论文部分内容阅读
摘 要：本文简要介绍了目前许多地铁所采用的刚性接触网T头螺栓定位装置存在的设计缺陷，然后以深圳地铁蛇口线首通段接触网设备为例，重点介绍了其所采用的整治方法和设计思路，其选择的方案具有以最小的成本最简单的流程治理最重要缺陷的优点，对其他采用相同设备的地铁单位具有一定的参考价值和实际意义。
关键词：刚性接触网；T头螺栓；解决方案；偏转
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
前言
刚性接触网是目前新建地铁普遍采用的一种重要设备，有着结构简单，维护简便，运营周期较长等优点。目前大部分刚性接触悬挂的定位底座槽钢通过T头螺栓连接。蛇口线接触网首通段的定位装置就使用了T头螺栓连接方式。
1基本情况
在预防性检修过程中，检修人员集中反映T头螺栓偏转严重这个问题，甚至发现其中1个T头螺栓完全脱落。为了确保地铁安全运营，提高接触网供电可靠性，针对此问题，蛇口线接触网专业组织了专项排查，蛇口线首通段有3422个此类T型螺栓，发现2529个T头螺栓发生偏转，其中有79个T头螺栓发生接近90°的严重偏转，1个T头螺栓偏转完全脱落，具体情况见表1、图1。
表1
图1排查发现接近90°严重偏转T头螺栓分布
2发生偏转的原因以及后果
根据设计原理，T头螺栓套入垂直悬吊安装底座卡槽内转动90°安装，形成垂直于卡槽的不易脱落形式。设计未考虑列车运行中受电弓会对接触网的摩擦会使汇流排产生的高频振动，T头螺栓在振动的累积中产生偏转。如果没有及时给予纠正，将会造成T头螺栓从定位槽钢中脱落。最严重的情况是同一个定位两个T头螺栓脱落，造成塌网中断行车影响运营。
3解决方案分析
本文主要讨论根据现有条件，以自身力量采取的整治措施，请建设单位进行的工程整改不在本文阐述。为解决此问题而成立的技术创新小组通过多次讨论，提出了三个解决此隐患的方案进行试验分析。
（1）槽钢绑扎防松脱
通过采用直径2.0的钢丝或厚度1.0的钢扎带，从悬吊槽钢到槽钢底座绕一圈或两圈并拧紧（图2），相当于在两个槽钢之间又增加两个连接处，思路是设想同一个定位两个T型螺栓偏转脱落后，铁丝连接可以防止定位装置分离造成塌网事故。
此法用料简单，操作简便，经最小破断拉力公式（S×170Kg/mm²）计算以及现场实验，满足脱落后相邻两个定位点间汇流排与接触线达112Kg的重量，但是此方法无法调低接触线导高，并且拧接点容易脱开，脱开后其中一端掉落汇流排上会造成接地短路的二次事故的缺点。
图2 槽钢绑扎防松脱示意图
（2）加装防旋装置
通过制作防旋装置，T头螺栓从中间穿过重新垂直安装，用螺母上紧，防旋装置卡紧T头部分同时卡紧槽钢凹槽部分，使得T头在装置作用下无法偏转。设计思路是利用凹槽受力，将T头部分通过装置转换成十字的不易旋转形状，以达到防偏转的功能。
这方法特点在于，防偏转性能非常好，也不会影响到设备的其他参数比如导高拉出值的调整，制作工艺要求复杂，施工比较困难，需要将T头螺栓整个拆卸下来加入此装置再重新安装，现场实验安装一个定位的T头螺栓防旋装置耗费近1个小时，且随着螺母松动，装置会随之下降，一旦下降至脱离槽钢，就会失去防偏转性能。
（3）安装T头防松脱扣件
通过制作规格为136.5mm×20mm×0.75mm方形镀锌铁片材质的T头防松脱扣件，在T头垂直安装的情况下，巧妙利用“几”字形扣件将T头螺栓和垫片连成一个不易旋转的十字形状，并用钳子将垫片卡紧，使得螺母即使松动，也不会影响其防偏转性能（图3）。
图3T头防松脱扣件成品及安装结构图
此法防偏转性能非常好，扣件制作材料易选，工艺非常简单，施工流程也简便，符合以最简单方法解决复杂问题的整治方案设计原则。
4实验验证
通过对以上几个方案的分析,安装防松脱扣件法较于另外两个方案优点明显，所以选择了这个方案进行实验验证。根据设备以及运营环境，我们为T型头扣件设置了以下两个实验。
（1）最小失去防偏转性能扭力试验
参考同受力位置的螺母力矩要求，我们设定了最小失去防偏转性能的扭力为60N•m。试验方法是将一个安装了防脱扣件的T头螺栓以及悬吊槽钢组装好（螺栓螺母不要上紧，否则测量数据不准确）倒置在地上，采用扭力测量仪（没有扭力测量仪可以使用调到60N•m力矩扳手代替多次测量，显示该扣件能够承受的扭力远大60N•m，符合设计要求。
（2）扣件强度试验
为了检验扣件结构的稳定状态，扣件材质的强度是一个重要的检验因素，我们设定了在安装状 态的扣件上施加超过200N的力不变形。采用的实验方法是安装在T头螺栓的扣件下连接25Kg（重力为245N）的坠砣，经多次实验得出，该扣件可以承受超过245N的力不变形。
5效果与效益
经过一系列试点观察发现安装防松脱扣件法对T头偏转起到了非常好的限制作用，于是对全线3400多个T头螺栓进行专项整治改造，消除了蛇口线首通段接触网刚性悬挂存在的安全隐患。
经过近半年的监控复查，未发现一个偏转的T头螺栓，效果良好，整治前后对比如图4。
图4改造前后偏转对比图
根据建设单位报价，更换安装新型不易脱落的T头螺栓及槽钢，约为每个定位2500多元。然而每个定位安装防松脱扣件法材料成本价不足5元（由于安装简便，在正常检修作业中进行安装，故人工费用不加入计算），仅为工程整改费用的千分之二，大大地节省了费用。据此，蛇口线首通段的3400多个此类T头螺栓的定位节省了近400万元。而国内其他采用此类T头螺栓的地铁单位，按照30公里的地铁线路计算，此法可节省近1000万元人民币。
6建议与总结
在首通段发现此类问题后，我们迅速形成建议报告，第一时间对于蛇口线东延段及环中线接触网设计单位提出采用不会偏转脱落的方头螺栓的建议，此方头螺栓通过对悬吊槽钢一端的方形切口斜放进去,摆正后移动到位置固定使得其不易偏转和脱落。经过近半年的运营，此新型螺栓连接效果良好。即将建设的架空式刚性接触网，我们推荐采用此类新型螺栓，淘汰老式T头螺栓，以彻底消除接触网此类运行隐患。
目前国内新建地铁多数采用刚性接触网，随着投入运行的刚性接触网设备越来越多，会有越来越多无法预见的问题和难题出现，通过对设备的不断摸索，不斷解决难题，不断积累经验，对于保证地铁的安全运行和刚性接触网的长治久安有着重大的意义。
参考文献
[1]赖声钢，刚性接触悬挂在运行中的常见问题及分析处理[J].都市快轨交通，2004(2):46-48
[2]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(4):84-86
关键词：刚性接触网；T头螺栓；解决方案；偏转
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
前言
刚性接触网是目前新建地铁普遍采用的一种重要设备，有着结构简单，维护简便，运营周期较长等优点。目前大部分刚性接触悬挂的定位底座槽钢通过T头螺栓连接。蛇口线接触网首通段的定位装置就使用了T头螺栓连接方式。
1基本情况
在预防性检修过程中，检修人员集中反映T头螺栓偏转严重这个问题，甚至发现其中1个T头螺栓完全脱落。为了确保地铁安全运营，提高接触网供电可靠性，针对此问题，蛇口线接触网专业组织了专项排查，蛇口线首通段有3422个此类T型螺栓，发现2529个T头螺栓发生偏转，其中有79个T头螺栓发生接近90°的严重偏转，1个T头螺栓偏转完全脱落，具体情况见表1、图1。
表1
图1排查发现接近90°严重偏转T头螺栓分布
2发生偏转的原因以及后果
根据设计原理，T头螺栓套入垂直悬吊安装底座卡槽内转动90°安装，形成垂直于卡槽的不易脱落形式。设计未考虑列车运行中受电弓会对接触网的摩擦会使汇流排产生的高频振动，T头螺栓在振动的累积中产生偏转。如果没有及时给予纠正，将会造成T头螺栓从定位槽钢中脱落。最严重的情况是同一个定位两个T头螺栓脱落，造成塌网中断行车影响运营。
3解决方案分析
本文主要讨论根据现有条件，以自身力量采取的整治措施，请建设单位进行的工程整改不在本文阐述。为解决此问题而成立的技术创新小组通过多次讨论，提出了三个解决此隐患的方案进行试验分析。
（1）槽钢绑扎防松脱
通过采用直径2.0的钢丝或厚度1.0的钢扎带，从悬吊槽钢到槽钢底座绕一圈或两圈并拧紧（图2），相当于在两个槽钢之间又增加两个连接处，思路是设想同一个定位两个T型螺栓偏转脱落后，铁丝连接可以防止定位装置分离造成塌网事故。
此法用料简单，操作简便，经最小破断拉力公式（S×170Kg/mm²）计算以及现场实验，满足脱落后相邻两个定位点间汇流排与接触线达112Kg的重量，但是此方法无法调低接触线导高，并且拧接点容易脱开，脱开后其中一端掉落汇流排上会造成接地短路的二次事故的缺点。
图2 槽钢绑扎防松脱示意图
（2）加装防旋装置
通过制作防旋装置，T头螺栓从中间穿过重新垂直安装，用螺母上紧，防旋装置卡紧T头部分同时卡紧槽钢凹槽部分，使得T头在装置作用下无法偏转。设计思路是利用凹槽受力，将T头部分通过装置转换成十字的不易旋转形状，以达到防偏转的功能。
这方法特点在于，防偏转性能非常好，也不会影响到设备的其他参数比如导高拉出值的调整，制作工艺要求复杂，施工比较困难，需要将T头螺栓整个拆卸下来加入此装置再重新安装，现场实验安装一个定位的T头螺栓防旋装置耗费近1个小时，且随着螺母松动，装置会随之下降，一旦下降至脱离槽钢，就会失去防偏转性能。
（3）安装T头防松脱扣件
通过制作规格为136.5mm×20mm×0.75mm方形镀锌铁片材质的T头防松脱扣件，在T头垂直安装的情况下，巧妙利用“几”字形扣件将T头螺栓和垫片连成一个不易旋转的十字形状，并用钳子将垫片卡紧，使得螺母即使松动，也不会影响其防偏转性能（图3）。
图3T头防松脱扣件成品及安装结构图
此法防偏转性能非常好，扣件制作材料易选，工艺非常简单，施工流程也简便，符合以最简单方法解决复杂问题的整治方案设计原则。
4实验验证
通过对以上几个方案的分析,安装防松脱扣件法较于另外两个方案优点明显，所以选择了这个方案进行实验验证。根据设备以及运营环境，我们为T型头扣件设置了以下两个实验。
（1）最小失去防偏转性能扭力试验
参考同受力位置的螺母力矩要求，我们设定了最小失去防偏转性能的扭力为60N•m。试验方法是将一个安装了防脱扣件的T头螺栓以及悬吊槽钢组装好（螺栓螺母不要上紧，否则测量数据不准确）倒置在地上，采用扭力测量仪（没有扭力测量仪可以使用调到60N•m力矩扳手代替多次测量，显示该扣件能够承受的扭力远大60N•m，符合设计要求。
（2）扣件强度试验
为了检验扣件结构的稳定状态，扣件材质的强度是一个重要的检验因素，我们设定了在安装状 态的扣件上施加超过200N的力不变形。采用的实验方法是安装在T头螺栓的扣件下连接25Kg（重力为245N）的坠砣，经多次实验得出，该扣件可以承受超过245N的力不变形。
5效果与效益
经过一系列试点观察发现安装防松脱扣件法对T头偏转起到了非常好的限制作用，于是对全线3400多个T头螺栓进行专项整治改造，消除了蛇口线首通段接触网刚性悬挂存在的安全隐患。
经过近半年的监控复查，未发现一个偏转的T头螺栓，效果良好，整治前后对比如图4。
图4改造前后偏转对比图
根据建设单位报价，更换安装新型不易脱落的T头螺栓及槽钢，约为每个定位2500多元。然而每个定位安装防松脱扣件法材料成本价不足5元（由于安装简便，在正常检修作业中进行安装，故人工费用不加入计算），仅为工程整改费用的千分之二，大大地节省了费用。据此，蛇口线首通段的3400多个此类T头螺栓的定位节省了近400万元。而国内其他采用此类T头螺栓的地铁单位，按照30公里的地铁线路计算，此法可节省近1000万元人民币。
6建议与总结
在首通段发现此类问题后，我们迅速形成建议报告，第一时间对于蛇口线东延段及环中线接触网设计单位提出采用不会偏转脱落的方头螺栓的建议，此方头螺栓通过对悬吊槽钢一端的方形切口斜放进去,摆正后移动到位置固定使得其不易偏转和脱落。经过近半年的运营，此新型螺栓连接效果良好。即将建设的架空式刚性接触网，我们推荐采用此类新型螺栓，淘汰老式T头螺栓，以彻底消除接触网此类运行隐患。
目前国内新建地铁多数采用刚性接触网，随着投入运行的刚性接触网设备越来越多，会有越来越多无法预见的问题和难题出现，通过对设备的不断摸索，不斷解决难题，不断积累经验，对于保证地铁的安全运行和刚性接触网的长治久安有着重大的意义。
参考文献
[1]赖声钢，刚性接触悬挂在运行中的常见问题及分析处理[J].都市快轨交通，2004(2):46-48
[2]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(4):84-86