定位线夹结构与优缺点分析及选型.pdf

接触网 电气化铁道 2023年第3期 64 DOI：10.19587/ki.1007-936x.2023.03.014 定位线夹结构与优缺点分析及选型 王艺丹 摘 要：通过对常用接触网定位线夹进行结构和优缺点分析，提出接触网定位线夹的优化措施及选型建议。关键词：定位线夹；脱落；疲劳；选型建议 Abstract:On the basis of analyzing of structures,advantages and disadvantages of contact wire clips commonly applied on OCS,optimization measures and proposals on type selection for contact wire clips of OCS are put forward.Keywords:contact wire clip;falling off;fatigue;proposal on type selection 中图分类号：U225.4 文献标识码：B 文章编号：1007-936X(2023)03-0064-03 0 引言 定位线夹是电气化铁路接触网关键零部件之一，作为连接接触线和定位器的重要零部件，其承载了一定的机械负载，使弓网系统更加稳定。定位线夹的主要作用：一是在定位点处固定接触线，使接触线在整个弓网系统中趋于稳定状态，使受电弓平滑、快速通过；二是通过调整定位器支座可调节接触线拉出值，使受电弓与接触线均匀接触，提升受电弓寿命。接触网定位线夹的运行状态直接影响高速铁路运行安全，一旦发生定位线夹断裂、松脱的情况，轻则导致机车受电弓打碰降弓，影响列车正常运行；重则导致定位器侵入受电弓动态包络线，造成严重的弓网事故1。衡量定位线夹的性能主要取决以下 4 个方面：（1）定位线夹的机械性能；（2）定位线夹与定位销钉可靠连接良好；（3）安装简单，不易出错；（4）免维护、少维护。经过长期的运营实践表明，我国铁道行业标准中所列的定位线夹均能满足以上性能要求，但在一些方面仍存在缺陷和不足。1 典型定位线夹结构分析 定位线夹的型号具体可分为 3 类：A 型（带 U形卡销）、Ba 型（带防脱固定销）和 Bb 型（简统化式），如表 1 所示。表 1 定位线夹型号 型号 组成 标准 牌号 热处理状态 A 有环夹板 GB/T 68922015 CuNi2Si H150 无环夹板 GB/T 200782006 CuNi2Si H150 U 形卡销 GB/T 52312012 T2 R250 Ba 主夹板 GB/T 200782006 CuNi2Si H150 副夹板 GB/T 200782006 CuNi2Si H150 防脱固定销 HG/T 41822012 ERP27 Bb 螺孔夹板 GB/T 300152013 QSi0.6-2.1 TQ55 螺孔夹板 GB/T 300152013 QSi0.6-2.1 TQ55 1.1 带 U 形卡销结构定位线夹 带U形卡销结构定位线夹是TB/T 2075.3中的结构形式（图 1），其由有环夹板、无环夹板、U形卡销及连接件（螺栓、螺母等）组成。该结构形式纳入了我国铁道行业标准和国铁集团企业标准。该结构通过 U 形销保证了定位线夹与定位销钉连接的可靠，在实际使用中未发生两者脱离造成安全事故的情况。作者简介：王艺丹.天津理工大学，本科生。图 1 A 型定位线夹示意图 带 U 形卡销结构的定位线夹是目前使用最广定位线夹结构与优缺点分析及选型 王艺丹 接触网 65 泛的定位线夹，普遍应用于高速铁路和客运专线，其主要存在的问题：（1）定位器定位销钉与 U 形卡销材质不匹配，造成磨损（定位销钉一般采用12Cr18Ni9 奥氏体不锈钢材质或 CuNi2Si-R600 材质，而 U 形卡销采用的是 T2 纯铜）。（2）U 形卡销插入有环夹板开孔处，卡入定位销钉环槽内，卡入的间隙不合适时，在使用中尤其在恶劣工况时，会造成 U 形卡销严重磨损，使定位销钉从中脱落。由于存在过大间隙，当机车受电弓通过时，接触线产生上下振动，特别在高速运行状态下，接触线的振动频率高、振幅大，与接触线相连的定位线夹带动定位器也随之上下振动，使得定位线夹不能通过线夹顶面或定位销钉直接作用在定位器上，而是首先通过形销传递给定位器，因此在定位销钉和 U形销内侧产生挤压和摩擦，由于钢材质的定位销钉硬度远大于铜材质的形销，造成形销磨损。另外，定位销钉插入有环夹板开孔处内侧，对形销自然会产生一个剪切力和弯曲力，长期运行后造成形销内环磨损严重，定位销钉从中脱出2。（3）该线夹对安装及受力方向有严格要求，稍有不到位会造成安全隐患。（4）为保证线路运营安全，运营维护人员需对其进行频繁检查，运维成本较高。1.2 带 U 形凸起结构定位线夹 为解决 U 形卡销磨损和减少零部件，推出带 U形凸起定位线夹，其由有环夹板、U 形夹板组成，如图 2 所示。图 2 带 U 形凸起定位线夹 定位线夹的有环夹板和带 U 形凸台无环夹板采用 CuNi2Si-H150 铜镍硅合金材质。定位器的定位 销 钉 采 用CuNi2Si-R600铜 镍 硅 合 金 或12Cr18Ni9 奥氏体不锈钢。带 U 形凸起定位线夹与带 U 形卡销结构的定位线夹相比，取消了独立的 T2 材质 U 形卡销，减少了零件数量，消除了 U 形卡销的安全隐患，但带来了定位线夹与定位销钉不能可靠连接的安全隐患，使其主要功能不能得到完全满足。该定位线夹还存在以下问题：（1）安装简单，但容易出错，带 U 形凸台的副片不能将销钉嵌入槽时仍能将接触线和定位器连接，但在频繁的振动下定位器会从定位线夹中脱出，造成打弓、拉脱网的重大安全事故；（2）其他问题同带 U 形卡销的定位线夹，不再重复叙述。1.3 带防脱固定销结构定位线夹 为解决现场出现大量的定位线夹副片因带 U形凸起不能嵌入定位销钉环槽中的问题，推出了带尼龙防脱固定销定位线夹（由主夹板、带 U 形凸台的夹板、防脱尼龙固定销组成），如图 3 所示。图 3 Ba 型定位线夹 带尼龙防脱固定销定位线夹有效实现了定位销钉与定位线夹可靠连接的主要功能。其与带 U形凸起的定位线夹相比，只是增加了防脱尼龙销。定位线夹和定位器在工厂组装时，先将定位器定位销钉插入定位线夹主夹板（有环夹板），安装到位后，嵌入防脱尼龙销，此时定位销钉将不能脱出，然后再安装带 U 形凸台的夹板。现场施工安装时，只需松开螺栓，将接触线卡入定位线夹槽内，然后按紧固力矩拧紧螺栓即可，避免了 U 形卡销安装不到位，长期运行严重磨损、挤压、断裂造成线夹脱落的故障隐患。该结构较好解决了定位器与定位销钉安装不到位的问题，但在运营维护过程中仍然存在原结构存在的问题，且增加了制造成本。尼龙防脱固定销结构的定位线夹纳入了我国铁道行业标准和国铁集团企业标准。2 简统化结构定位线夹 针对上述几种结构的定位线夹存在的问题，提出简统化结构定位线夹，其由螺孔夹板、螺纹夹板、连接螺栓等部件组成，如图 4 所示。接触网 电气化铁道 2023年第3期 66 图 4 Bb 型定位线夹 简统化结构的螺孔夹板、螺纹夹板采用 QSi0.6-2.1、热处理状态为 TQ55 的铜合金，定位器的定位销钉同样采用 QSi0.6-2.1 铜合金，热处理状态为 TH08。简统化结构定位线夹的特点：（1）夹板材质与定位器定位销钉采用的材质一致，便于组织生产；（2）采用 T 形（凸台型）定位销钉，定位线夹上部设置开放式槽与之匹配，该结构可以避免 U 形卡销磨损和定位线夹不入槽的问题，随时可以观察磨损情况；（3）线夹两侧对称，定位线夹使用过程中不存在受力方向的要求。简统化结构的定位线夹是 高速铁路简统化接触网装备技术条件（TJ/GD 0262018）中推荐的零部件，也纳入了我国铁道行业标准和国铁集团企业标准。3 无螺栓结构定位线夹 无螺栓结构定位线夹由线夹本体和安全销组成，如图 5 所示。图 5 无螺栓结构定位线夹 该线夹本体采用 CuAl10Fe5Ni5C 铝青铜，安全销采用 T2 纯铜，定位销钉采用 Q355B 优质碳素结构钢。无螺栓定位线夹的特点：（1）可靠性高，由于采用无螺栓设计，不存在螺栓松脱线夹脱落，或大风等环境下线夹碰撞受电弓的危险；（2）产品一致性好，采用金属型铸造，产品由同一模具浇注，保证了所有线夹的一致性；（3）安装快捷、方便，不易产生安装错误；（4）免维护，一旦安装几乎不需要维护；（5）线夹两侧对称，定位器可以承受较大压力。无螺栓结构的定位线夹纳入了我国铁道行业标准和国铁集团企业标准。4 措施与建议 对于带 U 形卡销结构的定位线夹，因该线夹是早期标准规定的型号，用量最大，最常用，建议：（1）统一定位销钉和 U 形卡销的材质为 CuNi2Si；（2）提高定位线夹的制造精度；（3）严格安装工序；（4）在不更换定位器的情况下只更换定位线夹，采用带尼龙防脱固定销（尼龙销钉）结构的定位线夹。在新线路设计或更换定位器的大修改造中，建议采用以下两种形式的定位线夹：（1）无螺栓定位线夹，其采用无螺栓自锁结构，安装快捷，施工安装效率高，运营维护成本低；（2）简统化定位线夹，其采用对称结构，线夹均匀受力，在运营维护过程中能对磨损及时观测、更换，预防事故发生。这两种定位线夹优先采用无螺栓定位线夹。参考文献：1 周海杰.高铁接触网定位线夹运行缺陷分析及防范措施探讨D.北京：中国铁道科学研究院，2021.2 杨留有，邵建方，杨庆和.关于高铁接触网定位线夹脱落问题的分析及建议J.铁道机车车辆，2014，34（3）：141-144.收稿日期：2023-03-03