曹永

摘要：軌道交通是城市化建設(shè)中比較重要的組成部分，其既可以緩解城市交通壓力，而且還可以提高乘客出行效率。剛性接觸網(wǎng)在城市軌道交通中的作用不言而喻，但是剛性接觸網(wǎng)整體上具有彈性小、剛性等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用階段出現(xiàn)各種問題，尤其是懸掛瓷絕緣子破裂，本文將會(huì)對(duì)懸掛瓷絕緣子破裂成因進(jìn)行分析，然后在此基礎(chǔ)上制定有效的處理舉措，以此來更好的發(fā)揮剛性接觸網(wǎng)懸掛瓷絕緣子的作用，進(jìn)而提高地鐵車輛的安全、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：剛性接觸網(wǎng);懸掛瓷絕緣子;破裂成因;處置舉措

在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中，與柔性接觸網(wǎng)相比，在隧道內(nèi)剛性接觸網(wǎng)具備零部件少、維修工作量小、載流量大、安全可靠等特點(diǎn)，而且不用設(shè)置下錨裝置，加之接觸線無(wú)張力，降低了斷線事故的發(fā)生率，因此在地鐵隧道內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。本文將會(huì)以深圳地鐵2號(hào)線為例來對(duì)懸掛瓷絕緣子破裂成因進(jìn)行分析，并提出系統(tǒng)、完善的處理舉措，以此來提高剛性接觸網(wǎng)運(yùn)行效率。

1.剛性接觸網(wǎng)概述

與柔性接觸網(wǎng)相比，雖然剛性接觸網(wǎng)所包含的零部件類型比較少，然而其結(jié)構(gòu)類型卻比較豐富，主要包括懸掛結(jié)構(gòu)、剛性匯流排結(jié)構(gòu)、剛?cè)徇^渡結(jié)構(gòu)、錨段關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、定位結(jié)構(gòu)、中心錨結(jié)結(jié)構(gòu)以及道岔上方接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。剛性接觸網(wǎng)縱向結(jié)構(gòu)涵蓋了錨段、剛?cè)徇^渡、錨段關(guān)節(jié)，如圖1所示，其中剛?cè)徇^渡、錨段關(guān)節(jié)屬于剛性接觸網(wǎng)中比較關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，發(fā)揮著不可替代的作用。

2.剛性接觸網(wǎng)懸掛瓷絕緣子破裂成因

在地鐵剛性接觸網(wǎng)正常運(yùn)行階段，如果懸掛瓷絕緣子出現(xiàn)破裂，將會(huì)導(dǎo)致列車停運(yùn)、供電系統(tǒng)短路，不僅影響地鐵的正常運(yùn)行，而且還會(huì)阻礙乘客的出行，對(duì)城市化建設(shè)產(chǎn)生不利影響。

2.1絕緣子鋼腳鐵件腐蝕

通過大量的理論分析和試驗(yàn)研究資料查閱得知，絕緣子的鋼腳長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間在污穢、潮濕環(huán)境下將會(huì)出現(xiàn)比較明顯的腐蝕，其一般是鋼腳局部電化學(xué)腐蝕或沿絕緣子瓷表面出現(xiàn)泄露電流腐蝕。通常情況下，鐵件腐蝕后將會(huì)產(chǎn)生FeO和H等生成物，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生腐蝕后，1個(gè)單位體積鐵將會(huì)產(chǎn)生2個(gè)單位體積左右的FeO，同時(shí)腐蝕后產(chǎn)生的生成物體積也會(huì)產(chǎn)生不同程度的增大，不僅會(huì)導(dǎo)致鐵件體積出現(xiàn)膨脹，而且還會(huì)誘發(fā)絕緣子內(nèi)部產(chǎn)生一定的膨脹力。通常情況下，在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，大量的氣體將會(huì)在鐵件與瓷體縫隙間積聚而不能有效外溢，致使瓷體內(nèi)部產(chǎn)生比較大的氣壓。因?yàn)榻^緣子瓷體膨脹系數(shù)比較低，一旦腐蝕現(xiàn)象比較明顯時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致絕緣子內(nèi)部壓力增大，進(jìn)而增加瓷體膨脹破裂的可能性。通過開展實(shí)驗(yàn)得知，在清潔、干燥環(huán)境中，絕緣子中的鐵件具有相對(duì)比較緩慢的腐蝕速度，當(dāng)絕緣子潮濕、污穢時(shí)，會(huì)進(jìn)一步加劇腐蝕速度，而且于干燥條件相比，在潮濕條件下鋼腳腐蝕速度達(dá)到10-40倍。一旦腐蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致絕緣子瓷體內(nèi)出現(xiàn)細(xì)微裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣子內(nèi)部絕緣性能降低，誘發(fā)內(nèi)部局部放電，同時(shí)也會(huì)使瓷體內(nèi)部溫度升高，在一定程度上加劇了氣壓膨脹，最終致使絕緣子出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。

通過與絕緣子生產(chǎn)廠家進(jìn)行交流和溝通得知，在地鐵交通網(wǎng)絡(luò)中，在進(jìn)行瓷絕緣子制作和使用階段，要對(duì)鐵路交流用絕緣子給予借鑒，然而兩者在電流制式上存在比較明顯的區(qū)別，如果在城市軌道交通中直接引入鐵路交流用絕緣子，不僅無(wú)法發(fā)揮絕緣子的優(yōu)勢(shì)，而且還有可能誘發(fā)一系列的問題，影響地鐵運(yùn)行效率。為了避免懸掛瓷絕緣子破裂的發(fā)生，則需要結(jié)合城市軌道交通特點(diǎn)來制作與之相匹配的直流絕緣子。如今，隨著全國(guó)城市軌道交通的發(fā)展，在深圳地鐵2號(hào)線、廣州地鐵線路以及上海城市軌道交通線路中均或多或少的出現(xiàn)過懸掛瓷絕緣子破裂問題，均是由于絕緣子長(zhǎng)時(shí)間處于漏水嚴(yán)重的地方，此時(shí)最好采取有效措施來解決此類問題，避免類似問題再次發(fā)生。

2.2絕緣子彎曲荷載不符合標(biāo)準(zhǔn)

在絕緣子運(yùn)行過程中，對(duì)其理論荷載進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在懸掛絕緣子運(yùn)行階段，其所產(chǎn)生的彎曲荷載無(wú)法滿足溫升狀態(tài)下匯流排伸縮荷載需求。在懸掛瓷絕緣子實(shí)際運(yùn)行階段，其機(jī)械荷載包括了彎曲荷載和拉伸荷載兩種：（1）拉伸荷載。要想實(shí)現(xiàn)對(duì)懸掛瓷絕緣子拉伸破壞荷載的有效分析，可以選擇最大跨距作為分析樣本，在垂直方向上懸掛瓷絕緣子將會(huì)承受來自于受電弓抬升力和接觸懸掛質(zhì)量等的外力;（2）彎曲荷載。在對(duì)懸掛瓷絕緣子彎曲荷載分析過程中，可以做出如下假設(shè)：①分析樣本來自于曲線半徑最小的曲線段絕緣子。②樣本絕緣子相鄰兩端要處于固定狀態(tài)，即線夾卡滯。③拉出值使匯流排出現(xiàn)一定的變形。定位絕緣子在上述3種狀態(tài)下所承受的彎曲荷載有拉出值和曲線因素對(duì)懸掛瓷絕緣子產(chǎn)生的徑向力、溫度變化致使匯流排產(chǎn)生的伸縮力、接觸線和受電弓相對(duì)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的摩擦力。

3.剛性接觸網(wǎng)懸掛瓷絕緣子破裂處理舉措

3.1優(yōu)化和完善剛性接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)

（1）合理選擇懸掛瓷絕緣子。在剛性接觸網(wǎng)中，最好選擇直流專用絕緣子，而且在絕緣子設(shè)計(jì)制造階段，最好滿足防鋼腳腐蝕、防離子遷移、防鋼腳與瓷體結(jié)合位置滲水，并結(jié)合高壓配送電直流絕緣子特點(diǎn)來給予合理選擇;（2）定位裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)剛性接觸網(wǎng)時(shí)，要加強(qiáng)與絕緣子生產(chǎn)廠家交流和溝通，如果現(xiàn)有絕緣子尺寸無(wú)法滿足彎曲荷載要求時(shí)，可以通過提高絕緣子結(jié)構(gòu)尺寸來給予有效解決。但是，在增加現(xiàn)有絕緣子尺寸時(shí)，會(huì)提高隧道凈空，進(jìn)而使土建成本提升。因此，需要結(jié)合實(shí)際情況來對(duì)現(xiàn)有定位裝置結(jié)構(gòu)給予適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和調(diào)整，如果條件允許可以采用可旋轉(zhuǎn)式定位裝置，進(jìn)而有效降低匯流排溫升應(yīng)力;（3）優(yōu)化拉出值布置。匯流排與定位線夾在無(wú)外力狀態(tài)下的最小間隙約為2mm，其不僅可以保證匯流排在溫度變化狀態(tài)下能夠自由伸縮，而且還能夠確保定位線夾與匯流排間不產(chǎn)生卡滯問題。而現(xiàn)有剛性接觸網(wǎng)線路設(shè)計(jì)時(shí)，只對(duì)拉出值是否滿足行車限界給予綜合考慮，并未對(duì)控制定位點(diǎn)拉出值給予合理控制，從而導(dǎo)致部分定位處拉出值產(chǎn)生了明顯的曲率，導(dǎo)致定位線夾與匯流排出現(xiàn)了明顯的卡滯現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行剛性接觸網(wǎng)線路設(shè)計(jì)時(shí)，要按照要求優(yōu)化拉出值布置，這樣不僅可以降低定位線夾與匯流排間的卡滯力，而且還可以保證在線夾內(nèi)匯流排可以自由伸縮，進(jìn)而降低了懸掛瓷絕緣子破裂的發(fā)生率。

3.2剛性接觸網(wǎng)施工舉措

（1）在進(jìn)行剛性接觸網(wǎng)施工過程中，要盡可能避免將定位裝置安裝在隧道接縫位置。大部分隧道漏水均出現(xiàn)在隧道接縫處，其會(huì)誘發(fā)絕緣子受潮、污穢問題;（2）嚴(yán)禁使用存在缺陷的定位線夾與匯流排，以免在二者接觸時(shí)產(chǎn)生卡滯問題，不能保證匯流排自由伸縮，影響其正常使用。

3.3日常維護(hù)舉措

（1）在導(dǎo)高、拉出值調(diào)整中盡可能避免相鄰定位點(diǎn)出現(xiàn)比較大的偏差，以此來降低匯流排卡滯現(xiàn)象的發(fā)生;（2）如果定位裝置安裝位置存在漏水現(xiàn)象，則需要對(duì)定位裝置進(jìn)行移位或者進(jìn)行封堵處理，以免隧道滲水誘發(fā)絕緣子鋼腳腐蝕;（3）對(duì)環(huán)境污穢、潮濕比較嚴(yán)重的地方，要適當(dāng)提高對(duì)絕緣子更換或清潔的頻率;（4）做好錨段關(guān)節(jié)周圍定位裝置的檢修頻率，避免出現(xiàn)升溫過快問題;（5）重視設(shè)備檢修，如果出現(xiàn)線夾卡滯現(xiàn)象要給予立即處理。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在地鐵網(wǎng)絡(luò)中，剛性接觸網(wǎng)懸掛瓷絕緣子得到廣泛應(yīng)用，但是在實(shí)際應(yīng)用階段，由于各方面因素影響出現(xiàn)了懸掛瓷絕緣子破裂現(xiàn)象，此時(shí)，就需要對(duì)其成因進(jìn)行分析，并制定系統(tǒng)、完善的處理舉措，以此來發(fā)揮懸掛瓷絕緣子的作用，提高地鐵運(yùn)行效率。

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