關(guān)于京廣高鐵鄭武段接觸網(wǎng)吊弦問(wèn)題的分析及防治措施

王治聰

摘 要：本文所在單位為武漢局集團(tuán)有限公司信陽(yáng)供電段，接觸網(wǎng)安全穩(wěn)定直接關(guān)系著高速鐵路的安全運(yùn)行，隨著時(shí)間推移，以及供電外部惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)了自然老化，典型的設(shè)備缺陷進(jìn)一步凸顯，尤其是高鐵接觸網(wǎng)吊弦問(wèn)題尤為突出，吊弦斷裂問(wèn)題頻發(fā)，直接影響高鐵運(yùn)行安全，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和實(shí)踐，制定了一套防治方案，為高鐵接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高鐵;接觸網(wǎng);吊弦

1 引言

京廣高鐵鄭武段自2012年9月28日開(kāi)通至今，設(shè)備已運(yùn)行超8年時(shí)間，接觸網(wǎng)吊弦在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，受振動(dòng)和外部環(huán)境的影響，出現(xiàn)腐蝕、老化和疲勞現(xiàn)象。京廣高鐵鄭武段開(kāi)通至今，累計(jì)發(fā)現(xiàn)吊弦折斷102根，嚴(yán)重影響高鐵運(yùn)行安全。下面就近幾年高鐵接觸網(wǎng)吊弦折斷情況進(jìn)行分析，并提出防治措施。

2 吊弦折斷特點(diǎn)分析

2.1.吊弦折斷趨勢(shì)

京廣高鐵自2012年9月28日開(kāi)通至2020年年底，管內(nèi)京廣高鐵鄭武段累計(jì)發(fā)現(xiàn)吊弦折斷102根，其中吊弦互磨、外傷折斷5根、疲勞折斷97根。其中2013年2起、2014年1起、2015年19起、2016年13起、2017年14起、2018年15起、2019年21起、2020年17起。分析結(jié)果：近年來(lái)年吊弦折斷呈明顯上升趨勢(shì)，且每年更換吊弦數(shù)量也在上升，其中2020年利用全面檢查、4C分析、檢修列專(zhuān)項(xiàng)檢查等手段，已累計(jì)更換各類(lèi)隱患吊弦160余根，極大的消除了吊弦對(duì)行車(chē)的影響。

2.2.吊弦折斷時(shí)間分布

為便于統(tǒng)計(jì)，將一年分為1-4月份溫度轉(zhuǎn)換（23根）、5-8月份炎熱（54根）、9-12月份溫度轉(zhuǎn)換（25根）三個(gè)階段，我段目前發(fā)現(xiàn)吊弦折斷時(shí)間集中在5-8月份，共計(jì)發(fā)生54起，占總數(shù)102起的52.94%。分析結(jié)果：在每年最為炎熱的5-8月份吊弦折斷較為集中，應(yīng)提前進(jìn)行防范，加強(qiáng)日常的2C/4C監(jiān)控力度，縮短周期進(jìn)行檢測(cè)。

2.3.吊弦折斷處所分布

折斷的102根吊弦主要分布在定位點(diǎn)兩側(cè)彈吊、第二根（定位點(diǎn)彈吊外第一根）、第三根，其中第二根折斷58起，第三根29起;累計(jì)占總數(shù)102起的85.29%。分析結(jié)果：定位點(diǎn)兩側(cè)第二根、第三根吊弦的折斷概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于跨中其他吊弦。

2.4.吊弦折斷點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)我段2015年后運(yùn)行折斷吊弦只發(fā)生在三處地點(diǎn)，但近期又發(fā)現(xiàn)一處湖北段雞心環(huán)內(nèi)吊弦線本體折斷的吊弦。分別為承力索吊弦線夾壓接環(huán)處折斷22起、接觸線吊弦線夾壓接環(huán)處折斷75起、吊弦中部折斷4處，雞心環(huán)內(nèi)吊弦線折斷1處。分析結(jié)果：接觸線吊弦線夾處折斷概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于承力索吊弦線夾處折斷的吊弦其中危害程度較大的承力索壓接處折斷占比為21.57%。

2.5.吊弦折斷處裝配形式統(tǒng)計(jì)

通過(guò)對(duì)比發(fā)生的吊弦折斷類(lèi)型，發(fā)現(xiàn)中間柱吊弦折斷53次，關(guān)節(jié)內(nèi)35次、中心錨結(jié)處14起。經(jīng)分析從發(fā)生概率上來(lái)說(shuō)，關(guān)節(jié)內(nèi)及中錨處吊弦折斷概率不低于中間柱吊弦折斷概率。

3.吊弦折斷原因分析

3.1.材質(zhì)上不過(guò)關(guān)，發(fā)生疲勞斷裂。2018年對(duì)折斷的吊弦送到武漢科技大學(xué)進(jìn)行成分及工藝分析，經(jīng)檢測(cè)送檢吊弦明確材質(zhì)存在缺陷，mg含量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)，另其生產(chǎn)工藝也存在問(wèn)題，降低使用壽命。

3.2.壓接工藝（施工工藝）質(zhì)量存在問(wèn)題。通過(guò)對(duì)吊弦進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，吊弦折斷斷裂位置多發(fā)生在壓接環(huán)處，傳統(tǒng)啃切式壓接造成軟硬結(jié)合部集中在鉗壓管處，存在壓接工藝問(wèn)題，如在壓制過(guò)程中壓偏重壓（有壓痕）、壓接力過(guò)大、壓接位置與心型環(huán)過(guò)近等等問(wèn)題。

3.3.特殊位置振動(dòng)影響。吊弦斷裂多發(fā)生在彈吊外側(cè)第1根，這與彈性懸掛整體設(shè)計(jì)有關(guān)，在定位點(diǎn)處增加一根彈性吊索，安裝彈性吊弦后能有效改善定位點(diǎn)處彈性，減小列車(chē)通過(guò)時(shí)的沖擊，縮小硬點(diǎn)發(fā)生的概率。

問(wèn)題：正由于增加彈性吊弦后，定位點(diǎn)兩側(cè)彈吊外第一根吊弦成為彈性最不好的一根吊弦，在列車(chē)高速通過(guò)時(shí)，接觸線晃動(dòng)抬升量不不變，承力索在越靠近定位點(diǎn)處晃動(dòng)抬升量越小，導(dǎo)致在吊弦1處上部動(dòng)量小，下部動(dòng)量大，直接表現(xiàn)為在接觸線吊弦線夾處反復(fù)彎折，長(zhǎng)期振動(dòng)后折斷。

接觸網(wǎng)彈性排名：吊弦1=吊弦7>吊弦4>吊弦3=吊弦5>吊弦2=吊弦6

3.4.吊弦排查手段存在局限性，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓接口處折斷吊弦。目前排查吊弦的有效手段主要是軌道車(chē)巡視、人工檢查，供電專(zhuān)業(yè)內(nèi)的6C功能對(duì)于提前發(fā)現(xiàn)吊弦缺陷有些“力不從心”，只能作為事后發(fā)現(xiàn)手段，對(duì)于明顯的彎折、扭結(jié)、鼓包類(lèi)吊弦能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，但對(duì)于壓接口處疲勞折斷只能作為事后發(fā)現(xiàn)手段。如我段2018年8月25日折斷的許漯區(qū)間1253#北第二根吊弦，8月24日2C分析許漯區(qū)間1253#北第二根吊弦完好、8月3日許漯區(qū)間1253#北第二根吊弦4C分析無(wú)折斷跡象。

3.5.吊弦排查時(shí)效性。利用軌道車(chē)對(duì)吊弦進(jìn)行人工檢查巡視速度極慢，每一跨6根吊弦，一吊一停作業(yè)車(chē)，一個(gè)200分鐘的天窗（除去軌道車(chē)運(yùn)行時(shí)間），“完美情況”下只能完成40跨左右，這些進(jìn)度基于12000跨總量的猶如杯水車(chē)薪，時(shí)效性太差，滿(mǎn)足不了需要，排查質(zhì)量與進(jìn)度形成極大的反差，如我段駐明區(qū)間連續(xù)發(fā)生1211#、2170#吊弦折斷、明信區(qū)間521#均為排查后再次發(fā)生折斷，一味的追求進(jìn)度質(zhì)量得不到保證。

4 接觸網(wǎng)吊弦問(wèn)題防治措施

4.1.吊弦優(yōu)化。傳統(tǒng)吊弦線采用的是鑄造-拉拔-絞合工藝，可能會(huì)導(dǎo)致線材組織結(jié)構(gòu)不均勻，晶粒粗大等問(wèn)題，致使硬度低、韌性差，在吊弦振動(dòng)經(jīng)過(guò)反復(fù)的拉伸和彎曲后，有可能是造成吊弦線折斷的原因，可通過(guò)有針對(duì)性的改變絞線的制備工藝，采用“上引連鑄-連續(xù)擠壓-軋制-連拉連退-絞合工藝”的制備工藝，對(duì)吊弦絞線進(jìn)行連續(xù)擠壓細(xì)晶化處理和去應(yīng)力退火，可以改善吊弦的組織結(jié)構(gòu)，提高線材的反復(fù)彎曲性能。

4.2.心形環(huán)優(yōu)化。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)局部失效心形環(huán)發(fā)生斷裂的現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)心形環(huán)進(jìn)行工藝材料優(yōu)化，采用新型材料022Cr17NiMo2（316L），材料具有硬度低、韌性高、抗蠕變性能好、不易開(kāi)裂、耐腐蝕性好等特點(diǎn)，進(jìn)一步提高心形環(huán)的耐磨性和耐腐蝕性，同時(shí)針對(duì)心形環(huán)下部吊弦磨損現(xiàn)象，可改變心形環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸，使之與接觸線吊弦線夾的吊環(huán)配合更緊湊，當(dāng)受電弓通過(guò)時(shí)，能夠有效的進(jìn)行限位，避免因吊弦線夾本體的抬升而引起吊弦線與吊環(huán)的碰撞摩擦。

4.3.壓接管優(yōu)化。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)個(gè)別壓接管口磨吊弦線的現(xiàn)象，可加強(qiáng)壓接管的打磨工藝處理和開(kāi)口尺寸的改進(jìn)，加長(zhǎng)壓接管，壓接有效面積增大，壓接強(qiáng)度小，對(duì)吊弦線損傷較小并且壓接效果穩(wěn)定。

4.4.壓接工藝優(yōu)化。由傳統(tǒng)工藝壓接后的吊弦的靜力學(xué)分析、微觀檢測(cè)以及拉斷力試驗(yàn)，可知傳統(tǒng)工藝對(duì)吊弦線造成了一定程度的損傷和絞合狀態(tài)上的變化，因而可能導(dǎo)致吊弦線在服役狀態(tài)下應(yīng)力不均衡，壓接損傷也可能造成吊弦裝置的疲勞壽命降低，可采用同管橢圓環(huán)形壓接工藝取代三點(diǎn)式犬牙壓接工藝，從而降低壓接工藝對(duì)絞線產(chǎn)生的機(jī)械損傷。

4.5.發(fā)揮2C、3C監(jiān)控方便快捷的優(yōu)勢(shì)。每年5-8月份加強(qiáng)吊弦的巡檢分析，如發(fā)生吊弦折斷必須確保能在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)組織更換。

4.6加強(qiáng)巡視檢查質(zhì)量，一是集中修全面期間改變重定位輕吊弦的觀念，在一個(gè)檢修周期內(nèi)對(duì)吊弦進(jìn)行逐根細(xì)致的排查;二是在目前的技術(shù)手段前提下，做好分析，對(duì)明顯的吊弦缺陷要建立臺(tái)賬，縮短周期上網(wǎng)檢查。

5 結(jié)束語(yǔ)

高鐵接觸網(wǎng)吊弦斷裂問(wèn)題頻發(fā)，直接影響高鐵運(yùn)行安全，按照《高速鐵路接觸網(wǎng)精測(cè)精修實(shí)施辦法》相關(guān)要求，采用新材料、新工藝，逐步完成吊弦更換工作，消除吊弦斷裂對(duì)高鐵安全運(yùn)行影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐鑰斌. 圖像處理在接觸網(wǎng)吊弦缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用[D].西南交通大學(xué)，2018

（中國(guó)鐵路武漢局集團(tuán)有限公司信陽(yáng)供電段，河南 信陽(yáng) ?464000）