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钢铝复合接触轨系统教室培训资料 中铁电气化局集团宝鸡器材有限公司2011 05 25 目录 概述 复合接触轨的发展史 1 复合轨及各附件 绝缘支撑系统 复合接触轨的安装方式及特点 2 复合接触轨系统的组成 3 复合轨 4 中间接头 5 端部弯头 6 防爬器 7 电连接用中间接头 8 膨胀接头 9 绝缘支架 10 防护罩 11 防护罩支架 12 施工安装工具 专用工具 13 概述 接触轨的发展史 接触轨系统是设置在车辆侧面或下方 由导电轨等组成的 向地铁和城市轨道交通系统电力牵引车辆上传输电能的装置 它是一种古老的电力牵引车辆供电形式 早在1891年就有接触轨雏形的产生 二十世纪前半个世纪一直只使用钢接触轨 二十世纪中期以后对钢接触轨的材质进行了改进 形成所谓的 铁接触轨 实际上是进行了材质变化 降低了杂质 加入了提高导电性的元素 单位电阻得到了降低 我国北京地铁一号线 北京地铁2号线工程 北京地铁复八线工程等所用的接触轨就属于这类 随着地铁和城轨交通事业的发展 面对接触轨大电流 轻型化的要求 70年代末出现了一种新型的接触轨 钢铝复合接触轨 德国在1978年建成了世界上第一段钢铝复合轨 运行长度3 3公里 1996年后 美国 日本 意大利 马来西亚 泰国等国家都开始应用 至今世界上已建成钢铝复合接触轨运营线路1000多公里 遍布欧洲 美洲 大洋洲 亚洲 钢铝复合轨具有传输电流大 重量轻 安装方便 耐磨损 使用寿命长等优点 已成为接触轨 第三轨 广泛采用的材料 钢铝复合轨供电的优势 近几年我国地铁或城铁采用钢铝复合轨投入运行的的有武汉地铁一期 天津地铁一期 特别是广州地铁4号线是国内第一个采用1500V直流供电系统供电的钢铝复合轨 而该钢铝复合轨是由广州地铁总公司与宝鸡器材厂联合开发的 从2005年12月28日开通以来一直运营良好 2007年4月27日钢铝复合接触轨及附件已通过陕西省科技厅组织的科技成果鉴定 施工安装和故障抢修方便 区间隧道土建费用低 供电可靠性高 使用寿命长 维修工作量小维修费用和管理费用低 城市景观效果好 接触轨的安装方式及特点 接触轨通过集电靴将电能传输给车辆 根据集电靴从接触轨的取流方式不同 接触轨的安装方式可分为 上接触 下接触 侧接触三种方式 上接触方式 上部授流接触轨的安装结构特点 结构简单 安装方便 设备维护 检修费用低 接触面易积累尘屑 加速接触面和授电靴磨损 法国 美国 英国一直采用易于安装的上接触设计 我国的北京地铁一号线 北京地铁2号线工程 北京地铁复八线工程 正在建设的北京十五号线等也属于上接触方式 下接触方式 下部受流接触轨的安装结构特点 防护罩对带电接触轨的防护性能好 带电接触轨不容易被无章识地触碰到 能确保人身安全 另外 下部授流方式的遮挡雨雪条件也优于上部授流方式 能确保牵引网系统的安全可靠运行 德国 俄罗斯 奥地利和欧洲其他国家主要采用下接触方式 我国投入运营的武汉地铁一期 深圳地铁3号线 北京机场线 广州地铁4 5号线等都属于下接触方式 侧接触方式 侧接触方式由于安装精度要求高 用的较少 只在四轨系统有应用 钢铝复合轨系统的组成 钢铝复合轨 是接触供电系统的一种形式 其作用是将电能传送给电力牵引车辆 接触轨一般是刚性地 无偏转地 固定安装在轨旁车辆限界之外的支架上 钢铝复合接触轨及附件 接触轨 普通接头 膨胀接头 端部弯头 电缆连接板 防爬器 绝缘支撑系统 整体绝缘支架 防护罩支架 端部弯头防护罩支架 防护罩 根据支撑方式的不同 绝缘支架分为钢支架 绝缘支架两种形式 专用工具 现场锯轨机 组合吊具 现场抬轨器 现场钻孔设备 弯轨机等 复合轨及各附件 复合轨 接触轨根据截流量要求有3000A 4000A 4500A等规格 3000A复合轨 4000A钢铝复合接触轨介绍主要技术参数 4000A钢铝复合接触轨介绍主要技术参数 4000A复合轨 4500A复合轨 三种复合轨的主要区别 钢铝复合轨的材料及性能 我们提供的接触轨中铝轨本体 钢带分别选用材料6101 T6 和0Cr18Ni9 304 其化学成分及机械性能见下表 6101 T6 符合ASTMB317 公共汽车导体 规定的化学成分和机械性能 0Cr18Ni9 304 的不锈钢板符合GB T4237 1992规定的化学成份和机械性能 钢铝复合轨复合形式及工艺特点 钢铝复合轨 铝轨本体材质为6101B T6 为反向挤压成型 不锈钢材质为1Cr17 0Cr18Ni9 辊压成型 目前钢铝复合工艺主要有钢铝共挤复合 机械加焊接复合 机械复合三种 钢铝共挤工艺特点 钢铝凸凹连接结构是预先制作好的 依靠模具挤压力使钢铝结合面密贴 其主要缺点是 钢铝材料的状态只能是挤压态 无法通过热处理使材料达到各自的最佳性能 组织状态 力学性能 耐磨性能等综合性能差 钢带表面质量较差 由于钢 铝材料的膨胀系数相差近一倍 从挤压状态高温到室温 日常工作温度变化时 钢铝间易出现纵向位移 钢铝结合面产生缝隙 导致接触电阻大 影响导电性 腐蚀介质容易侵入钢铝结合面 进一步恶化导电性 降低产品寿命 钢铝间没有机械结合力 钢带靠两侧少许铝包边的阻拦而保持不分离 随着使用中的磨损 铝包边被磨去后钢带将会脱落 从而降低了产品的使用寿命 生产设备及工艺较复杂 机械加焊接复合工艺特点 机械加焊接复合工艺 先通过挤制工艺 成型铝本体 钢带通过滚压或模压的方法制成两个J形 将制好的两个J形钢带分别钩在铝本体的两侧 对钢带的顶面和侧面同时加压 使其与铝本体密贴 并使两个J形钢带的顶面处于一个平面内 在保压的条件下 将两个J形钢带的接缝焊合 最后将焊缝修平即可 这种复合轨的特点是 钢铝凸凹连接结构是预先制作好的 在复合的过程中不需要二次冷变形优点是复合工艺简单 易于实现 但缺点是 焊接过程的热影响使钢铝材料的局部组织和性能发生变化 对复合前的形状和表面质量都有影响 且难于消除 影响钢铝复合轨的整体质量 钢带尺寸较其它类型大 重量重 易因偶然因素而造成两金属层的相互移位 受制造技术的限制 其钢带的厚度不能作的较厚 只适合于轻轨的场合 不太适合当今地铁及高速铁路的要求 必须沿整个钢铝复合轨纵向进行焊接 需要焊接专用设备 工序复杂 对焊接技术及机加工精度要求高 对要求极高的钢带的平直度及平顺性有较大影响 钢 铝间同样存在缝隙 接触电阻大 腐蚀介质易侵入来实现 复合力只使结合面密贴 焊接是实现复合的关键环节 接触轨的生产工艺为铝轨本体单独挤压成型 不锈钢嵌入层预先加工成平直的不锈钢带 不锈钢带呈槽形 两侧预先制好排气孔 先将处理好的不锈钢带扣入铝本体 使两者完全吻合 然后采用模压的方式 对轨头的顶面加压 使钢带槽底内面与铝本体轨头顶面之间形成一定的压应力 在保压的同时 对铝本体轨头部分两侧面同时加压 使铝本体包住钢带 同时在铝本体上正对着钢带壁板小孔的部位外侧面压出圆柱形凹坑 则在内侧面形成圆柱形凸起并嵌入钢带壁板上的圆孔内 使钢铝结合的界面间形成了足够的压应力 实现密贴的要求 同时也形成了凸凹连接功能 从而使不锈钢带与铝轨紧密连接 在外力冲击和运行振动的情况下 其连接仍是可靠的 密切的 即使6mm厚的顶部全部磨完 也不会剥落 机械复合工艺特点 每一段钢铝复合接触轨通过一套普通接头连接 接头材质与钢铝复合轨材质相同 普通接头与钢铝复合轨采用标准紧固件螺栓 螺母 垫圈连接 它具有足够的强度来满足连接固定的机械要求 同时其截面积足够大 可以承受3000A 4000A 4500A电流 接头本体的轮廓与钢铝复合轨腰面紧密相贴 确保电流持续的要求 三种中间接头本体横截面的比较 3000A 4000A 4500A 中间接头 用于绝缘支架两端 防止钢铝复合轨长轨向两侧不均匀窜动 安装在长轨的中部 防爬器本体的材质有两种铝合金和铸钢 与导电轨的安装 每一处采用两套防爬器 锚固力靠绝缘子或绝缘支架支撑 保持膨胀区段的中点位置 防爬器与钢铝复合轨采用标准紧固件螺栓 螺母和垫圈连接 3000A下接触复合轨用的防爬器及安装位置 4000A下接触复合轨用的防爬器及安装位置 锚结防爬器 接触轨锚结用防爬器是用于防止接触轨长轨向两侧部均匀窜动的固定连接件 安装在曲线或坡度大的部位绝缘支架的两侧 下锚固定 安装效果如右图所示 防爬器 端部弯头分高速端部弯头和低速端部弯头 分别安装在正线和车场线使用 保证受流器 集电靴 与接触轨的良好接触和分离 见图1 图2所示 图1上接触端部弯头 图2下接触端部弯头 高 低速端部弯头的抬头高度为126mm 129 广州抬高量 mm 采用两个绝缘支架进行支撑 与导电轨采用普通接头连接 可确保其接口处高度相同 可被安装在任何一个区段的末端 端部弯头与钢铝复合轨连接部位没有坡度 密贴而不会形成高低差 保证集电靴顺利通过 目前我厂生产的用于昆明地铁高速端部弯头 长度为5950mm 抬高高度为136mm 低速端部弯头 长度为3400mm 抬高高度为136mm 端部弯头 电缆连接板是连接供电电缆向导电轨供电的零件 由两片铝合金零件组成 一块是普通接头本体 另一块在普通接头本体上焊有3 4个电连接板 能安装在导电轨的任何位置 例如 牵引变电所出口 接头 弯头 电分段或道岔处 电缆连接板有多种型号 分别可以连接6 8 10等多根电缆 电连接中间接头本体材质与钢铝复合接触轨材质相同 载流量不低于钢铝复合接触轨载流量 接头和钢铝复合接触轨腰面紧密配合 中间接头与钢铝复合接触轨连接采用标准紧固件螺栓 螺母及垫圈 复合轨用电连接中间接头及安装效果 电连接用中间接头 用于补偿钢铝复合轨因温度变化而产生的长度变化 既保证电气连接的可靠性 又保证集电靴平滑的从一端过渡到另一端 膨胀接头由两根长轨 左右滑轨 和一根短轨组成 长轨和短轨的对角均切成15 30斜角 间隙可以调整 表面连续 集电靴可平滑的从一端过渡到另一端 中间块用来协助集电靴电能转换 既保证了电气连接的可靠性 又不会产生任何电化学腐蚀 膨胀接头 目前昆明地铁用的复合轨膨胀接头为下图结构 新型膨胀头形式 左右轨与锚固夹板之间依靠滚针轴承进行滑动 用铜线圈替代电连接板 减小了膨胀接头滑移力和电阻 绝缘支撑系统 绝缘支架 根据复合轨安装方式的不同 绝缘支架分为上接触用绝缘支架 下接触用绝缘支架 侧接触用绝缘支架 因实际生产的情况 本节只对上接触和下接触绝缘支架进行阐述 下接触用绝缘支架 下接触用绝缘支架由三部分组成 如左图所示 1 支架本体2 支座3 卡爪支座本体和支座通过2套M12螺栓连接 支座与卡爪通过1套M16螺栓连接 上接触用绝缘支架 下接触用绝缘支架由二部分组成 如左图所示 1 绝缘支座本体2 接触轨压件 绝缘支架选用玻璃纤维增强材料 玻璃钢 材料 采用SMC模压成型工艺制造 支座表面光滑 平整 无毛刺 裂纹 疥疤及凹凸不平现象 内部无气孔 缩孔等缺陷 主要技术性能及参数 防护罩 根据复合轨安装方式不同 采用的防护方式也不同 但目的都是起到防雨雪 并对接触轨进行隔离 防止人或其它动物接触到带电物体上 下图分别是上接触和下接触复合轨防护罩的防护形式 下接触防护形式防护罩根据安装位置的不同可分 普通防护罩 绝缘支架处用防护罩 电连接处用防护罩 端部弯头处用防护罩 膨胀接头处用防护罩 上接触防护形式防护罩 只有一种构造 见上图所示 对于不同位置 通过改变防护罩支架的形状 以适应不同位置的安装防护 防护罩的材质为玻璃钢 采用拉挤工艺制造 具有阻燃或自熄功能 在火焰或高温条件下不会释放有毒气体 防护罩的形状及尺寸满足接触轨系统的安装要求 机车运行时不会影响受流器通过 并具有一定的弹性 便于工作人员安装或拆卸 上接触用防护罩主要技术性能及参数 防护罩支架 对于下接触复合轨用防护罩支架 安装时通过安装在复合轨本体上的支撑垫块起到支撑防护罩的作用 支撑垫块采用注塑成型工艺制造 对于上接触复合轨用防护罩支架 以北京十五号线为例 主要分2种 一种是正线使用防护罩支架 另一种是端部弯头处用的防护罩支架 上接触复合轨