接触网定位器出现脱落的原因分析及解决措施研究

2023-11-30郑磊

机械管理开发 2023年10期

郑磊

（晋能控股煤业集团铁路运营管理山西有限公司矿山铁路分公司，山西大同 037001）

0 引言

近年来，我国铁路接触网定位装置从2013 年开始出现惯性失效，在2021 年年初就出现过两次由定位器脱落引起的弓网失效。可以看出，定位器的脱落对列车的安全运行是一个巨大的危险隐患。通过对定位线夹和定位器的研究，通过实地调研，对定位器的脱扣现象进行了分析，并提出了相应的安装验收规范和问题的查找方法，为铁路接触网定位线夹的维修和生产技术进行了总结。

1 定位线夹、定位器结构及相关匹配关系

为了提升定位定位线夹和定位器之间的匹配关系，我国铁路部门制定了一系列的规范标准，如TB/T 2075.3—2010、OCS-2、OCS-3 等，但在不同的规范中并没有工艺尺寸详细的说明，造成了设备与设备之间配合误差较大，造成了设备在使用过程中具备较大的安全隐患。

1.1 定位线夹、定位器结构

定位线夹的构造类型具有多样性的特点，根据造型的区别，主要可以分为两种，有插销式的定位线夹和非销式的定位线夹。该定位线夹与定位器由一个固定销套管相联接，图1 为定位线夹结构形式。

图1 定位线夹结构形式

1.2 定位线夹、定位器相关参数

随机抽取A、B 两厂的定位线夹U 形销钉进行参数测量，可以发现，销钉直径大多为4 mm，定位线夹孔径为15.6 mm。但是，A 厂商生产的定位线卡孔直径是4.44 mm，而B 厂商的定位线卡孔直径是5.4 mm，二者相差1 mm。由A 厂商制造的U 形插头，其内部间隔为10.97 mm，而B 厂商的内部间隔为11.89 mm，二者之间的差距接近1 mm。在连接相同定位器后，发现B 厂家生产的定位线夹U 形销抖动较大。

本文选取了A 厂商不同时期生产的定位器和定位套筒以及技术资料，经过实际抽查发现：不同时期的元件公差的标准存在差异，定位线夹连接部位的直径为16 mm，连接处的误差范围控制始终没有改变。通过对某企业的实地检查，确定了该公司的定位线夹与定位器之间的不符合。

定位线夹与U 形插销、定位器之间有一定的配合，如果定位线夹的孔径、U 形销间距、定位器销套的误差控制不够，则会造成U 形销无法有效固定，定位线夹和定位器的结合也会出现问题。

2 定位器脱落原因分析

2.1 产品质量源头问题

产品问题的根源表现在第一节中所阐述的各个制造厂商的制造标准不一致，各个零部件不能保证公差控制都在合格范围内，U 形插销不能有效固定，容易产生摇摆，加剧磨损。

2.2 安装工艺问题

文章[1]针对U 形插销没有按照标准进行安装，定位器安装位置异常造成定位器脱落的现象进行了解释，在此章节不再重复解释。

2.3 定位器受力问题

当铁路曲线较大的情况下，曲线力的值很小，在计算过程中可以忽略不记，则可以对接触网的受力情况进行简化，建立了“三点”模型，见图2。

图2 定位器受力计算模型

接触网撑杆A、B、C，三个撑杆两两之间的间距为L1、L2，三个撑杆的拉出值分别为a1、a2、a3，Tj为接触线张力大小。对撑杆B进行受力分析，则压力F 的计算如下：

根据式（1）的计算方法，以一个运行6 年的线路为研究对象，在获取到1C 探测波形图和4C 图片（见图3、图4）后，对定位装置的受力较小的位置进行了分析。通过对184 km 长的铁路进行了初步的研究，受力情况见表1。

表1 某铁路线路定位器受力情况分析

按照《铁路接触网运行维修规则》规定，定位装置在张紧（拉力≥80 N）时，重点检查表1 中11 个受力小于80 N 的定位装置。结果表明，11 个定位针U 形销都有不同程度的磨损，最严重的一个已经磨损了50%以上，定位器定位钩处也有很大的磨损[2]。

根据前期检查的结果，对T 形定位器的定位线夹进行了更换和不受力定位器的专项检查，以保证车辆的正常运营。对1000 个配线夹进行了替换，在替换中发现了存在的问题：定位线夹与定位器连接处有1～3 mm 的空隙，U 形插头由于受到高频率的振动而产生了一定的磨耗，这种磨损与定位器的受力有很大的相关性，也就是说，当定位器受到足够的载荷时，定位器的U 形插头基本上不会受到损伤。在不受到外力作用时，定位器的U 形卡扣出现了较大的损耗[3]。

2.4 定位器与定位管间隙不足

通过检查测量，T 形定位器和定位管之间空隙过小，在30 mm 以内，T 形定位器出现了磨损。对U 形插头的磨损情况进行检查，发现该部位已经出现明显磨损痕迹，定位钩处也明显可见磨损痕迹。

实践研究表明，下述的一些流程把控不严可能会造成接触网定位器脱落：没有从源头上对采购的零件进行质量管控，各生产厂家的产品不能充分互换，不同厂家生产的零件在公差工艺上有着较大的差别，和图样的要求有一定的差距；装配技术不合格，主要表现为定位线夹的安装问题，一方面使线夹没有安装到位，另一方面使虽然线夹安装到位，但是安装过程重由于公差配合问题造成较大变形和磨损，变形后的U形插头虽然能够插入孔，但是已经造成了零件的形变，在长期高频振动的工况下，脱落的概率大大提升；定位器不受力，实践表明，定位线夹与定位器之间有1～3 mm 的空隙，当定位器受到较大的载荷时，如果定位器的受力不良，定位器将长期受到严重的磨损，最后造成定位器的脱落；定位器与定位管之间的空隙不够，使定位器与定位管产生摩擦，使两个连接件同时出现磨损现象[4]。

3 解决措施

1）确保部件来源于正规渠道。对于每一批次采购的零部件，都需要符合TB/T 20770、TB/T 2074、TB/T 2075 标准，该标准中对于零部件的标准合检验技术进行了明确的规定，铁路部门在进行采购时，需要对零部件进行尺寸检查和误差检查，保证产品的实际公差满足标准，搜集不同厂商零件的可替代性；在更换定位线夹时，应选用非销式的定位线线夹；仅更换U形插头时，应使用原厂的U 形插头，严禁使用不同厂商的产品，各厂商应该在生产的商品上做好清晰的品牌标识，避免出现不同厂家的零件混合使用的情况；定位器和定位线夹的使用要配套，产品不配套会导致间隙配合不当，加剧磨损速度，甚至会造成安全隐患。

2）规范现场施工流程合验收标准。严禁在工地上敲打U 形销钉，并严格按照有关的技术规范进行施工；在验收时对定位线夹与定位装置的接头进行逐个测量，保证间隙在1～3 mm 以内。检查U 形插头的外形，如有击打痕迹，应及时更换，防止U 形插头因变形而造成故障，从而缩短其工作寿命。使用手动摇动的方法对定位器的受力进行检测，以保证定位器的受力状况。检查T 形定位器与定位管之间的间距，保证其间距不低于50 mm。

3）做好运行管控。基于1C、4C 数据，对应力较低的定位器、定位器进行在线检测，并同步调整相应的拉出量，以保证定位器的受力满足规范的要求。