长沙磁浮快线提速改造接触轨系统无缝化处理工程实践.pdf
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1、长沙磁浮快线提速改造接触轨系统无缝化处理工程实践 邹同友 城市轨道交通 73 DOI:10.19587/ki.1007-936x.2023.03.016 长沙磁浮快线提速改造接触轨系统无缝化处理工程实践 邹同友 摘 要:结合长沙磁浮快线既有线接触轨系统无缝化处理的工程实践,对接触轨系统受流面平滑过渡效果、靴轨耦合关系及绝缘支撑震动进行了分析;从工程实施重点、系统新工艺等方面介绍了接触轨系统无缝化处理技术措施及施工技术配合全过程工程应用实践,为我国中速磁浮工程建设积累宝贵经验。关键词:磁浮;接缝焊接打磨;无缝膨胀;减震垫片 Abstract:With reference of engineeri
2、ng practice of jointless treatment of third rail system of the existing line of Changsha Maglev Express,analysis is made for the smooth transition effect of current receiving surface of the third rail system,shoe rail coupling relationship and insulation support vibration.The seamless treatment tech
3、nical measures and overall process of engineering application of construction technique cooperation of the third rail system are introduced in terms of engineering implementation emphasis and new process of the system,accumulating valuable experience for the construction of medium speed maglev proje
4、cts in our country.Key words:maglev;joint welding grinding;seamless expansion;shock absorbing gasket 中图分类号:U237 文献标识码:B 文章编号:1007-936X(2023)03-0073-04 0 引言 长沙磁浮快线设计初期最高运营时速为 100 km,牵引供电制式采用在走行梁两侧绝缘敷设 DC 1 500 V 正极轨授电、负极轨回流方式。然而,随着我国现代化进程的加快,长沙磁浮快线作为国内第一条自主研发的中低速磁浮运营线路,也在不断推陈革新,需对既有线路提速改造升级,满足140160
5、km/h 中速磁浮列车运行要求,是本次提速工程的难点和重点。长沙磁浮快线提速改造工程在维持线路平/纵断面、轨道超高不变,以及线下结构不动的前提下,通过对既有土建设施的评估和接触轨系统改造实现系统提质升级。其中刚性接触轨供电在国内最高工程应用时速为 120 km,暂无时速 160 km 的应用先例。经系统技术论证,结合长沙磁浮快线车辆运行特点,通过对接触轨系统采用无缝膨胀接头、加装防转减震垫片、焊接打磨中间接缝等系列技术措施,改善靴轨耦合关系,推进接触轨系统无缝化工程应用实践。1 接触轨无缝化处理技术应用及效果 接触轨作为与磁浮列车唯一有物理接触的设备,受流靴与接触轨之间的良好接触和稳定受流是
6、作者简介:邹同友.湖南磁浮交通发展股份有限公司,工程师。保证车辆正常供电和安全运行的必要条件1。1.1 采用无缝膨胀接头 1.1.1 无缝膨胀接头工作原理 接触轨之间通过膨胀接头连接,传统膨胀接头在特定长度处均预留伸缩缝,见图 1。此类膨胀接头很大程度上造成了车辆行驶至该处时产生冲击与噪音,对车辆的受流、系统平顺性及乘车体验造成了不良影响。而本工程推行的无缝膨胀接头可通过竖向补偿消除为接触轨热胀冷缩预留的伸缩缝,能自适应轨体热胀冷缩,避免接触轨授流面物理高差带来的靴轨冲击。图 1 有缝膨胀接头 无缝膨胀接头由限位导向体、接触面滑块和导电体等组成,其工作原理如图 2 所示。当膨胀接头两侧的接触轨
7、发生热胀冷缩时,沿线路方向的接触轨位移将使接触面滑块产生垂直于两个接触轨段长度方向上的位移,以此适应接触轨的热胀冷缩。无缝膨胀接头自动填补热胀冷缩变形引起的接缝,可明显减小靴轨冲击震动2。城市轨道交通 电气化铁道 2023年第3期 74 接触轨A段接触轨B段接触面滑块 图 2 无缝膨胀接头 1.1.2 无缝膨胀接头对靴轨耦合的影响 目前常用的有缝膨胀接头由于其固有的伸缩缝,使得在车辆行驶过程中不可避免地出现受流靴冲击伸缩缝的现象3,这是导致受流靴在伸缩缝处受到异常冲击磨损及靴轨离线电弧烧蚀的主要原因。采用无预留伸缩缝的膨胀接头可消除有缝膨胀接头的固有缺陷,提高接触轨授流稳定性4。1.2 绝缘支
8、撑加装防转减震垫片 为保证轨体自由热胀冷缩,接触轨系统绝缘悬挂在轨道梁两侧,绝缘支点悬挂扣件与 C 型轨燕尾槽之间存在物理间隙,间隙的存在破坏了理想的机械配合,使悬挂扣件配合结果与理想状态存在偏差,尤其是在靴轨高速耦合情况下,靴轨间的动态压力使得悬挂支点卡扣与轨体内腔壁之间机械应力瞬时失衡,产生冲击和碰撞,进而导致元件弹性形变、加剧磨损,伴随产生机械震动、噪声等。为不破坏接触轨系统固有应力平衡,通过在绝缘支撑卡头和接触轨之间加装减震防转阻尼垫片,用于消除卡头与轨体之间的间隙,达到减震降噪的目的,并对绝缘子卡头进行固定防转,见图 3。图 3 减震防转垫片安装示意图 1.3 接触轨竖缝焊接打磨 接
9、触轨标准长度 11.7 m,轨与轨之间通过中间接头进行电气连接,接头处存在物理连接缝,加上接触轨生产工艺、外夹板安装方式及前期施工安装误差的累积,局部接缝处存在 0.10.3 mm 的错台高差,这些高差带来的是靴轨异常冲撞和噪声,严重影响受流质量和受流靴的使用寿命。为提高接触轨系统授流稳定性,降低靴轨异常磨耗和冲击,技术人员通过开展专项技术研究与论证,推出国内首创钢铝复合接触轨无缝焊接处理技术与平面打磨新工艺,在不伤及铝基体前提下,实现焊接接头平整、光滑,焊接熔深 34 mm,焊缝两端接触轨面平滑过渡,500 mm 范围内轨面高差不大于 0.2 mm,极大提升了授流质量,如图 4、图5 所示。
10、图 4 轨缝焊接工艺示意图 图 5 焊缝平面打磨工装 1.4 无缝膨胀接头应用 长沙磁浮快线接触轨系统升级改造初期,对车辆分别以 15 km/h 匀速往复通过有缝膨胀接头、无缝膨胀接头进行噪音测试比对。图 6 所示为列车以15 km/h 速度经过膨胀接头处采集到的声波,分别记录了更换无缝膨胀接头前、后的声波。0 2 4 6 80.30.20.10-0.1-0.2-0.3强度分贝/dB时间/sA1 A2(a)更换前(有缝膨胀)0 2 4 6 80.30.20.10-0.1-0.2-0.3强度分贝/dB时间/s(b)更换后(无缝膨胀)图 6 膨胀接头处声波 上触点 下触点 焊丝要紧贴坡口 焊枪偏角
11、7590 约 90 平面打磨机 接触轨 长沙磁浮快线提速改造接触轨系统无缝化处理工程实践 邹同友 城市轨道交通 75 从图 6(a)可以看到,在磁浮列车通过时出现了明显的特征峰(A1、A2),现场音频也记录了与特征峰相对应的“咔哒”声。另外,磁浮列车的首尾两侧各有一组受流靴,每组受流靴由 2 枚受流靴单元构成,根据现场车辆受流靴的安装情况以及磁浮列车在线路上的运行情况,推测 A1峰和 A2峰是受流靴通过有缝膨胀接头缝隙处产生的噪音。通过波形图可以得到A1和A2峰之间的时间间隔约为 0.65 s,根据列车运行速度 15 km/h 计算得到音源之间距离为 2.7 m,这与磁浮列车每组受流靴单元间隔
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