关于京广高铁郑武段接触网吊弦问题的分析及防治措施

王治聪

摘 要：本文所在单位为武汉局集团有限公司信阳供电段，接触网安全稳定直接关系着高速铁路的安全运行，随着时间推移，以及供电外部恶劣环境的考验，设备已经开始出现了自然老化，典型的设备缺陷进一步凸显，尤其是高铁接触网吊弦问题尤为突出，吊弦断裂问题频发，直接影响高铁运行安全，经过现场调研和实践，制定了一套防治方案，为高铁接触网运营管理人员提供一定的参考。

关键词：高铁;接触网;吊弦

1 引言

京广高铁郑武段自2012年9月28日开通至今，设备已运行超8年时间，接触网吊弦在长期的运行过程中，受振动和外部环境的影响，出现腐蚀、老化和疲劳现象。京广高铁郑武段开通至今，累计发现吊弦折断102根，严重影响高铁运行安全。下面就近几年高铁接触网吊弦折断情况进行分析，并提出防治措施。

2 吊弦折断特点分析

2.1.吊弦折断趋势

京广高铁自2012年9月28日开通至2020年年底，管内京广高铁郑武段累计发现吊弦折断102根，其中吊弦互磨、外伤折断5根、疲劳折断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。分析结果：近年来年吊弦折断呈明显上升趋势，且每年更换吊弦数量也在上升，其中2020年利用全面检查、4C分析、检修列专项检查等手段，已累计更换各类隐患吊弦160余根，极大的消除了吊弦对行车的影响。

2.2.吊弦折断时间分布

为便于统计，将一年分为1-4月份温度转换（23根）、5-8月份炎热（54根）、9-12月份温度转换（25根）三个阶段，我段目前发现吊弦折断时间集中在5-8月份，共计发生54起，占总数102起的52.94%。分析结果：在每年最为炎热的5-8月份吊弦折断较为集中，应提前进行防范，加强日常的2C/4C监控力度，缩短周期进行检测。

2.3.吊弦折断处所分布

折断的102根吊弦主要分布在定位点两侧弹吊、第二根（定位点弹吊外第一根）、第三根，其中第二根折断58起，第三根29起;累计占总数102起的85.29%。分析结果：定位点两侧第二根、第三根吊弦的折断概率远远大于跨中其他吊弦。

2.4.吊弦折断点统计

根据统计我段2015年后运行折断吊弦只发生在三处地点，但近期又发现一处湖北段鸡心环内吊弦线本体折断的吊弦。分别为承力索吊弦线夹压接环处折断22起、接触线吊弦线夹压接环处折断75起、吊弦中部折断4处，鸡心环内吊弦线折断1处。分析结果：接触线吊弦线夹处折断概率远远大于承力索吊弦线夹处折断的吊弦其中危害程度较大的承力索压接处折断占比为21.57%。

2.5.吊弦折断处装配形式统计

通过对比发生的吊弦折断类型，发现中间柱吊弦折断53次，关节内35次、中心锚结处14起。经分析从发生概率上来说，关节内及中锚处吊弦折断概率不低于中间柱吊弦折断概率。

3.吊弦折断原因分析

3.1.材质上不过关，发生疲劳断裂。2018年对折断的吊弦送到武汉科技大学进行成分及工艺分析，经检测送检吊弦明确材质存在缺陷，mg含量远低于标准，另其生产工艺也存在问题，降低使用寿命。

3.2.压接工艺（施工工艺）质量存在问题。通过对吊弦进行统计分析，吊弦折断断裂位置多发生在压接环处，传统啃切式压接造成软硬结合部集中在钳压管处，存在压接工艺问题，如在压制过程中压偏重压（有压痕）、压接力过大、压接位置与心型环过近等等问题。

3.3.特殊位置振动影响。吊弦断裂多发生在弹吊外侧第1根，这与弹性悬挂整体设计有关，在定位点处增加一根弹性吊索，安装弹性吊弦后能有效改善定位点处弹性，减小列车通过时的冲击，缩小硬点发生的概率。

问题：正由于增加弹性吊弦后，定位点两侧弹吊外第一根吊弦成为弹性最不好的一根吊弦，在列车高速通过时，接触线晃动抬升量不不变，承力索在越靠近定位点处晃动抬升量越小，导致在吊弦1处上部动量小，下部动量大，直接表现为在接触线吊弦线夹处反复弯折，长期振动后折断。

接触网弹性排名：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，不能及时发现压接口处折断吊弦。目前排查吊弦的有效手段主要是轨道车巡视、人工检查，供电专业内的6C功能对于提前发现吊弦缺陷有些“力不从心”，只能作为事后发现手段，对于明显的弯折、扭结、鼓包类吊弦能及时发现，但对于压接口处疲劳折断只能作为事后发现手段。如我段2018年8月25日折断的许漯区间1253#北第二根吊弦，8月24日2C分析许漯区间1253#北第二根吊弦完好、8月3日许漯区间1253#北第二根吊弦4C分析无折断迹象。

3.5.吊弦排查时效性。利用轨道车对吊弦进行人工检查巡视速度极慢，每一跨6根吊弦，一吊一停作业车，一个200分钟的天窗（除去轨道车运行时间），“完美情况”下只能完成40跨左右，这些进度基于12000跨总量的犹如杯水车薪，时效性太差，满足不了需要，排查质量与进度形成极大的反差，如我段驻明区间连续发生1211#、2170#吊弦折断、明信区间521#均为排查后再次发生折断，一味的追求进度质量得不到保证。

4 接触网吊弦问题防治措施

4.1.吊弦优化。传统吊弦线采用的是铸造-拉拔-绞合工艺，可能会导致线材组织结构不均匀，晶粒粗大等问题，致使硬度低、韧性差，在吊弦振动经过反复的拉伸和弯曲后，有可能是造成吊弦线折断的原因，可通过有针对性的改变绞线的制备工艺，采用“上引连铸-连续挤压-轧制-连拉连退-绞合工艺”的制备工艺，对吊弦绞线进行连续挤压细晶化处理和去应力退火，可以改善吊弦的组织结构，提高线材的反复弯曲性能。

4.2.心形环优化。针对现场局部失效心形环发生断裂的现场，对心形环进行工艺材料优化，采用新型材料022Cr17NiMo2（316L），材料具有硬度低、韧性高、抗蠕变性能好、不易开裂、耐腐蚀性好等特点，进一步提高心形环的耐磨性和耐腐蚀性，同时针对心形环下部吊弦磨损现象，可改变心形环的结构尺寸，使之与接触线吊弦线夹的吊环配合更紧凑，当受电弓通过时，能够有效的进行限位，避免因吊弦线夹本体的抬升而引起吊弦线与吊环的碰撞摩擦。

4.3.压接管优化。针对现场个别压接管口磨吊弦线的现象，可加强压接管的打磨工艺处理和开口尺寸的改进，加长压接管，压接有效面积增大，压接强度小，对吊弦线损伤较小并且压接效果稳定。

4.4.压接工艺优化。由传统工艺压接后的吊弦的静力学分析、微观检测以及拉断力试验，可知传统工艺对吊弦线造成了一定程度的损伤和绞合状态上的变化，因而可能导致吊弦线在服役状态下应力不均衡，压接损伤也可能造成吊弦装置的疲劳寿命降低，可采用同管椭圆环形压接工艺取代三点式犬牙压接工艺，从而降低压接工艺对绞线产生的机械损伤。

4.5.发挥2C、3C监控方便快捷的优势。每年5-8月份加强吊弦的巡检分析，如发生吊弦折断必须确保能在最短的时间内发现并及时组织更换。

4.6加强巡视检查质量，一是集中修全面期间改变重定位轻吊弦的观念，在一个检修周期内对吊弦进行逐根细致的排查;二是在目前的技术手段前提下，做好分析，对明显的吊弦缺陷要建立台账，缩短周期上网检查。

5 结束语

高铁接触网吊弦断裂问题频发，直接影响高铁运行安全，按照《高速铁路接触网精测精修实施办法》相关要求，采用新材料、新工艺，逐步完成吊弦更换工作，消除吊弦断裂对高铁安全运行影响。

参考文献：

[1]徐钥斌. 图像处理在接触网吊弦缺陷檢测中的应用[D].西南交通大学，2018

（中国铁路武汉局集团有限公司信阳供电段，河南 信阳  464000）