架空钢铝复合轨系统的制作和安装方法与流程

一种架空钢铝复合轨系统的制作和安装方法，属于城市轨道交通对电力机车的供电设备。

背景技术：

本发明作出以前，在已有技术中，城市轨道交通对电力机车的供电，常用挂在机车顶上的刚性悬挂接触网，或装在走行钢轨旁的钢铝复合导电轨。对于dc1500v供电制式，刚性悬挂接触网的安全性更好些，但刚性悬挂接触网采用铝制汇流排夹持的铜接触线在dc3000a电流下的磨耗极大，例如专利号2014201280096的一种刚性双线接触网，铜接触线通常用于柔性悬挂，适合电流100a～800a，用于刚性悬挂时电流达3000a，寿命只有3年左右，但对于已经开通的地铁运行线路，每天5点到24点钟不能停电，地铁公司每3年要更换刚性悬挂的铜接触线就很困难。

发明技术内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种既安全又寿命长的对电力机车供电的设备。

本发明主要解决方案是这样实现的：以高度与宽度之比为80％的钢铝复合轨悬挂于隧道顶壁之下的横梁上，钢铝复合轨相对于纵向中心线有±210mm的拉出值，电力机车以车顶的受电弓从排列成之字形的钢铝复合轨朝地的不锈钢表面授流取电。钢铝复合轨经吊架装到绝缘子上，绝缘子与横梁之间有减振器和减振垫既作绝缘用，更作降低支承系统固有振动频率并加大阻尼用，使钢铝复合轨与授电弓在力学特性和传电特性上更匹配。

本发明与已有技术相比具有以下有点：

1、本发明置于机车顶上使用，安全性好，旅客和维修工不会触电。

2、钢铝复合轨的不锈钢受流面耐电火花侵蚀性好，寿命可达50年以上。维修量极少。

3、钢铝复合轨排列成之字形，相对于纵向中心线有±210mm的拉出值，故受电弓的碳刷磨耗均匀，寿命长。

4、安装方便，隧道高度可降低约0.7m，建设成本低。

附图说明

图1为架空钢铝复合导电轨的横剖面图。

图2为钢铝复合轨的横剖面图。

图3为吊架的横剖面图。

图4为吊架俯视图。

图5为大阻尼减振器的横剖面图。

图6为横梁的俯视图。

图7为架空钢铝复合轨系统平面布置图。

具体实施方式

下面本发明结合附图中的实施例作进一步描述：

本发明图1为架空钢铝复合导电轨系统的横剖面图。最下面是架空钢铝复合轨(1)，其t形槽(11)内穿入吊架(2)，吊架(2)与t形槽(11)之间有尼龙片(3)，尼龙片摩擦系数小，便于热胀冷缩时钢铝复合轨(1)相对于吊架(2)沿纵向中心线滑动，钢铝复合轨因此不会弯曲。吊架(2)的上部为m16螺栓，拧入绝缘子(5)的螺孔内后用螺母(4)等标准件将吊架(2)固定在绝缘子(5)的下方。图1的顶部剖面线代表隧道顶部的钢筋水泥结构，钢杆预埋件下垂处用螺母等紧固件将横梁(7)固定在高空，横梁(7)应与地下二根走行钢轨构成的平面相平行，直线段保持水平，弧线段的倾角与走行钢轨一致。在横梁(7)的孔内套上减振垫(6)，之后将绝缘子(5)上部的m16螺栓穿过横梁(7)和减振器(6)，再套上减振器(8)和压片(9)用螺母(4)等紧固件将绝缘子(5)连同钢铝复合轨(1)固定在横梁(7)上。减振垫(6)和减振器(8)无疑起到对钢轨复合轨(1)和横梁(7)的绝缘作用，但其关键的作用是降低支承系统的固有振动频率，可从约20～30hz降低到6hz，支承系统的无因次阻尼比c/cc从0.01以下增大到0.4，这样的支承系统振动特性与机车的受电弓相匹配，不会共振离线，电火花小。电力传送线性度高。使架空钢铝复合导电轨系统在力学上的硬特性变成软特性。

图2是钢铝复合轨本体的横剖面图。工字型的铝轨(10)被挖了个t形槽(11)，其腰部(12)二个斜面是对称的。钢铝复合轨的高度与宽度之比为80％，宽度大于高度，架空安装后空间位置稳定性好，最终使钢铝复合轨(1)的不锈钢授流平面与走行二条钢轨构成的平面的相平行。机车受电弓的授流取电性好。铝轨(10)下方二个支耳(13)抱紧了钢槽(14)，钢槽(14)二个侧边的内角为90°。钢与铝采取冲压铆接工艺使二者结成一体。二个φ7冲头从二侧沿钢槽(14)上已开好的圆孔(15)冲击挤压，支耳(13)上部分铝合金材料挤入φ6圆孔(15)形成实台(17)，支耳上留下φ7盲孔(16)。冲压铆接使钢与铝结合力高，接触电阻小。钢铝复合轨每根长24m，较之15m长的减少40％的中间接头。

图3与图4分别是吊架的横剖面图和俯视图。吊板(18)上开一个φ16圆孔，将螺杆(20)插入φ16圆孔内，上下环焊二圈，再用二块三角形钢板(23)焊在螺杆二侧，使螺杆与吊板变成一体，吊板上开设矩形浅槽(19)，可放置尼龙片(3)。

图5是减振器(8)的横剖面图。减振器(8)是一个环形抛物线旋转成型的大阻尼减振器，采用丁基橡胶，阻尼大。其表面是由x²＝-2py抛物线旋转成型的，这种减振器非线性特性好，不会引起系统共振，该减振器可使支承系统的固有振动频率降低4倍，达6hz；系统的无因次阻尼比c/cc＝0.4。安装时宜预先压缩其高度的5％，可防止受电弓偶然的非正常冲击。

图6为横梁的俯视图。横梁(7)采用12号槽钢，孔(22)用于与隧道顶部下垂的螺杆对接。孔(21)用来放置减振垫(6)。孔(21)相对于横梁中心线的距离l的设置有讲究，l＝14xn，n为横梁沿纵向分布的序号，n＝0，1，2，3......15，再下一段为l＝-14xn，这样可使绝缘子的中心依次偏离中心线±14，±28，±42...±210mm，意味着钢铝复合轨中心的“拉出”值为±210mm，这样就使受电弓的碳刷磨耗均匀而又延长寿命。

图7为架空钢铝复合轨系统平面布置示意图。图上仅表示了一个正负拉出值长度内的平面布置示意图。图7的图例如表格所示。从左到右依次为：1、弧形钢铝复合轨，其水平弯曲半径为50m至100m。2、锚结接头，设在拉出值为±210mm处，一般取弧形钢铝复合轨长度的中心位置，3、直线的钢铝复合轨，每根长24m。4、中间接头，连结相邻的钢铝复合轨，使直线段的钢铝复合轨长240m。5、分段绝缘器，用于电分段，又能让受电弓顺利滑过去。6、膨胀接头，用于补偿钢铝复合轨的热胀冷缩，使钢铝复合轨不会任意弯曲变形，保护吊架不被侧向作用力破坏。7、电缆连接板，用于将牵引变电站的+dc1500v电流引入钢铝复合轨线路上。相邻吊架的距离通常采用8m，遇有吊架与其它部件冲突，可将个别钢铝复合轨长度稍缩短些，现场用切割机锯掉一小段，保证空间位置不相冲突。吊架距离为8m，横梁序数为15时，一个“拉出”区段长240m。当吊架距离为5m时，横梁上孔(21)相对于横梁中心线的距离l＝±10xn，n＝0，1，2，3......24，这样拉出值为±240mm，一个“拉出”区段还是长240m。

技术特征：

技术总结
一种架空钢铝复合轨系统的制作和安装方法，属于城市轨道交通对电力机车供电的设备。本发明的技术方案是：以高度与宽度之比为80％的钢铝复合轨悬挂于隧道顶壁之下的横梁上，钢铝复合轨相对于纵向中心线有±210mm的拉出值，电力机车车顶的受电弓从排列成“之”字形钢铝复合轨朝地的不锈钢表面授流取电。钢铝复合轨经吊架装到绝缘子上，绝缘子与横梁之间有减振垫和减振器既作绝缘用，更作降低支承系统固有振动频率并加大阻尼用，使钢铝复合轨与受电弓在力学特性和传电特性上更匹配。本发明安全性好，寿命长，维修量少，安装方便。

技术研发人员：李雷
受保护的技术使用者：李雷
技术研发日：2017.05.11
技术公布日：2017.08.15