济南轨道交通3号线弓网异常磨耗研究.pdf

2024 年第 1 期117中国高新科技ROAD TRAFFIC|道路交通济南轨道交通3号线弓网异常磨耗研究赵金城朱合宾李占斌包文斌安贵磊蘧靖宇济南轨道交通集团第一运营有限公司，山东 济南 250000摘要：针对济南轨道交通 3 号线弓网关系异常情况，文章逐一分析并确定可能的原因，详细概述改善弓网关系的具体步骤，记录整改流程并提出针对性的建议，对弓网异常磨耗研究具有重要意义。关键词：接触网；受电弓；弓网异常磨耗文献标识码：A中图分类号：U227文章编号：2096-4137（2024）01-117-04DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.34Research on abnormal wear of arch net of Jinan Rail Transit Line 3ZHAO Jincheng,ZHU Hebin,LI Zhanbin,BAO Wenbin,AN Guilei,QU JingyuJinan Rail Transit Group 1ST Operation Co.,Ltd.,Jinan 250000,ChinaAbstract:In view of the abnormal arch network relationship of Jinan Rail transit Line 3,this paper analyzes and determines the possible causes one by one,outlines the specific steps to improve the arch network relationship in detail,records the rectification process and puts forward targeted suggestions.It is of great significance to the research of abnormal wear of bow mesh.Keywords:overhead contact system;pantograph;abnormal wear of bow mesh3 号线通车以来，一直存在弓网异常磨耗问题，接触线、受电弓碳滑板磨耗面不均匀且磨耗速度过快。针对该问题，研究人员采用因素分析法，逐项分析弓网磨耗问题影响因素并实施治理。目前，弓网关系已趋于良好稳定，碳滑板异常磨耗问题已极大改善。1异常磨耗问题原因分析1.1异常磨耗可能因素此次治理工作采用因素分析法分析所有可能因素，分类分级逐项排查跟踪，整理绘制成如图 1 所示的关联图。图13号线弓网异常磨耗关联图（1）接触线施工工艺差。接触线存在硬弯、未完全入槽等不利因素，导致弓网异常磨耗。（2）跨中驰度较大。前后定位点固定时，汇流排因自重下降高度，跨中驰度较大，导致弓网异常磨耗。（3）接触网应力变化。刚性接触网安装到位后，汇流排和接触线可沿定位点自由伸缩，但二者因材质、温差系数不同，季节交替时伸缩量也会不同。假设隧道温差（22），计算可知汇流排和接触线的伸缩量分别为 65.45mm、48.125mm，在季节交替时产生伸缩卡滞现象，导致弓网异常磨耗。（4）碳滑板打磨标准过低。碳滑板磨耗异常，引发弓网间的不规则振动，一方面导致碳滑板与接触线产生冲击碰撞，另一方面碳滑板与接触线可能发生离线，导致弓网异常磨耗。（5）受电弓抬升力不足。碳滑板与接触网之间需维持固定的接触力，静态压力调节控制范围为（12010）N，如果弓网之间接触力过大，会造成碳滑板机械磨耗过快，缩短使用寿命；反之，则会使接触时断时续，造成受流不稳定，导致弓网异常磨耗。（6）相邻定位点导高高差过大。前后定位导高高差过大，定位线夹不能保证在同一个水平面上，该处的线夹容易卡滞汇流排，汇流排无法自由伸缩，长时间的受力最终使汇流排产生形变和硬点，硬点引起的磨耗变化会被进一步放大，导致弓网异常磨耗。（7）加速区段弓网接触不良。出站时电客车处于加速阶段，需要强大的启动加速电流（额定电流 1980A，启动加速电流 2400A），造成受电弓和接触线温度升高使接触线软化硬度降低，受电弓较容易“啃掉”接触线，导致弓网异常磨耗。（8）隧道运行环境变化。隧道结构变化导致接触网数据变化，数据高差变化导致弓网异常磨耗。（9）中心锚节数据偏差过大。刚性接触网中心锚结安装后，不受温度的伸缩变化，若出现导高偏差过大，便增加了硬点数量，导致弓网异常磨耗。（10）线岔数据偏差过大。在线路末端进行折返时，应保证两个进路导高相等，过低产生异常磨耗，过高接触不好拉弧。（11）接触线线面与轨面不水平。曲线的存在，导致汇流排与轨平面没有完全水平延伸，有一定角度，槽钢的定位角度决定了接触线的工作面，未调整槽钢与两钢轨的横向连线水平，从而使接触线线面与轨面不水平，出现弓网异常磨耗。（12）汇流排线夹卡滞。3 号线采用瓷式绝缘子和弹性 2024 年第 1 期118中国高新科技道路交通|ROAD TRAFFIC绝缘子，二者弹性不一致。汇流排伸缩，连接的汇流排线夹出现不同规律卡滞，导致弓网异常磨耗。（13）上网电缆对汇流排侧压力。各车站绝缘关节处上网电缆在侧压力作用下使汇流排弯曲变形，汇流排无法在线夹里伸缩自如，导致弓网异常磨耗。（14）汇流排中间接头下垂。中间接头处距离定位点较远，受电弓的接触压力和冲击力无法缓解，造成整个悬挂不断处于振动状态，接头两端的汇流排下垂使该处导高过低加剧接触线磨耗。1.2异常磨耗主要因素针对以上可能因素，对 3 号线接触线磨耗进行抽样检查，1#6#指抽样的 6 个不同区间，1#指 1 号区间。其中，将1#3#区间定义为异常磨耗区间，接触线磨耗宽度在 10mm以上，4#6#区间定义为重点磨耗区间，接触线磨耗宽度在 7 10mm 范围。抽检频数 20 指每个区间抽样 20 处磨耗，将磨耗情况按照检查标准分类见表 1。同时，对 3 号线受电弓异常磨耗开展同样的抽样检查，1#6#指抽样的 6 列车，1#指 1 号车，抽检频数 20 指每个车（4 根碳滑板）共抽样 20 处深槽，将深槽情况按照检查标准进行分类，见表 2。综上所述，对抽样检查表进行综合分析，制定如图 2 所示的圆环图。图23号线弓网异常抽样饼分图从圆环图可以看出：接触线施工工艺差、跨中驰度较大、接触网应力变化、碳滑板打磨标准过低占总频数的 89.33%，其他因素仅占总频数的 6.62%。确定 3 号线弓网异常磨耗的主要影响因素如下：接触线施工工艺差、跨中驰度较大、接触网应力变化、碳滑板打磨标准过低。2异常磨耗问题治理分析主要影响因素，对异常磨耗不均主要从接触网与受电弓两个方面进行调整改进。2.1接触网专业排查改进（1）接触线施工工艺差、跨中驰度较大，导致接触网磨耗不均，磨耗不均位置多数分布在接触线磨耗抽样检查表1#3#异常磨耗区间，接触线磨耗宽度在 10mm 以上，重点改进措施进行换线调整。对异常磨耗锚段进行改进，按图 3 所示流程处理。表13号线接触线磨耗抽样检查表序号检查标准磨耗抽样（抽检频数20）合计1#2#3#4#5#6#1接触线施工工艺差，接触线脱槽0.5mm以上或接触线硬弯1mm以上9108546422跨中驰度较大，跨中驰度8mm以上787455363接触网应力变化大，应力变化10g以上2221088324相邻定位点导高高差过大，导高高差5mm以上10000015加速区段弓网接触不良，加速度1.2m/s以上区段10101036隧道运行环境变化，结构变化导致导高高差10mm以上00100017中心锚节数据偏差过大，相邻导高偏差1mm以上00000118线岔数据偏差过大，两进路高差1mm以上00001019接触线线面与轨面不水平，线面扭面10以上000010110汇流排线夹卡滞，导致绝缘子受力偏斜，偏斜度10以上000100111汇流排中间接头下垂，导致中间接头缝隙1mm以上001000112上网电缆对汇流排侧压力，导致汇流排扭曲变形10以上0000000表23号线受电弓异常磨耗抽样检查表序号检查标准磨耗抽样（抽检频数20）合计1#2#3#4#5#6#1碳滑板打磨标准过低，导致50mm范围内凹槽深度达5m 443454242受电弓抬升力不足，抬升力超12010N范围00000003其他11210162024 年第 1 期119中国高新科技ROAD TRAFFIC|道路交通图33号线异常磨耗处理流程图改进异常磨耗锚段，先测量调整，通过加密测量，调整接触网的导高，确保磨耗区段平缓，减少硬点数量。尤其是中锚位置几个定位点，调整至等高，对磨耗速度过快或发生侧磨、已达到线面宽度 13mm 的锚段，组织更换接触线，改善接触线施工工艺差问题。换线后测量周期由季检改为双周检，进行跟踪，对于磨耗速率依然异常问题，需考虑隧道坡度不可调变量，更改接触网跨中驰度较大问题，对跨中驰度超限点增加定位、整个锚段限速、调整适应的导高 3 个方向进行改善。（2）接触网应力变化导致接触网磨耗不均，磨耗不均位置多数分布在接触线磨耗抽样检查表 4#至 6#异常磨耗区间，接触线磨耗宽度在 7 10mm 范围，重点改进措施进行硬点检测调整。对重点磨耗区段改进，按图 4 所示流程处理。图43号线重点磨耗处理流程图对重点磨耗锚段改进，先进行综合检测车在线测量硬点，针对动态检测反馈出的硬点数据情况，对锚段定位进行相应测量调整，调整提高标准，将接触线导高均调整至（40500）mm，拉出值调整至设计拉出值。同时，对定位点线夹进行检查，查看是否有卡滞现象，对正线区间接触线应力进行释放。为确保接触线线面平顺、光滑，保障接触网系统平稳供电，提高受电弓取流质量，特制定刚性接触线打磨标准，对锚段关节、中心锚结、车站出站等异常磨耗区域接触线表面不平滑、凹凸不平、麻点、偏磨、毛刺、连续波磨等现象进行打磨处理。3.2车辆专业排查处理（1）采用 3 种耐水砂纸（600 目、1000 目、2000 目）对受电弓碳滑板进行打磨抛光处理，保证受电弓碳滑板表面清洁、无附着杂物。打磨接触线，在接触线表面上形成一层很薄的碳膜，起到良好的自润滑作用，减轻对接触线的磨耗。（2）提高碳滑板监测频次和更换标准，受电弓碳滑板形成凹槽且高差大于 3mm 时，对相应碳滑板进行更换打磨，以改善弓网运行关系。同时，重点关注新换碳滑板变化情况，分析碳滑板磨耗变化特点，根据碳滑板磨耗趋势与最大磨耗位置，对正线区间接触网相应区域加强检查，改善弓网关系，提升弓网运行质量。3弓网磨耗治理阶段性成果3.1接触网方面治理前接触网打火，接触线表面粗糙有毛刺，且颜色不均匀，磨耗面宽度达到 13.1mm，治理后接触线表面光滑，同时表面颜色均匀一致，接触线表面形成碳膜，2 个月时长磨耗面宽度基本未变化，如图 5 所示。图53号线接触线治理前后对比3.2碳滑板方面碳滑板可用磨耗厚度为 13mm，正常每年磨损约为 0.3mm/万 km。3 号线治理前碳滑板表面粗糙，出现凹槽，碳滑板每年磨耗速率 13.6mm/万 km；治理后，碳滑板每年磨耗速率 8.3mm/万 km，14 天碳滑板磨耗速率下降至 4.8mm/万 km，碳滑板运行 25 天，碳滑板磨耗速率下降至 0.8mm/万km，且磨耗速率持续下降，碳滑板表面光滑，磨耗分布均匀，2024 年第 1 期120中国高新科技道路交通|ROAD TRAFFIC未出现凹槽现象。图63号线受电弓治理前后对比4结论本轮集中排查治理后，3号线弓网关系已取得极大改善，也形成了一系列整改流程，锻炼了运营队伍，提升了技能水平。总结本次治理工作，有规律需要进一步完善：在弓网关系异常情况下，提高检修标准对改善弓网关系效果显著；接触网参数调整应间断开展，碳滑板响应时间为 10 14 天，主要表象是磨耗面由光滑至粗糙，再回到光滑；碳滑板的磨耗统计和隧道温度相关，在济南温度骤降时的 11 月，碳滑板万千米磨耗规律性加剧。研究还发现，换线及接触网调整至标准依然不能解决部分区间接触线磨耗过快的问题，弓网异常磨耗是一个复杂的系统，还与受电弓滑板载流能力、耐弧性能、弓网材料匹配、隧道结构环境等因素息息相关，各专业应加强沟通，制定联动机制，不断总结验证，最终解决这一系统性问题。作者简介：赵金城（1970-），男，山东德州人，供职于济南轨道交通集团第一运营有限公司，研究方向：弓网异常磨耗。参考文献1 于万聚高速电气化铁路接触网 M成都：西南交通大学，20032 骆志勇刚性接触网在运营中出现的问题及解决方案J都市快轨交通，2006，19（4）：84-86（责任编辑：肖央然）一查询交互界面、统一查询结果展示交互逻辑及展示界面、统一地图交互、统一与外部交互集成。后端接入多方提供的GIS Sever 类型数据服务及多种类型 GIS Sever 发布的功能服务，将其封装到统一功能服务平台，由平台统一对外提供功能服务。（2）实现一体化基础引擎（二维和三维在统一引擎内核实现）、一体化数据结构与数据库（二维三维数据存储于统一数据库，适用统一数据结构）、一体化空间查询与分析模型（以类似于二维的方式进行三维空间查询与分析）、一体化产品（移动端、Web 端、组件等产品的一体化）。（3）实现了倾斜摄影模型在全套软件产品中的应用。支持倾斜摄影模型数据与其他数据的叠加显示，实现倾斜摄影模型单体化选择、查询，以及倾斜摄影模型三维空间分析等功能。（4）实现酷炫的三维视觉效果，包括粒子系统、动态水面、天气动画等，提高了用户体验感，增强了视觉可视化效果。4结语二三维一体化技术是国土空间信息平台建设的关键技术，为自然资源的统一管理提供了科学有效的数据分析支撑。本文研究了二三维一体化开发技术体系的构建，并全面介绍了该体系的功能结构、技术架构、技术选型及具体实现效果。本技术体系已实际用于国土空间“一张图”的开发，实现了三维“一张图”、二三维联动分屏、二三维一体化属性查询等功能。技术体系的主要亮点在于实现一体化基础引擎、倾斜摄影模型在全套软件产品中的应用、酷炫的三维视觉效果等。总之，二三维一体化技术体系可以为国土空间信息化建设、智慧城市的建设等方面提供重要的技术支撑和运行保障。作者简介：柯水松（1979-），男，湖北黄石人，深圳市规划和自然资源数据管理中心高级工程师，研究方向：电子政务、规划和自然资源管理信息化建设。参考文献1王家耀空间信息系统原理M北京：科学出版社，2001.2 王新量地理空间信息的二三维一体化表达研究D郑州：解放军信息工程大学，20143 徐冠华，孙枢，陈运泰，等迎接“数字地球”的挑战 J遥感学报，1999（2）：2-64 李永兵，陈旭瑞，胡俊峰，等基于 GIS 的地质数据库系统：研究现状和发展趋势J 地球物理学进展，2002（3）：532-539，5585 周慧明，张晓春，章洪良，等基于微服务的二三维一体化电力 GIS 平台设计 J制造业自动化，2022，44（7）：131-1346 王少华超图平台软件创新：SuperMap GIS 二三维一体化 GIS 技术体系简介 J地球信息科学学报，2016，18（3）：433-4347 唐华，王梁文敬，周海洋自然资源二三维一体化数据整合及管理应用模式研究 J国土资源信息化，2019（3）：35-408 曾元武，史京文，罗宏明，等省市县三级联动国土空间规划实施监督信息系统建设研究 以广东省为例J测绘通报，2022（4）：145-148（责任编辑：周羿廷）（上接第96页）