‚研究后发现问题集中在拉出值和特殊布置**面。

2．1　接触网锚段关节处的拉出值布置影响

在 2号线一期工程中‚接触网中心锚节处的拉出值均为 ±ａｍａｘ的极限值‚其全线锚段关节处的拉出值均为 ±ａ（ａ为一个固定值‚ｍｍ）‚如图 3所示。

从图 3可以看出‚接触线经过一个完整正弦波后‚在锚段关节 ±ａ区间内‚集电器滑块与接触线有一段产生了线性接触‚接触次数为 4次；在 ±ａｍａｘ两个极限点位置‚集电器滑块与接触线各产生 1次点接触；在＋ａ～＋ａｍａｘ和 —ａ～—ａｍａｘ两个区间‚集电器滑块与接触线各产生 2次点接触。因此‚可分析出这种布置方式使集电器滑块中部受磨次数相对较多‚集电器中部磨耗明显大于其他部分。

2．2　车站负极侧车体接地板处接触线拉出值布置影响

车站负极车体接地板处接触网的拉出值‚因受国内电气绝缘标准设置的限制‚未布置到 ＋ａｍａｘ的位置上‚因此‚在全线 14个车站的接触网上‚出现了不对称的拉出值设置‚产生了滑块的不对称磨耗 （见图 4）。

根据上述分析‚攻关小组建立了相关的直方图‚对设计现状逐点进行统计。从 2号线一期接触网悬挂点处的正、负极拉出值统计 （见图 5和图 6）可看出‚＋ａ和 —ａ两处的拉出值*为集中。

由此可得出结论：接触网拉出值分布不均匀‚是导致单轨车集电器滑块磨损后形状不规则的主要原因。

3　解决方法研究

通过对一期工程运营经验和国外实地考察结果的研究‚在和日本专家反复讨论解决方案后‚考虑按如下原则对接触网平面布置进行优化。

（1） 将锚段关节处的拉出值由原来的 ±ａ变为随全线拉出值正弦波形式循环布置‚具体为 （＋ａ1‚—ａ3）→ （＋ａ2‚—ａ4）→ （＋ａ3‚—ａ1）→ （＋ａ4‚—ａ2）‚4个锚段为一个循环‚避免了在一期工程中只有 ±ａ的情况 （见图 7）。

（2） 在车站‚负极车体接地板处接触网的拉出值布置‚原来是按国内电气绝缘距离 150ｍｍ的要求设计‚后考虑其特殊性‚改为按日本单轨绝缘距离要求进行设计‚可将拉出值布置到 ＋ａｍａｘ的极限 （见图 8）‚以改变在车站部分负线处一个位置上磨耗的现状。

4　实际改造过程

4．1　**阶段调整

对 2号线一期工程弓网配合按磨耗均匀的目标研究并确定方案‚在后续的二期工程建设过程中‚按上述方法对接触网拉出值的施工图布置做了调整设计‚尽量避免一期工程运营中磨耗不均匀而造成接触网弓网关系配合差的问题。在现场不断调整的情况下‚使一、二期混合运行后的滑块磨耗有了一定的改善 （见图 9）。

4．2　**阶段调整

考虑到二期工程的调整尚不能完全校正全线拉出值布置的问题‚2007年5月—2008年6月‚重庆轨道公司启动了 2号线一期 （较动段 ）接触网拉出值全线改造工程‚对尚可调整的、拉出值影响重要的部位进行了现场校正‚目前实体工程已完成。

5　改造后的效果

5．1　拉出值分布情况

在工程完成后‚再次将全线接触网系统的现状拉出值参数逐点进行分析‚并对 2号线一期接触网悬挂点处的正、负极拉出值进行统计 （见图 10和图 11）‚对比改造前的分布图 （见图5和图6）‚拉出值分布已趋向平均。

5．2　集电器滑块磨损现状

2008年 9月‚在车辆上获取了改造工程后安装并磨损的集电器滑块试样 （见图 12）‚对比改造前的滑块可明显看到‚磨痕已有明显的变化‚趋向均匀。

6　结语

在运营后的重庆轨道交通 2号线一、二期接触网系统中‚通过对拉出值分布、零部件、安装工艺等的不断改善‚车辆集电器滑块磨痕已有明显改变‚达到了弓网配合良好、磨耗均匀的改造预期效果‚这是值得肯定的方面。在单轨系统的国产化过程中‚弓网配合关系是*难解决的一个关键问题。通过现场不断对比、摸索、研究‚对单轨系统的接触网设计和施工有了较深入的了解和认识‚为今后单轨系统在中国的发展获得了经验。

改造仍有不足之处‚如滑块中段以外的部分仍然偏厚‚有再改造的必要。在实际工作中‚针对这个问题也讨论了很长时间‚但各种方案均受制于现场实际条件而无法实施‚如何再加利用是将来需要深入研究的课题。另外‚接触网的组合和零部件在国产化中存在工艺配合精度不够、部件的材质和型式需要优化等问题‚值得更进一步研究。值得欣慰的是‚在重庆轨道交通 3号线的设计中‚已吸取 2号线一期拉出值改造的经验‚可保证供电接触网与车辆的弓网配合关系良好‚比 2号线的现状有大幅度改进。