城市轨道交通用膨胀接头反复开合检测试验研究

城市轨道交通用膨胀接头反复开合检测
试验研究
摘要：在城市轨道交通在地铁的刚性接触网或接触轨供电系统中，膨胀接
头作为整个供电系统的重要组成装置，如果出现问题的话，将会直接影响接触网
设备的安全运行，甚至有可能危及到动车组的行车安全，本文通过对两类膨胀接
头的性能要求，探讨研究了膨胀接头反复开合检测试验装备，并提出了相应的试
验方法。

关键词：城市轨道交通；膨胀接头；反复开合；检测试验
0引言
在地铁的刚性接触网或接触轨供电系统中，膨胀接头作为整个供电系统的重
要组成装置，用于补偿接触轨系统或刚性接触网系统因温度变化而引起的热胀冷
缩的变化，保证高速区段列车受电弓在接触网在不同锚段间机械上和电气上的平
稳过渡，保障系统安全稳定运行。

在实际过程中，由于膨胀接头未能有效地进行伸缩滑动可能会使接触网（轨）系统中心锚接偏移严重，有的甚至会导致绝缘支架破裂，对运营安全造成极大的
威胁，但目前的标准中并没有相关的试验方法来验证，为有效验证膨胀元件的反
复开合性能，因此需要研究合适的汇流排膨胀接头反复开合试验设备来完成该实
验验证。

1膨胀接头的形式
城市轨道交通中的膨胀接头大体分为两大类：一种是用于第三轨或跨座式单
轨接触轨系统等类接触轨膨胀接头，一种是用于刚性悬挂汇流排系统中用的汇流
排膨胀接头。

其在各自系统中都是在安装在相邻锚段之间，起到补偿接触轨(网)
因热胀冷缩产生的长度变化及电气连接作用。

1.1接触轨膨胀接头及性能要求
在跨座式单轨或者第三轨接触轨的供电系统中采用的接触轨膨胀接头。

一般
接触轨膨胀接头由两根长轨（左右滑轨）和一根短轨组成，膨胀接头上部安装电
流连接器，在其工作时可以伸缩。

用于补偿钢铝复合轨因温度变化而产生的长度
变化。

（见图1）
补偿变化量计算：标准锚段长度为 L; 标准锚段长度间温度膨胀接头空气间
隙为△L; 温度引起标准锚段的变化长度为△L1; 产品加工及施工误差为△L2。

则
△L = △L1 +△L2 = △L1h + △L1i + △L1k +△L2
式中, h指环境, i指牵引电流, k 指短路电流。

△L2可根据经验及实际情况确定。

△L1 应根据钢铝复合接触轨的实际温度
变化进行分析和计算。

根据接触轨锚段布置及计算，一般接触轨补偿距离计算通
常为220mm以内。

M型接触轨膨胀接头图例子单轨接触轨膨胀接头图例
图1 接触轨轨膨胀接头图样
1.2汇流排膨胀接头
汇流排膨胀接头适用于刚性悬挂汇流排系统各锚段关节处，用于补偿锚段间
的热膨胀量及实现锚段间的平滑过渡。

一般由铝合金异型导轨、载流棒及载流配件、保护套等组成，通过外包接头分别与两端汇流排连接。

目前汇流排膨胀接头
要求补偿距离有两种：500或1000mm。

结构示意如下图所示：
图2 汇流排膨胀接头图例
综上所述，根据膨胀接头的型式及在线路中起的作用及特点，开展对膨胀接
头反复开合相关试验方法及装备的研究。

2.试验工装的研究
2.1试验现状
目前现有的几种接触网疲劳试验系统试验机本身的量程是150mm（±75mm），直接做实验不能满足膨胀接头补偿量大的开合试验要求，而大量程（±600mm）
的50kN电液伺服疲劳试验机则是高空安装，样品安装固定比较困难，故此需要
研制膨胀接头反复开合试验装置，模拟现场安装状况进行试验，以期能够有效检
测产品的开合性能。

2.2试验装置研究
根据行程的要求确定装置最大行程，研制了反复开合装置的结构：包括支架、丝杠、导轨、控制柜、驱动传动机构等组成。

驱动传动机构的输出端通过牵引支
架与膨胀接头连接，并带动膨胀接头做反复开合运动。

其中输出端一侧的支架左
端可活动，另一端则在反复开合试验过程中固定不动。

设置控制柜，通过PLC控
制变频器实现对电机转速控制，计数器计算开合次数。

（见图3、4）
装置是通过驱动机构带动牵引支架沿导轨往复移动从而实现对膨胀接头完成
开合实现，由于通过牵引座将膨胀接头与驱动机构间接连接，通过替换不同的牵
引座能够适应更多规格尺寸的膨胀接头。

且结构简单，操作方便。

1-1电机 1-2减速器 1-3导轨 1-4丝杠 2牵引支架 3控制柜 4膨胀接头 5支架
图3 反复开合装置示意图
图4 反复开合装置照片
2.3试验装置特点：
1）本装置结构简单，维护方便。

2）本装置操作简单，精度高。

开合的位移精度可达1mm；频率范围：
0.025Hz-0.3Hz，在频率范围内无级可调；简单设置好参数后按下启动按扭即可进行试验。

3）采用滚珠直线轨道，增加滑台台面的承载力及使用寿命。

4）线夹安装板为通长安装板，为以后实验不同种类的膨胀接头时，固定端可以连续移动，扩大实验种类。

3 试验方法：
试验时膨胀接头一端固定，另一端与专用设备相连。

设备技术要求、参数记录按TB/T2074-2020规定执行；最大行程应按膨胀接头最大补偿量进行试验。

标准中制定了膨胀接头的反复伸缩试验要求：
——试验波形：正弦波；
——频率：0.025～0.2z；
——运行行程：0～最大补偿量；
——反复伸缩次数：20000（从“0”至最大补偿量再至“0”为一个反复伸
缩周期）。

经验证，使用研制出的膨胀接头反复开合试验装置，完全满足试验要求，
可以在不同频率下进行试验，该装置经过多次对各种膨胀接头反复开合试验验证，设备运行稳定，试验效果良好。

（见图6）
试验件
图6 膨胀接头试验件试验照片
4 结语
通过对两类膨胀接头的性能要求研究，探讨研究了膨胀接头反复开合检测试
验装备，提出了能够反映膨胀接头反复开合性能的试验检测方案，为接触网的设计、维修、行业新标准的制定提供一定的相关依据和技术支持，也为检测工程产
品质量、保证工程运营安全提供保障。

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