摘要：本文对刚性悬挂接触使用的膨胀接头和重叠式锚段关节从结构，运行效果及故障原因进行深入分析，指出膨胀接头在系统设计和系统运行上引发故障的原因；同时对重叠式锚段关节可靠性可用性进行分析，结合工程实际给出建议的安装运行条件和适用场景。
关键词：刚性悬挂 膨胀接头 重叠式锚段关节 拉弧
自2003年6月广州地铁2号线首次在国内引入架空刚性悬挂以来，目前刚性悬挂接触网在国内城市轨道交通已经大范围使用，时速从80km/h至160km/h（北京大兴机场线）已经有非常多的使用业绩，无论从理论分析还是从实际运行情况来看，刚性悬挂具有比较明显的特点和优势。
架空接触网有柔性与刚性之分。柔性接触网广泛使用于国内外电气化铁道干线和城市快速有轨交通系统，由于其结构复杂，且导电截面受结构限制，而结构又受隧道净空的限制，使得基建成本较大。但由于柔性接触网技术成熟，施工便利，弓与网的动态跟随特性好，柔性接触网在高铁上可可靠运行于350km/h的时速下。刚性接触网是相对柔性接触网而言，具有非常好的刚性，依靠自身刚性，无需外部张力便可保持较长距离的平直状态，架设于车辆上方。其结构高度小，可降低隧道净空，设备自身无张力，结构强度高，一旦调试完成，可实现免维护运行，因此受到施工部门和运行部门的一至认可和推广。但刚性接触网由于其自身重量大，需要弥补温度变化对汇流排造成的尺寸偏差，且重量大，其几何参数将直接影响到弓网的动态运行效果，对弓和网的使用寿命造成影响。
刚性悬挂有两种悬挂方式，垂直悬挂和水平腕臂悬挂。两种悬挂方式由于结构特点，其锚段长度受环境温度影响。垂直悬挂的锚段长度大概在250米以内；水平腕臂悬挂方式，其锚段长度可以做到500米以内。在锚段的连接过渡部位有两种方式，膨胀接头连接方式和重叠锚段关节方式。
两种方式从原理上均可解决汇流排由于温度变化引起的长度伸缩变化。但由于其结构特点不同，两种方式在工程安装和使用上有差异。膨胀接头需要在狭小空间内实现伸缩，为防止卡滞，要求其布置位置为拉出值为0的线路中心线上，而且在接头两侧两跨距离要求拉出值也为0。这样做的目的在于，当汇流排伸缩时与膨胀接头的伸缩空间共线，避免发生卡滞。一但发生卡滞，将引起汇流排上拱或下塌，造成导高参数明显变化，形成硬点，对受电弓造成巨大冲击。
当采用锚段关节形式，要求受电弓从中心线的一侧进入另一工作支，目的是防止运行车辆出现钻弓事故，因此，锚段关节布置于拉出值最大处。通过调解关节处两支终端的高度可以实现受电弓的平滑过渡，且两段汇流排间无刚性连接，不存在伸缩造成的卡滞，运行效果取决于锚段关节的调整精度。
通过大量的运行现场反馈数据，采用膨胀接头的线路，受电弓的碳滑板磨损不均匀，在碳滑板中间部位出现凹槽，且在膨胀接头部位的汇流排上出现拉弧造成的烧弧痕迹。针对故障现象从产品结构以及系统结构进行分析，均存在诱发因素。从产品结构分析，膨胀接头的接触导线过渡存在两种形式。
实际运行情况是主接触线高度与附加导线高度不可能做到完全水平，受电弓由于磨损不均匀，会加剧在膨胀接头处接触的不平滑性，当受电弓在通过膨胀接头时，在主接触线与附加导线间来回切换接触点，该工况必将导致燃弧现象，燃弧进一步加剧碳滑板的损耗。碳滑板的不平整进一步加剧燃弧现象，形成一个恶性循环，随着受电弓的长期使用，拉弧现象越加明显。
从系统设计方面分析，从膨胀接头两侧两个悬挂点开始均要求拉出值为0，必然导致受电弓在拉出值为0的地方接触机会大于其他位置，将导致在中间位置磨耗明显，通过以上分析，系统设计和产品结构两者共同造成在受电弓中部出现凹槽，在接头部位出现拉弧现象。
通过重叠式锚段锚段关节实现过渡，由于拉出值的最大位置有两处，正最大和负最大，通过合理的平面布置，可将关节平均分布到两处，其同一点的磨耗概率降为一半。同时通过调整导电轨端头的上扬角度，可以控制两段导电轨的切换位置，其切换位置可以在直线段的任何位置，且能等高过渡，且一旦过渡，不会出现在两个终端间来回切换，大大降低了拉弧数量和强度。经过现场数据分析，凡是锚段关节部位出现大的拉弧，均是两只导电轨的接触位置提前造成，可将非工作值抬高3—5mm进行改善。
结语
鉴于以上分析，结合运营数据，在低速100km/h以下线路，可以采用膨胀接头形式进行锚段过渡，但在100km/h以上速度，建议采用重叠式锚段关节。
参考文献：
[1]王梦奇 乌鞘岭隧道接触网刚性悬挂跳闸原因分析及对策 甘肃科技 2011年2月第27卷，第4期。
论文作者:边少佳 ，肖博文
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/27
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