软钎焊在地铁回流系统中的应用研究

于 勉，韩妮乐



软钎焊在地铁回流系统中的应用研究

于 勉，韩妮乐

软钎焊具有焊接温度低、施工工艺简单、便于安装、焊接点电气/机械性能良好等特点，非常适用于地铁钢轨回流系统。本文对软钎焊线排的机械、电气特性进行研究，并对其在地铁中的应用前景进行了分析。

回流电缆；软钎焊；地铁

0 引言

地铁回流系统中，传统的回流电缆连接方式主要有放热焊接、胀钉式连接、铜排放热焊接和铜排栓接，由于这些连接方式存在机械、电气特性缺陷或安装工艺复杂、施工质量不高等缺点，北京、深圳地铁曾发生10余起由于回流电缆与钢轨焊接部位脱焊、烧伤导致钢轨重伤、断轨的事故[1]。

线排软钎焊是近年来新出现的一种回流电缆连接方式，铜排与钢轨间采用软钎焊连接，并用胀钉加固，回流电缆再与铜排连接。软钎焊与其他焊接方式的区别在于母材不熔化，仅钎料熔化。该方式具有焊接温度低、施工工艺简单、便于安装、焊接点电气/机械性能良好等特点。本文将对软钎焊在地铁回流系统中的应用进行技术分析。

1 线排软钎焊性能试验

为保证线排软钎焊满足国家标准和在地铁回流系统中的应用要求，从振动、大电流温升、机械疲劳3个方面进行试验验证。

1.1 钢轨振动试验及大电流温升测试

对安装了软钎焊回流线排的钢轨进行振动疲劳试验（图1）。模拟地铁行车对钢轨造成的振动，按3 min行车间隔，每天停运6 h计算，每天钢轨过车约360次，每年约13万次。试验中，钢轨经过200万次振动疲劳试验后，测试牵引回流线排与钢轨间电阻（3次测量平均值）为8.68mW，小于标准要求30mW，满足地铁回流系统的电气性能[2]。

地铁额定最大回流为3 000 A，试验中线排加电流4 000 A，持续5 h，在线排上选取8个测温点，测出最大温升为线排中部24.2℃，未见明显发热。

图1 软钎焊回流线排振动和温升试验

1.2 机械疲劳和落锤试验

采用PMW-500电液式脉动疲劳试验系统，试验载荷335/68 kN，支距1.4 m，频率5.0 Hz，循环200万次，线排未脱落；采用钢轨落锤试验机，锤重1 000 kg，支距1 m，落锤高度3.1 m，锤击2次，线排未脱落，其焊接强度满足钢轨焊接要求[2]。

2 线排软钎焊在地铁回流系统的安装试验

回流箱附近的回流轨处一般安装8～16根回流线[3]，仅安装一块回流线排，回流线排需进行一次软钎焊（图2）。

图2 线排软钎焊的安装试验

软钎焊的焊接温度只有240 ℃，在实际安装时钢轨温升小，不会产生马氏体而损伤钢轨。另外，钢轨预热和保温要求低，不受寒冷天气影响，不易出现虚焊。安装后，焊接点电气、机械性能良好。

安装试验中，软钎焊表现出以下特点：（1）软钎焊可使用喷灯等普通热源进行钎焊，操作简单；（2）加热温度低，不损伤钢轨，焊接面的膨胀、强度变化和变形都较小；（3）软钎焊后对保温无要求，可进行多点同时焊接，提高了焊接效率；（4）钎料膨胀变形小，不会由于温度影响使钢轨收缩导致焊接部位脱落；（5）焊接点不易锈蚀，接触电阻性能稳定。具体技术参数如表1所示。

表1 地铁回流系统线排软钎焊技术参数

3 线排软钎焊在地铁中的应用分析

3.1 地铁回流轨中的应用

目前，采用软钎焊技术的线排已在北京地铁等5家国内地铁公司投入使用总计1 500余块，使用时间超过2年，其运行性能稳定，尚未发生任何故障。尤其是在哈尔滨零下20 ℃气温条件下仍能正常安装使用，解决了北方寒冷天气下的施工问题。

3.2 后期维护

钢轨与线排经软钎焊连接后，电缆线通过接线端子、防松螺栓再与铜排连接，安装后可满足大电流通过的需求。由于电缆线与线排连接是通过防松螺栓连接，可有效防止因行车震动导致的铜排松动，在后期维护过程中，仅需进行定期巡检即可。

4 结语

线排软钎焊可有效消除目前地铁线路中存在的回流线脱落故障，便捷地完成回流轨更换施工。建议地铁运营线路在重伤钢轨更换施工中采用软钎焊方式进行线排焊接，积累运营经验后，在新线建设中可推广采用。

[1] 赵惊华，余乐，孙延焕. 供电均回流电缆在钢轨上的连接方式[J]．都市快轨交通，2013，26（2）：116-118.

[2] 国家铁路局. TB/T 1632.1-2014钢轨焊接第1部分：通用技术要求[S]. 北京：中国铁道出版社，2014.

[3] 中华人民共和国建设部. GB 50157-2003 地铁设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2003.

Soft braze can be used in connection，because of low welding temperature, simple construction process, convenient installation and welding of electrical and mechanical properties such as good. This paper researched on electrical characteristics of the soldering line machine, and analyzes its application prospect in the subway.

Return cable ; soft braze ; subway

U231.8

B

1007-936X(2018)02-0068-02

2017-07-26

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.018

于 勉.西安市地下铁道有限责任公司，工程师，研究方向为城市轨道交通供电系统管理；韩妮乐.西安市地下铁道有限责任公司，工程师。