摘要：在刚性接触网供电系统中膨胀元件是保障列车受电弓在高速区段实现平稳过渡的重要元器件。东莞轨道交通2号线高速区段采用了较多的膨胀元件，运营中发现，膨胀元件区域弓网关系运行情况较差，列车受电弓经过该区域时极易出现打火拉弧现象，膨胀元件本体存在打火拉弧烧伤痕迹，受电弓中心位置易出现异常磨耗等问题，为解决和改善这些问题，优化膨胀元件区域弓网关系，本文根据2号线设备运行实际情况，对出现的问题进行了分析并提出针对性的解决措施。
关键词：膨胀元件；受电弓；弓网关系；异常磨耗；措施
一、膨胀元件、受电弓介绍
1.1膨胀元件
东莞轨道交通2号线膨胀元件本体布置在拉出值为0mm的位置上，即与受电弓中心重合，与其相邻的两端悬挂点拉出值为±15mm。膨胀元件是保障列车受电弓在高速区段实现平稳过渡的重要元器件，代替锚段关节实现刚性接触网物理上的机械分段，能够自动调节相邻刚性锚段的温度位移，即膨胀元件的温度补偿量，补偿量最大为500mm。膨胀元件由两块尺寸相同铝合金板组成，各与相邻一端锚段的汇流排端部连接为一体，两块铝合金块的另一端互相平排错开，靠拢在一起，锚段汇流排上的接触线可以连续地延伸并夹在铝合金板上，以保证受电弓在膨胀接头上平稳滑过及受电，而不会产生任何机械上或电气上的断开现象。
1.2受电弓
2号线电客车受电弓采用的是单臂式受电弓，由框架、气囊升弓位置和弓头等结构组成，具有占用车顶空间少、重量轻、弓头归算质量小的特点。在列车运行中，受电弓双气囊升弓装置向受电弓支撑装置施加一定的抬升力，使得受电弓碳滑板与接触线相接触，产生相互作用力。受电弓在接触网上取流，通过列车电气回路，从碳滑板中取得的电流传输到电客车上。
二、运营中出现的问题
经过对2号线弓网关系开展的热滑监测作业发现，在膨胀元件区域弓网关系运行情况较差，以及在检修和维护接触网设备、受电弓设备时，在设备本体上也出现一些烧伤、异常磨耗等问题，具体如下：
2.1拉弧打火
列车受电弓在经过膨胀元件区域时受电弓易出现上下抖动，打火、拉弧现象。
2.2出现异常磨耗
2.2.1膨胀元件区域接触线出现异常磨耗，主要分为两种情况：
（1）电气磨耗，即膨胀元件本体接触线有打火、拉弧烧伤，熔蚀痕迹。
（2）机械磨耗及零部件松动，即在膨胀元件区域接触线出现磨耗不均匀、偏磨以及膨胀元件各部螺栓松动现象。
2.2.2受电弓中心位置磨耗过快，极易形成凹槽状异常磨耗。
三、问题分析
3.1拉弧打火分析
弓网运行中出现拉弧打火主要是受电弓脱离接触线的瞬间（即所谓的“离线”）时产生拉弧打火现象，而对于膨胀元件区域受电弓产生离线的因素主要考虑以下几个方面：
3.1.1膨胀元件安装在相邻两悬挂点之间跨中位置，自身重量达60Kg，在运行过程中长期受列车受电弓接触摩擦以及接触网汇流排热胀冷缩产生位移的影响，膨胀元件本体易产生下坠，膨胀元件本体与相邻定位点出现较大的高差，导线坡度突变（硬点），对高速行驶的列车受电弓形成较大的冲击力，致使受电弓的接触压力发生变化，即出现受电弓较大的上下震动现象，受电弓的跟随性变差发生离线现象产生拉弧打火。
3.1.2膨胀元件处两支接触线过渡处需对接触线端头进行切角打磨处理，处理角度不够及工艺不达标形成硬点，受电弓运行经过两接触线过渡处时撞击导角接触线，造成打火现象。
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3.1.3受电弓经过常时间运行后，受电弓的碳滑板表面出现凹凸不平现象，受电弓经过膨胀元件处时凹凸不平的碳滑板表面难以同时与两支处于同一水平面的接触线良好的相接触，受电弓与其中一支接触线之间的实际接触面变小或存在微小缝隙，列车在此区域又处于高速运行，需要的电流很大，弓网之间接触不良即产生拉弧打火现象。
3.1.4膨胀元件本体上的接触线长期受打火拉弧影响，在接触线的表面附着打火拉弧遗留的铜瘤颗粒，接触线表面平顺度变差，受电弓经过时不能平滑过渡，即出现打火拉弧。
3.2异常磨耗分析
3.2.1膨胀元件区域接触线出现异常磨耗分析
（1）电气磨耗：膨胀元件安装在高速区段，列车经过时速度较高，弓网间流过的电流很大，导致接触线的温度会升高，接触线容易软化，加上受电弓经过膨胀元件时由于受电弓撞击、刮蹭、弓网接触不良、接触线硬点等原因造成的打火拉弧造成对接触线烧伤、熔蚀形成电气磨耗。
（2）机械磨耗及零部件松动：a．受受电弓弓头较大上下震动影响产生不均匀磨耗。当受电弓受较大的冲击力产生较大的震动时，受电弓经过此处接触线弓头处于震动波波峰，弓网间压力较大对接触线磨耗较深；受电弓经过此处接触线弓头处在震动波波谷处，弓网间压力较小对接触线磨耗较浅；因此接触线形成不均匀磨耗。膨胀元件长期处于受电弓震动因素影响易产生螺栓等零部件松动现象。b．受电弓碳滑板表面凹凸不平，会造成运行中的受电弓横向振动或增大横向摆动，受电弓经过膨胀元件时列车处于高速行驶加上列车的车体在运行中的车体晃动等因素，受电弓横向振动或摆动幅度更加剧烈，当接触线处于受电弓凹处滑行时，此时受电弓横向振动或摆动剧烈，受电弓凸出部分就会磨擦到接触线侧面形成侧磨。在此设备条件下长时间运行，受电弓中心位置凹槽也会加快形成，凸显出来。c．膨胀元件技术状态不佳，膨胀元件本体相对于轨平面的水平是由两端定位点角钢来控制的，两端定位点角钢相对轨平面应保持水平安装，当两端定位点角钢安装相对轨平面出现安装角度时即导致膨胀元件本体安装相对轨平面存在倾斜角度，在受电弓经过时只接触膨胀元件的其中一支导线另一支不接触形成偏磨、侧磨。
3.2.2受电弓中心异常磨耗分析
（1）东莞轨道交通2号线全线膨胀元件根据设计安装要求，设备本体都布置安装在拉出值为0mm的位置上，即与受电弓中心重合。其两端的定位点拉出值为±15mm的位置，也接近受电弓中心位置，膨胀元件本体极易出现下坠现象形成硬点，对高速运行的受电弓形成冲击，长期运行后即出现受电弓中心出现磨耗过快成凹槽。
（2）受电弓在经过膨胀元件时基本都存在打火拉弧电气消耗，这也是加快受电弓中心位置出现磨耗过快的症结所在。
四、解决措施及建议
4.1优化膨胀元件的布置
从以上分析得知每台膨胀元件拉出值均布置在相同的位置上是在设计方面受电弓中心出现磨耗过快成凹槽的重要因素，要从根本解决受电弓中心出现磨耗过快成凹槽，在接触网设计时就要对整条线的膨胀元件相对受电弓中心偏移值进行综合考虑，优化膨胀元件拉出值布置。
4.2调整现有设备技术状态
（1）加强膨胀元件巡视、检修力度，保障膨胀元件相对于轨平面保持平行，避免膨胀元件出现硬点等不良技术状态。
（2）将膨胀元件本体上及导线上由打火拉弧所产生的铜瘤及时清理，打磨平顺，保持导线面光滑。
（3）加强受电弓检查，当受电弓中心位置凹凸超过1-2mm时，对受电弓碳滑板进行打磨，是受电弓碳滑板表面保持平滑。
（4）加强接触网热滑监测，对受电弓经过膨胀元件时出现较大的拉弧打火时，及时对此处膨胀元件进行处理。
参考文献：
[1]李懋.膨胀元件在刚性接触网系统中的使用及其常见问题分析[J].科技资讯,2015,13(19):55-56.
[2]李懋."膨胀元件的使用及其常见问题分析."江西建材 21(2015):162-162.
[3]盛良,李向东.基于弓网检测数据的地铁刚性接触网膨胀元件烧蚀原因分析[J].铁路技术创新,2016(6):101-105.
[4]谭冬华.架空刚性悬挂弓网磨耗异常的分析与解决办法[J].电气化铁道, 2007, 20(1):29-32.
论文作者:李维旭
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/17
标签：元件论文; 磨耗论文; 本体论文; 拉出论文; 列车论文; 现象论文; 位置论文; 《基层建设》2018年第3期论文;