跨座式轨道交通汇流排深加工技术及检验标准
2014-03-13王薇
王 薇
0 引言
在城市轨道交通领域中,单轨跨座式轨道交通接触网系统不同于传统轮轨交通所采用的第三轨或架空式刚性接触网受流系统。在单轨跨座式轨道交通中,列车是在轨道梁上行驶的,其所需的动力就是由安装在轨道梁两侧的刚性接触网受流系统供给。汇流排是刚性接触网受流系统的主要载流导体,而且其又对接触线起着支持固定的作用。在该系统中,汇流排与接触线夹持固定后,通过支撑绝缘子安装在轨道梁的两侧,形成“正极”与“负极”供电回路的受流系统。
1 汇流排深加工技术
汇流排除了典型结构形式外(图1),根据其使用功能,又分:锚段关节处用汇流排、与分段绝缘器连接用汇流排、道岔处用汇流排等形式,而这些结构的汇流排均是通过对典型结构的汇流排进行深加工所获得。
图1 汇流排典型结构形式图
1.1 锚段关节处用汇流排
单轨跨座式轨道交通接触网锚段关节的作用是对汇流排进行热胀冷缩的补偿。为实现该功能,应对锚段关节处的汇流排进行端部预弯曲、伸缩补偿部分的切削加工、挡板焊接等工艺处理(图2),然后在保持一定间隙的状态下重叠布置,形成锚段关节。
图2 锚段关节处用汇流排结构图
(1)汇流排端部预弯曲。对汇流排端部进行预弯曲处理的作用是为了在机车集电靴通过锚段关节时能够平滑过渡、避免与在汇流排上安装的接触线产生碰闯等现象。其加工工艺应采用专用的预弯加工设备。预弯曲部分的汇流排在轴线方向应形成圆弧曲线,弯曲起始点(直线与圆弧的交界点)距汇流排端部900 mm,汇流排端部弯曲翘起高度为12 mm。
(2)汇流排伸缩补偿部分的切削加工。对汇流排伸缩补偿部分进行切削加工的作用是使汇流排在伸缩补偿时能够有足够的自由伸缩空间、避免卡滞现象。其切削加工范围为距汇流排端部2 700 mm,该距离保证锚段关节处用汇流排在安装后的自由伸缩补偿范围不小于400 mm。
(3)挡板焊接。在锚段关节处用汇流排上距弯曲端的端部1000 mm 处设置挡板,其作用是保证锚段关节处汇流排及接触线在正确的安装位置处。挡板的材质与汇流排的材质相同,与汇流排之间采用焊接连接。
1.2 与分段绝缘器连接处用汇流排
单轨跨座式轨道交通接触网分段绝缘器处的安装形式见图3,安装中,与分段绝缘器相连接处汇流排端部的结构应能起到机车集电靴通过该处时平滑过渡、避免与分段绝缘器产生碰闯的作用,为此,应对分段绝缘器连接处用的汇流排进行端部预弯曲、与分段绝缘器本体连接部位的切削加工等工艺处理。
图3 单轨跨座式轨道交通接触网分段绝缘器安装图
(1)汇流排端部预弯曲。预弯曲部分的汇流排在轴线方向应形成圆弧曲线,采用专用的预弯加工设备进行,弯曲起始点(直线与圆弧的交界点)距汇流排端部100 mm,汇流排端部弯曲翘起高度为23 mm。
(2)汇流排端部切削加工。为与分段绝缘器良好的连接,应对汇流排与分段绝缘器本体连接部位进行切削加工处理,切削加工范围为距汇流排端部200 mm 范围内的夹持接触线的燕尾槽部分(图4)。
图4 与分段绝缘器连接处用汇流排结构图
1.3 道岔处用汇流排
单轨跨座式轨道交通的道岔系统是由若干个能够按照一定轨迹运动的轨道梁(道岔梁)所组成,各道岔梁之间衔接处汇流排的结构应能适应道岔梁在各转辙工位状态下均能正常工作,满足机车集电靴在通过道岔梁时能够平滑过渡、避免与在汇流排上安装的接触线产生碰闯等要求。为实现该功能要求,应对道岔处用汇流排进行端部预弯曲、汇流排重叠部分的切削加工等工艺处理(图5)。
(1)汇流排端部预弯曲。预弯曲部分的汇流排在轴线方向应形成圆弧曲线,采用专用的预弯加工设备进行,弯曲起始点(直线与圆弧的交界点)距汇流排端部的距离及汇流排端部弯曲翘起高度均应由道岔的结构形式及转辙角度决定,应采用对号入座的加工方式,以保证各种结构形式道岔处用的汇流排均能满足机车正常运行的要求,即:机车集电靴在通过各种结构形式的道岔梁时均能平滑过渡、避免与在汇流排上安装的接触线产生碰闯。
(2)汇流排端部切削加工。为了使各道岔梁之间汇流排能够良好地衔接,应在各道岔梁的汇流排相互重叠衔接处进行一定范围的切削加工处理,其切削加工范围为距汇流排端部550 mm。
图5 道岔处用汇流排结构图
2 单轨跨座式轨道交通汇流排检验标准
2.1 挠度试验
2.1.1 试样要求
10 m 整体夹持T 形汇流排2 根,中间用专用铆栓连接成20 m 的整体,并且汇流排上安装110 mm2梯形截面的接触线。
2.1.2 试验安装要求
支持间隔为3 m,L 形连接板位置如图6 所示,汇流排的安装方向为水平方向。
图6 整体夹持式T 形汇流排挠度试验安装图
2.1.3 试验载荷要求
F1:模拟受电装置对汇流排施加的推压力,推压力为137 N;
F2:模拟接触线安装部分施加的垂直载荷,载荷为137 N;
F3:模拟操作者体重载荷,载荷为833 N。
2.1.4 加载位置
各种载荷的位置均在支持间隔的中央。
2.1.5 试验项目
(1)在F1、F2、F3分别单独作用下,汇流排产生的挠度及应变见表1。
表1 汇流排挠度试验数据表
2.2 振动试验
2.2.1 试样要求
试样1:长度为4 m 的汇流排1 只;
试样2:长度为2 m 的汇流排2 只,中间用L形连接板及铆栓连接成4 m 的汇流排1 只。
试样1 和试样2 均安装110 mm2梯形截面的接触线。
2.2.2 试验安装要求
(1)安装方向:水平方向(与现场安装状态相同)。
(2)支撑间隔:2.85 m。
(3)加振点:支撑间中央。
(4)振动方向:上下方向及水平方向(图7)。
(5)振动频率:3~5 Hz。
(6)振幅:±1 mm。
(7)振动次数:107 次。
图7 整体夹持式T 形汇流排振动试验安装图
2.2.3 试验项目及标准
(1)试样1:表面状况检测无裂纹及破损迹象;
(2)试样2:振动前后每米直流电阻无显著变化。
2.3 电气性能试验
2.3.1 试样要求
(1)试样1:中间有接头的5 m 试样1 只(2.5 m 长的整体夹持式T 形汇流排2 只,用L形连接板及铆栓连接成5 m 的汇流排)。
(2)试样2:中间无接头的5 m 长整体夹持式T 形汇流排1 只。
试样1 及试样2 均安装110 mm2梯形截面的接触线。
2.3.2 试验安装条件
中间无接点的汇流排升温测试方法与有接头的一致。
2.3.3 试验条件
通电电流分别为2 200 A 和3 000 A,通电时间为3 600 s(1 h)。
2.3.4 试验项目及标准
(1)分别测量一般部位及连接部位温度上升情况(图8)。
(2)在电流为2 200 A,基准环境温度40℃时,最高温度上升≤50℃。
2.4 材料特性试验
试验项目及标准:拉强度≥205 MPa,屈服强度≥160 MPa,伸长率≥10%,电阻率≤0.032 53 Ωmm2/m。
图8 整体夹持式T 形汇流排电气性能试验安装图
3 结语
由于跨座式轨道交通接触网系统的独特性,其接触网汇流排等零部件深加工技术将随着在城市轨道交通工程中的推广应用而得到更多的创新发展。