张杰
贵阳市城市轨道交通集团有限公司运营分公司，贵州 贵阳 550000
摘要：目前，社会发展迅速，国内生产接触网放线车的厂家有金鹰重型工程机械有限公司、江苏金创车辆有限公司、中车山东机车车辆有限公司、宝鸡中车时代工程机械有限公司等，通过对以上公司产品研究与对比分析，结合用户需求，发现现有接触网放线车存在的一些问题，主要包括：1）接触网放线车功能单一，只有放线功能，不能满足用户架线作业的需求；2）在施工作业时需要与接触网作业车配套使用，增加了地铁公司的采购成本和作业施工人员的操作难度，特别是在隧道内作业时，受空间限制，操作复杂；3）地铁工程车辆使用的机械式抓轨器，操作过程繁琐，耗费时间较长，由于地铁天窗时间仅有4h，机械式抓轨器准备时间至少需要30min，算上拆卸时间，至少需要1h，存在很大弊端。本文根据接触网放线车存在的问题，基于用户实际需求，提出可靠解决方案，研制出综合型接触网放线车，并成功应用于济南地铁。
关键词：地铁综合型；接触网；放线车研制
1 系统研究
1.1 液压系统
液压系统为液压升降作业平台、紧线柱装置、冷却装置提供动力，实现作业装置共用1套液压系统。整个作业机构只允许一个一个地顺序操作，液压系统采取互锁的模式，不允许同时操作2个以上机构动作。
1.2 液压升降回转作业平台
液压升降回转作业平台主要功能是为施工人员提供作业平台，使施工人员方便完成换线、拨线、检修和日常保养等功能。立柱为箱型焊接结构，采用双作用等速油缸，结构可靠且承载力好。立柱侧面设有上下平台的梯子。平台地板为花纹铝板，栏杆可选择固定式或者折叠式，下部设有围板，可防止作业过程中的物件坠落。该车设有2套控制装置，2套控制相互独立，一套设于平台上部，另一套设于平台下部，方便作业人员操作，2套装置通过转换开关转换并互锁，均可控制平台的升降回转。接触网维修作业高度为距离轨面4000～5000m左右，作业范围轨道中心上方，一般2～5人/组作业。根据上述要求，设计平台的技术参数：最大工作高度（作业平台的地板面至轨面）为4800mm；最低工作高度（作业平台的地板面至轨面）为2800mm；作业平台回转半径为3300mm左右；回转角度各为120°；作业平台前端载重为300kg；作业平台中心载重为1000kg；作业平台尺寸（长×宽）为4000mm×1750mm；护栏高（设有栏门，门有自锁功能）满足安全要求；设线支撑装置（长×直径）为1220mm×140mm；设线装置（导线引导装置）的拨线力≥1500N；导线拨线范围为±600mm。
2 智能化设计研究
2.1 关键零部件类型
在接触网的运作中起到主要作用的零部件通常分为六大类，即定位装置、腕臂装置、中心锚结、下锚装置、整体吊弦、电连接装置。当受电弓取流时，接触网中的导线需要利用定位、腕臂装置，使导线与受电弓之间保持均匀摩擦，以免出现局部剧烈磨损，导致两者之间的接触不良问题，因此，上述两类装置作为影响接触网系统使用性能的重要因素，在此次研究中被纳入到了机械加工智能化改造的范畴内。此外，在列车供电系统的实际运作中，放电间隙、接触电阻增大造成的拉弧现象，作为容易影响列车运行的故障之一，其主要源于下锚装置的性能问题。
在此过程中，由于该装置应用职能为向供电导线提供额定张力，因此，在其正常发挥效用时能够将电弓取流和高速通过过程中，由摩擦力形成的电弓振动波，控制在常规范围内，消除拉弧问题，一旦该装置存在性能上的不稳定，则很容易造成了供电系统运行故障，不利于列车的可靠运作，为此，研究者将下锚装置类型的关键零部件机械加工工艺纳入智能化改造内容中，保障此次改造设计的全面性和有效性。基于上述论述，研究者经过归纳总结，将需要进行机械加工工艺改造的关键零部件具体种类列为5项，即腕臂类装置中起到连接作用的抱箍类零部件，以及下锚类装置中的挡块、轴类、棘轮轮体、中间接头零部件。
2.2 抱箍类零件钻攻柔性加工改造设计
就目前来看，抱箍类零部件一般采用热模锻工艺成型，然后借助钻5-Φ13、3-Φ13等工具，进行机械连接通孔加工。在此过程中，研究者为了优化该部件的连接精度，需要增强圆弧两侧孔洞与圆弧中心之间的对称度，因此，研究者选用数控钻攻技术，来实现抱箍类零部件机械加工的智能化改造。该零部件的机械加工智能化改造主要分为四个层次，即物料运转、机床上卸料、加工单元、夹具。在物料运转改造中，采用了直线滑道圆弧定位设计、步进电机链条驱动技术，并应用了传感设备，支持60、48两种规格抱箍类零部件中各个结构在料道上顺利滑动，而且能够在无料时进行提醒。还采用了机器人工装、手爪，实现物料系统的智能化运作。在机床上卸料方面，在2台数控钻攻中心之间，设置了6轴节、双手抓设计的机器人，可承受10kg的额定负载、1450mm的工作区域范围以及0.05mm及以下的重复定位精度。在加工单元方面，选用了VCP-400L的小型龙门式加工中心，并通过计算为其配置了23.5/35NM的大扭矩主轴。在夹具上，在综合考虑机器人工作空间、料道设计、加工中心维保预留通道等多个方面，并通过计算之后，采用了偏心距为170mm的偏心设计，而且将夹紧松开动作纳入机床指令控制范围内，为工作者的加工逻辑控制提供了便利。
3 优化电分段和隔离开关设置
TB10621—2014《高速铁路设计规范》第11.5.5条规定：“车站两端、AT供电方式靠近AT所附近、长度超过1km隧道两端、长度大于5km的隧道内宜设置绝缘锚段关节及电动隔离开关并纳入远动。”运营维护中开关支柱鸟害严重，开关本身电气和机械设备维护工作量大、要求高。目前，存在的突出问题是，除了京沪高铁，大多数高铁隔离开关设置多。运行实践证明，除了接触网故障停电，偶尔采用动车组惰行应急处置措施外，电分段范围不必划分过细。例如，车站两端的电分段和隔离开关设置，应与区间分相处、AT所附近电分段和隔离开关结合设计，距离近的应取消设置。短隧道两端和长隧道中部设置的电分段和电动隔离开关，其目的是应急处置使用，细究也难以找到在运营管理中有何特殊用途。国外高铁也未见相关设计资料。建议高铁正线仅在AT所附近设置电分段和电动隔离开关。这样，加上变电所、分区所处的电分相，正线每10km～15km形成1个供电单元，满足接触网故障停电应急处置需要。还有，我国高铁分区所处采用的2台分相装置双断口隔离开关，可与分区所内设置的越区开关结合，优化设计为接触网上仅设置1台隔离开关。当动车组掉电停留分相区时，同时闭合分区所内相应开关和网上开关，向分相中性区送电，动车组驶出电分相。法国高铁接触网采用的就是上述设计理念。
4 结语
综上得出：1）地铁综合型接触网放线车集放线与架线功能一体，共用一套动力单元，既节省空间和提高资源利用率，又方便操作；2）地铁综合型接触网放线车代替传统接触网作业车与接触网放线车联挂使用，大大降低了客户的采购成本，提高了产品的竞争力，减少浪费，符合精益研发的要求；3）使用电动抓轨器，极大缩短了作业准备时间，提高了作业效率；4）地铁综合型接触网放线车具有可靠的多重安全防护措施，可以为施工作业提供安全保障。
参考文献：
[1]张旭峰,陈永瑞,徐天文.接触网关键零部件机械加工智能化改造[J].电气化铁道,2019,30(06):100-104.
[2]闫利峰,魏念龙,左宪鑫.高速铁路接触网关键设备4C分析方法及应用[J].电气化铁道,2019,30(04):81-83.