摘要：接触网系统是与高速铁路动车组运行速度及运输安全最直接相关的核心设备之一，其运行环境恶劣且无备用，一旦出现故障将直接影响高速铁路的正常运输和行车安全。本文对高速铁路接触网低频振动及零部件防松技术进行了分析。
关键词：高速铁路接触网；低频振动；零部件；防松技术
目前我国高速铁路对弓网运行安全影响较大的接触网关键零部件普遍采用了M8-M20规格的螺栓连接方式，由于数量众多且安装在动车组运行线路上方，处于频繁振动工况，螺母一旦松动对铁路供电可靠性和行车安全影响较大，所以零部件防松安全技术不容忽视。
一、高速铁路接触网概述
高速铁路接触网是沿铁路线上空架设的供电输电线路，其一旦停电，或与接触网接触不良，对列车的供电将会产生影响。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着高速铁路的运输能力。由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化，所以对接触网提出以下要求：①在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上具有稳定性和足够的弹性。②接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力，并尽量延长设备的使用期限。③要求接触网对地绝缘好，安全可靠。④设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。在事故情况下，便于抢修和迅速恢复送电。⑤尽量降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。
二、高速铁路接触网振动波形分析
根据我国高速铁路接触网动态抬升的计算机模拟及检测数据,动车组运行通过一个定位点时接触线竖向振动波形如图1所示,在第7s时受电弓到达该检测点并冲击接触线,产生竖向峰值57mm,随后接触线处于低频振动状态,频率在1.1Hz左右,振幅≤20mm。
在动车组重联运行、双弓取流时定位点接触线竖向振动波形如图2所示,由于该点接触线受到两次受电弓冲击,竖向峰值提高到92mm,随后接触线振动频率在1.0Hz左右,振幅≤20mm。
三、接触网防松技术的分类
根据高速铁路接触网振动状态分析,接触网防松技术可划分为接触悬挂和支持结构二类,如表1所示。对接触悬挂类,零部件螺纹副的振动频率、振幅与接触悬挂一致,由于关系到弓网受流性能及受电弓运行安全,要求螺母轻薄、防松性能好。对支持结构类,零部件螺纹副的振幅较小、应力较大,要求兼顾螺母紧固力矩和防松性能。
四、接触网防松技术及应用
目前我国铁路接触网零部件普遍采用的防松措施有：①摩擦防松类的双螺母、单螺母非金属嵌件锁紧螺母等；②机械防松类的制动垫片和螺栓销等。
双螺母主要用于接触网腕臂底座固定、腕臂与棒形绝缘子的固定连接,以及接触网各结构件之间的连接和固定；单螺栓单制动垫片使用时是将翼片分别弯折至零部件、六角螺母的侧边上。由于这些应用位置并非是振动频繁的零部件，故这两种防松方式在接触网运行过程中松动、失效的概率较小。非金属嵌件锁紧螺母已开始应用在个别铁路项目的接触定位器限位支座处，螺母上端嵌入一个尼龙圈,弹性极佳的尼龙与螺栓形成稳定的摩擦阻力，达到可靠的锁紧且可多次重复装拆使用。
利用双螺母互相牵引螺纹并且接触面咬合在一起,效果较好，但螺丝要
预留足够长度。两个螺母对顶拧紧，使螺栓在旋合段内受拉而螺母受压，构成螺纹联接副纵向压紧。正确的安装方法为:先用规定的拧紧力矩的80%拧紧下面的螺母,再用100%的拧紧力矩拧紧上面的螺母；下面的螺母螺纹牙只受对顶力，其高度可减小，一般用薄螺母，而上面的螺母用标准螺母；为防止装错和保证下面的螺母有足够的强度，则采用两个等高的螺母，该结构简单、防松效果好、成本低、质量大,多用于低速重载或载荷平稳的场合。
采用扣紧螺母可很好解决线夹类零部件的防松问题，扣紧螺母是一种机械防松类的锁紧螺母,一般在双螺母紧固结构中作为副螺母使用,多应用于轻型的机械结构。由于螺栓与线夹本体已构成一对螺纹副,因此扣紧螺母在线夹上独立使用。扣紧螺母的质量只有普通螺母的30％,在线夹上使用不仅减轻了接触悬挂的自重荷载,而且有助于避免极端天气情况下线夹激振引起的螺母偏斜打弓事故。其使用方法是:在拧紧螺栓后用手旋上一个扣紧螺母,再用扳手旋紧60。-90。即可。松开扣紧螺母时,应先再拧紧螺栓,使扣紧螺母与线夹本体之间产生间隙,才能退出扣紧螺母,以免划伤螺纹。
此外，制动垫片属于机械防松类，是目前接触网关键零部件的主要防松措施，且使用数量较大。目前止动垫片在设计、安装等方面尚存在一些局跟性和适应性问题、制动垫片与零部件设计不配套问题。
在OCS-2、OCS-3电气化铁路接触网装备暂行技术条件中，提出在下列情况下宜采用制动垫片的防松措施:①当螺栓孔边缘的零部件本体处具有直线段外形结构时；②当零部件本体的同一平面上具有2个及2个以上螺栓连接时。另外，当零部件的结构不满足①、②要求时，应采用其它可靠的防松措施。
五、结语
接触网是具有多自由度的振动系统，以受电弓-接触线垂向耦合振动为主。受电弓是振动的激励源,受电弓高速运行时将引起接触线抬升和振动,振动以横波形式沿整个锚段的接触悬挂内快速传播,并在各支柱悬挂点和吊弦处产生反射与透射。
参考文献：
[1]吴积钦.受电弓与接触网系统[M].成都:西南交通大学出版社,2014.
[2]中华人民共和国铁道部.电气化铁路接触网零部件技术条件[S].北京:中国铁道出版社,2014.
论文作者:孙宏志
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
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