地鐵接觸軌技術(shù)發(fā)展

我地接軌術(shù)展述研建接觸軌，又稱第三軌，或簡稱三軌軌系統(tǒng)是地鐵牽引供電系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，它直接影響到地鐵供電系統(tǒng)甚至整個地鐵系統(tǒng)的安全運(yùn)以營。自1965年京建造我國第一條地鐵線以來，仟隨著我國地鐵建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，接觸軌技術(shù)也走過了近40年的展歷程。這期間接觸軌枝術(shù)不斷發(fā)展主要表現(xiàn)為裝方式由以上部接觸搔流方式為主導(dǎo)發(fā)展成上部接觸交流方式與下部接觸授流方式并存電由低磺鋼材料發(fā)展成鋼鋁復(fù)合材科護(hù)(及支架由板材料發(fā)展成玻璃鋼材料緣子材料除電瓷外開發(fā)出環(huán)氧樹脂材料及硅橡膠材料。相應(yīng)地，一些施工安裝方法也有所改進(jìn)．目前，直流1500V接軌系統(tǒng)又在積極研發(fā)之中時鋁復(fù)合接觸的國產(chǎn)化工作也正在逐步展開然這其中面臨的問題和遇到的困難也有許多在這種情下對我國地鐵接觸軌技術(shù)的發(fā)展歷史進(jìn)行總結(jié)將有助于目前接觸軌新技術(shù)的研究與開發(fā)。概述1．接軌系統(tǒng)的國內(nèi)應(yīng)用概況目前，在我國有3個市6條鐵線路采用了接觸軌系統(tǒng)，分別是：北京地鐵1號上程。北京地鐵2號(線工程、天津地鐵1號中段、北京地鐵復(fù)八線工程、北京地鐵門號線工程即京城市鐵路工)京地鐵八通線工程漢軌道交通1號線期工程．另外，由中國援建的1984年通的朝鮮平壤地鐵，以及由中國承建的2000年2月日開一期工程的伊朗德黑蘭地鐵，用了接觸軌系統(tǒng)。這些線路韻總長度超200km，觸孰電壓等級均為直流。1．接軌系統(tǒng)的構(gòu)成在接觸軌系統(tǒng)零部件中，除包括作為導(dǎo)電軌的接觸軌以外，還包括絕緣支架(或絕緣子。護(hù)罩．隔離開關(guān)備、電纜等。接觸軌、絕緣支絕子、護(hù)罩是接觸軌系統(tǒng)中送電。支撐、防護(hù)的三大件。1．接觸系統(tǒng)的三大技術(shù)特征談及接觸孰系統(tǒng)，其技術(shù)特征有三個級，二是安裝方式，二是導(dǎo)電軌材料。1．3．電壓等級目前世界上城市軌道交通中的直流牽引網(wǎng)電壓等級繁多，接觸軌系統(tǒng)的電壓等級有600V、630V。、750V825V，900V、1000V、1200V等，外接觸軌系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓一般在1000V以，班牙巴塞羅那采用過直流1500V及1200V接軌，美國舊金山BART系為直流1000v接觸軌。目前國內(nèi)接觸軌系統(tǒng)標(biāo)稱電壓為直流750V，國際上接觸軌電壓等級的發(fā)展趨向是IEC標(biāo)中的直流、750V1．．安方式接觸軌系統(tǒng)根據(jù)授流位置的不同，司分為上部授流接觸軌、下部授流接觸軌和側(cè)部授漉接觸軌三種形式。13.3導(dǎo)電蓑材料接觸軌可采用低碳鋼材料或鋼鋁復(fù)合材料。北京地早建線的觸系北京地鐵早期建成的線路包括1969年車的北京地鐵1號線程，1984年通車的北京地鐵環(huán)線工程，1999年9通車的北京地鐵復(fù)八線工程。2．北地鐵1號工程北京地鐵1號線程起京至果園長2417km程1958年開始前期研究1965年7月1開工建設(shè)19699月20日基事建成并試運(yùn)營該程接觸軌系統(tǒng)是我國第一個地鐵接觸軌系統(tǒng)工接觸軌系統(tǒng)的電壓等級開始為直流825V，以后隨著牽引變電所設(shè)備的改造而成為直流750V安裝方式為上部授挽方式，導(dǎo)電軌材質(zhì)為低碳鋼，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下．2．．接觸的技術(shù)條件接觸軌斷面的總斷面積為6543mm2，接觸軌的比重為7．8g/cm3：每米接觸軌的理論重量為51根理論重量為642kg根12，(4)對中性軸接觸軌的慣性矩Jx=1026．，斷面系數(shù)Wz=176．2cm3接觸軌的型號為JU-52，鋼號為05鋁(05A1)在溫度為15度情況下，接觸軌的單位電阻不超過．125·mm2／m：(7)接觸軌的斷面應(yīng)銑平，斷面歪斜在任何方向測量均不得超過1．0mm；(8)接觸軌采用轉(zhuǎn)爐冶煉的優(yōu)質(zhì)鎮(zhèn)靜鋼軋制。2．．接抽用絕緣子接觸軌用絕緣子由以下三個豐要部分組成：瓷件，材料為電磁，工作電壓1000V抗彎800kg,下座，材料為HT15-33灰鐵：上帽，材料為11T15-33灰鑄。另外，瓷件與下座間還沒有1-5的油氈紙墊片．2．．木防板木防護(hù)板的木科全部是在天然干性油中浸透的松木制成，井做烘干處理，木防護(hù)板翠表面涂阽火灤，木防護(hù)板外表面涂防腐油漆。2．．端部頭端部彎頭總長度2300mm．2．北地鐵2號工程北京地鐵2號線程路長16年完成接觸孰施工圖設(shè)計年建成并試運(yùn)營1984年完成造．根據(jù)北京地鐵1號工程的施工營經(jīng)驗(yàn)，針對存在的問題及接觸軌要加強(qiáng)防護(hù)的指示1974年2號線在工程接觸軌系統(tǒng)設(shè)計時進(jìn)行了一些修改與完善年5月根據(jù)市兵辦工程組技術(shù)處于1978年3月27日召的關(guān)于地鐵三軌防護(hù)板設(shè)計問題的會議紀(jì)要精神，將2號工程接觸軌防護(hù)板靠近線路側(cè)上下的兩塊和防護(hù)支架下邊的一塊予以取消，形成了日前的結(jié)構(gòu)形式，如圖1所。2．北地鐵復(fù)八線工程北京炔鐵復(fù)八線工程，西起復(fù)興門，東至八王墳，線路12.7KM。工程接觸軌系統(tǒng)施工圖設(shè)計完成于1993年10月工程于1999年9月通車。與北京地鐵環(huán)線接觸軌系統(tǒng)相比，主要進(jìn)行了以下修改：(1)接觸軌端部彎頭由原來的2300mm加長到以受流器與彎頭接觸時更平穩(wěn)；同時減小了坡端的接觸面到走行軌頂面的垂育距離。采用3000V支絕緣子代替原絕子。結(jié)合工程需要，本工程冊剝開發(fā)了玻璃鋼防護(hù)罩．并在車站、道岔聯(lián)絡(luò)線等局部地段進(jìn)行了試驗(yàn)安單線總長度約6km)．德黑蘭鐵12線接軌統(tǒng)德黑蘭地鐵12號線線路全約53km1992年初開始投標(biāo)年同正式生效，2000年2月日第期工程建成通車．根據(jù)招標(biāo)文件要求，北京城建院聯(lián)合高校與工廠，以產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式，研制開發(fā)“部校流接觸軌系，填補(bǔ)丁國內(nèi)空白技成果于1994年6月8H從了國家實(shí)用新型專利zL932241735)．相應(yīng)地，研制出玻璃鋼材料的接觸軌支架及防護(hù)罩代了傳統(tǒng)的木板防護(hù)罩這一創(chuàng)新成果帶來了接觸軌支架與防護(hù)罩材料的革命工程接觸軌系統(tǒng)的電壓等級為直流750V導(dǎo)電軌材質(zhì)為低碳鋼．3．下授流接觸軌的安裝結(jié)構(gòu)描述下部授流接觸軌主要由導(dǎo)電軌，絕緣支架、防護(hù)罩等構(gòu)成，見圖2．絕緣支架由頂郎支架中支架，下部架三部分組成共同構(gòu)成懸臂結(jié)構(gòu)型式；導(dǎo)電軌通過頂部中支架懸在下部支架下部支架剛根據(jù)線路情況固定在整體道床上或碎石道床的軌枕上：防護(hù)罩靠自身彈性及支撐墊塊固定在導(dǎo)電軌上。3．下授流接觸軌的安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)防護(hù)罩對帶電接觸軌的防護(hù)性能好，帶電接觸軌不容易被無章識地觸碰到，能確保人身安全另外下授方式的遮擋雨雪條件也優(yōu)于上部授流方式確保牽引網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行．這里需要說明，北京城鐵采用的是上部授流接觸軌系統(tǒng)。據(jù)2003年11月7日《北京晚報》報道：“城鐵今晨中斷一個多小時。由于昨天深夜雪量較大且融化速度慢，遭遇今天凌晨急劇下降的氣溫后，造成城鐵部分路段軌道表面結(jié)冰。首發(fā)車在運(yùn)行過程中，接觸軌與列車受流器之間逐漸形成‘地穿甲的冰層造列車受流器無法受電，車輛網(wǎng)壓不穩(wěn)，使得車輛無法正常行駛。’3．接軌所含化學(xué)元素對電阻宰影響分析合同要求：導(dǎo)電軌在15度電率p=0125mm2/m為確保接觸軌按照上述合同要求交貨制廠欲采的接觸軌材料進(jìn)行了電阻串測試及化學(xué)元素分析后時達(dá)伴年之久，分析結(jié)論簡述如下。如果采用與北京地鐵接觸軌相同的材料來加工制造導(dǎo)電軌20度時阻率均值0.134Ω／右于同要求的15度電阻率0Ω從各元素對電阻串的影響看PSi的響較大，而Mn的影響較小：但由于接觸軌中的絕對含量比P與Si要因而Mn實(shí)際對電阻系數(shù)的影響也非常大言之在析各元素對電阻系數(shù)的影響趨勢時要時考慮各元素含量大小對此的影響另外工條件對各種成分在含量上有影響，即工藝條件也會影響導(dǎo)電軌的電阻系數(shù)．在上述測試分析基礎(chǔ)上，決定不采用與北京地鐵接觸軌相同的原材抖加工制造接觸軌而國外進(jìn)口原材料加工制造接觸軌后的測試表明用國外原材料加工制造的接觸軌，在15度電阻率p在．111mm2/m左右3．支及防護(hù)罩的制造工藝3．．玻璃支架制造工藝玻璃鋼支架制造采用了RTM成工藝．其優(yōu)點(diǎn)為：降低了產(chǎn)品成型過程中苯乙烯的揮發(fā)量有利于提高產(chǎn)品量少環(huán)境污染藝成熟參數(shù)齊全產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：可防止玻璃纖維的排布方向發(fā)生偏移，使鋪層設(shè)計、性能設(shè)計有保;可使產(chǎn)品表面附著均勻的膠衣樹脂層，增加產(chǎn)品的抗老化能力．3．．玻鋼防護(hù)罩制造工玻璃鋼防護(hù)罩制造采用了拉擠成型工藝優(yōu)點(diǎn):可自動化連續(xù)生產(chǎn)品均勻，質(zhì)量穩(wěn)定;產(chǎn)品規(guī)格多樣．北京地新成路接軌統(tǒng)4．北京鐵13號北京地鐵13號，即北京城市鐵路工程，線路全長40．85km1999年8月12日，項目被批準(zhǔn)立項年9月26日，城市鐵路西線全面開工2002年9月28日城市鐵路西線開通試運(yùn)行200320門城市鐵路全線建成試運(yùn)營。結(jié)合該工程城設(shè)計研究總院聯(lián)合北京城市鐵路股份有限公司等單位，研制開發(fā)型部授流接觸系統(tǒng)程接觸軌系統(tǒng)的電壓等級為直流750V，導(dǎo)電軌材質(zhì)為低碳鋼。新型上部受流接觸軌系統(tǒng)的特點(diǎn)：(1)防護(hù)罩支架及防護(hù)罩采用玻璃鋼材質(zhì)的防火和耐候性功能．使用壽命長，結(jié)構(gòu)形式造型比較美觀，結(jié)構(gòu)設(shè)計較為合理，承受力的情況較好，省材料：防護(hù)罩支架直接固定在接蚰軌上能更好地保證防護(hù)罩支架及防護(hù)罩與接觸軌的相對位置關(guān)系.(5)防護(hù)罩支架可以在接觸軌上移動安裝施工安裝及運(yùn)蕾管理維護(hù)比較方便不走行軌軌枕間距施工差的影響而使防護(hù)罩的定貨長度與設(shè)計長度一致避免了材料及施工費(fèi)的損失．4．北地鐵八通線北京地鐵八通線，西起八王墳，東至通州土橋，線路全長18．964km；年月7日完熱滑，2003年12月28日通試運(yùn)營．北京地鐵1號號線及13號線用是瓷絕緣子是脆性材料運(yùn)輸．安裝、運(yùn)營維護(hù)等過程中，容易受到了硬器撞擊而破損．近年來，復(fù)合絕緣子發(fā)展迅猛，性價比，可靠性不斷提高地鐵八通線工程在前述北京城鐵“新型上部授流接觸軌系統(tǒng)的礎(chǔ)上在線接觸孰系統(tǒng)中采用了環(huán)氧樹脂絕緣子車線接觸孰上試用了硅橡膠絕緣子．武漢軌交一工的觸系武權(quán)軌道交通1號一期工程，宗關(guān)站經(jīng)硚口至黃浦路，線路全長10234km，為全高架線路20004月始初步設(shè)計年12月11日成滑，將于2004年半年投入運(yùn)營．該工程在國內(nèi)首次采用鋼鋁復(fù)合接觸軌技術(shù)。接觸軌采用鋼鋁復(fù)合材料制成(見圖4)，有效地降低電阻率，并減少供電系統(tǒng)中牽引變電所的數(shù)量，降低運(yùn)營時接觸軌能量的的損耗防蝕性能較好鋼鋁復(fù)合接觸軌重量小，便于運(yùn)輸和安裝，在鋁合金軌的接觸面上包覆有一層不銹鋼帶，可人大提高耐磨性。該工程接觸軌系統(tǒng)的電壓等級為直流750V裝方式為下部授流方式．5．

不銹鋼帶技術(shù)數(shù)據(jù)（示例）5．天地鐵1號(延伸)工程的接姓軌系統(tǒng)1984年12月，津地鐵1號中段4km建成通車，其接觸軌系統(tǒng)與北京地鐵早期建成線路的接觸軌系統(tǒng)一致2001月因路需向兩端延伸改造而停運(yùn)．天津地鐵1號（延伸）工程，線路長262km計劃于2005年底建成通車．本工程采用直流750V上部授流接觸軌系統(tǒng)，觸軌材料為鋼鋁復(fù)合接觸軌，目前已完成鋼鋁復(fù)合接觸孰的采購招標(biāo)。正在建中廣地4號線接軌系廣州市軌道交通4號大學(xué)城專線段工程全長14程2003年月通初步設(shè)計審查，計劃2005年12建成通車．廣州地鐵4號線次穿越珠江水系，并且—部分線路位于已建城區(qū)．針對減少車站埋深及增加選線靈活度的需求．采用了爬坡能力大、轉(zhuǎn)彎半徑小的直線電機(jī)交通系統(tǒng)另考到該線路平均站距大及工程建造盡量減少對城市景觀的影響此工程擬采用直流1500V接軌系統(tǒng)，接觸軌材料為鋼鋁復(fù)合接觸孰．在多世界城市軌道交通史于1927年巴塞羅那地鐵1號曾采用過直流1500V接觸軌系統(tǒng)其號線號線采用過直流1200V接軌，但現(xiàn)在已經(jīng)拆除而改用剛性架空接觸網(wǎng)在目前運(yùn)營的地鐵線路中觸軌電壓等級最高的是美國舊金山的“灣區(qū)快速交通”（BayAreaRapidTransit)系統(tǒng)，簡稱BART系統(tǒng)，其接觸軌電壓等級為直流1000V其接觸軌工宇鋼兩側(cè)通過螺栓傍附鋁型材而形成的鋼復(fù)軌當(dāng)然，工字鋼與鋁型材間要應(yīng)用抗氧化油脂．該地鐵系統(tǒng)于1972年通第一條線路．前面已經(jīng)介紹過，我國已經(jīng)運(yùn)營的地鐵線路（甚至包括正在施工中的北京地鐵5號，10號等，采用的是直流750V接軌系統(tǒng)．在這種情況下，廣州地鐵4號線擬采用的直流1500V接觸系統(tǒng)，是我國地鐵接觸軌技術(shù)領(lǐng)域的一個新課題，有許多問題需要認(rèn)真研究。關(guān)于研直1500V接觸系的些議對于直流1500V接軌系統(tǒng)的研發(fā)．建議從“軟件”及“硬件”兩個層面考慮．所謂“軟件”，是指直流1500V接觸孰系性研究硬件指以鋼鋁復(fù)合接觸孰國產(chǎn)化為主導(dǎo)的接觸零部件研制”。7．直500V接觸軌的系性研究7．．系性研究的主要內(nèi)系統(tǒng)性研究可以概括為以下“四大環(huán)節(jié)”的研究：設(shè)計環(huán)--系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的研究制造環(huán)--產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)的研究安裝環(huán)--施工安裝標(biāo)準(zhǔn)的研究運(yùn)營環(huán)--運(yùn)營維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的研究武漢軌道交通1號一期工程已成功地應(yīng)用流750V鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)”，到2005年廣州地鐵4號大學(xué)城段建成開通時．我國將積累起近兩年的鋼鋁復(fù)合接觸軌運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)這經(jīng)驗(yàn)將廣州地鐵4號線大學(xué)城段起到重要的借鑒作用田而在上述系統(tǒng)性研究中建議對系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重點(diǎn)研究其系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的研究因界圍從事鋼鋁復(fù)合接觸軌產(chǎn)品的制造商有多家流1500V接觸軌系統(tǒng)的設(shè)計運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)卻當(dāng)匱乏另外議處理四大環(huán)節(jié)究的相互關(guān)系。7．．系設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)研究的要內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)研究可以概括為以下“四大關(guān)系”的研究：1)帶電體與接地體關(guān)系研究對于直流1500v系統(tǒng)接觸軌帶電部分和結(jié)構(gòu)體，車體之間的最小凈距，國家標(biāo)《鐵設(shè)計規(guī)范及IEC標(biāo)準(zhǔn)對比都做出了規(guī)定研內(nèi)容應(yīng)根據(jù)工程需要，確立帶電體與接地體的相互關(guān)系，相對位置、定位尺寸等電體與接地體關(guān)系的處理上，上部受流方式比下部授流方式更簡潔。鑒于此，建議優(yōu)先考慮上部授流方式。2)接觸軌與人的關(guān)系研究直流1500v接軌系統(tǒng)的研發(fā)難，不在干電氣本身，即不和于電氣設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)，而是在于500V電氣設(shè)備的人身安全防護(hù)與750V電氣備相比要困難得多。因而議對1500V接觸軌與人的系給予重點(diǎn)研究阱究采取何種措施包硬件措施，軟件措施、管理措施)，最大限度地保護(hù)運(yùn)營維護(hù)人員及乘客公眾的人身安全。特別應(yīng)該注意的是：對于以走行軌為回流網(wǎng)的只有1500v接軌系統(tǒng)，應(yīng)認(rèn)真地研究分析正極接觸網(wǎng)與負(fù)極回流網(wǎng)的阻抗分配合理地設(shè)置牽引變電所免正常運(yùn)行情況下走行軌對地電位超標(biāo)，影響人身安全防護(hù)1500V鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)的走行軌電位是一個不可小視的問題。3)接觸軌與車的關(guān)系研究這既包括接觸軌與車輛的限界關(guān)系研究，也包括車輛受流器與接觸軌的“弓網(wǎng)”(器軌)配合關(guān)系研究．4)接觸軌與道的關(guān)系研究這里的“道”，狹義上指道床，廣義上也涉及軌道、隧道，行車道，并包括地下、地面、高架等各種線路形式，即上建的概念。所謂接觸軌與道的關(guān)系研究，就是接觸軌與土建關(guān)系研究．即如何將1接觸軌合理地布置、安裝、固定在各種道床上，這是應(yīng)該認(rèn)真研究的。7．直500V接觸軌的零件研制7．．鋼鋁合接觸軌的國產(chǎn)早在2000年7月武漢軌道交一期工程準(zhǔn)備采用鋼鋁復(fù)合接觸軌時內(nèi)一些企業(yè)對鋼鋁復(fù)合接觸軌的國產(chǎn)化問題就開始關(guān)注了于這些廠家對市場前景分析不透而能正式啟動在漢道交通一期工程的全線鋼鋁復(fù)合接觸軌安裝已經(jīng)結(jié)束，并己完成熱滑該程采用的是外進(jìn)口的鋼鋁復(fù)合接觸軌津地鐵1號鋼鋁復(fù)合接觸軌供貨招標(biāo)已經(jīng)結(jié)束，也采用的是國外產(chǎn)品。目前，除廣州地鐵4號以外，京地鐵5號線10號線含奧運(yùn)支線、號線等，也準(zhǔn)備采用鋼鋁復(fù)合接觸軌．如果500V鋼鋁復(fù)合接觸軌研發(fā)應(yīng)用成功，廣州地鐵5號6號7號及某些城市地鐵，也將采用500V鋼鋁復(fù)合接觸軌．這樣，在未來的5年內(nèi)鋼鋁復(fù)合接觸軌的求量將達(dá)到單線300km以上值估計在2-3億人幣而，建議有識企業(yè)抓住機(jī)遇，聯(lián)合業(yè)主，設(shè)計單位，研究單位、高等院校等．加速鋼鋁復(fù)合接觸軌的國產(chǎn)化進(jìn)程．據(jù)悉，國內(nèi)鐵路企業(yè)已啟動了鋼鋁復(fù)合接觸軌的國產(chǎn)化工作．并于近期研制出鋼鋁復(fù)合接觸軌樣品，這對于中國城市軌道交通業(yè)無疑是一喜訊。根據(jù)北京城建設(shè)計研究總院在武漢軌道交通工程中對鋼鋁復(fù)合接觸軌的研究設(shè)汁應(yīng)用，建