广州地铁接触轨系统膨胀接头介绍
刚性悬挂接触网膨胀接头及重叠式锚段关节应用的对比分析
刚性悬挂接触网膨胀接头及重叠式锚段关节应用的对比分析摘要：本文对刚性悬挂接触使用的膨胀接头和重叠式锚段关节从结构，运行效果及故障原因进行深入分析，指出膨胀接头在系统设计和系统运行上引发故障的原因；同时对重叠式锚段关节可靠性可用性进行分析，结合工程实际给出建议的安装运行条件和适用场景。
关键词：刚性悬挂膨胀接头重叠式锚段关节拉弧自2003年6月广州地铁2号线首次在国内引入架空刚性悬挂以来，目前刚性悬挂接触网在国内城市轨道交通已经大范围使用，时速从80km/h至160km/h （北京大兴机场线）已经有非常多的使用业绩，无论从理论分析还是从实际运行情况来看，刚性悬挂具有比较明显的特点和优势。
架空接触网有柔性与刚性之分。
柔性接触网广泛使用于国内外电气化铁道干线和城市快速有轨交通系统，由于其结构复杂，且导电截面受结构限制，而结构又受隧道净空的限制，使得基建成本较大。
但由于柔性接触网技术成熟，施工便利，弓与网的动态跟随特性好，柔性接触网在高铁上可可靠运行于350km/h的时速下。
刚性接触网是相对柔性接触网而言，具有非常好的刚性，依靠自身刚性，无需外部张力便可保持较长距离的平直状态，架设于车辆上方。
其结构高度小，可降低隧道净空，设备自身无张力，结构强度高，一旦调试完成，可实现免维护运行，因此受到施工部门和运行部门的一至认可和推广。
但刚性接触网由于其自身重量大，需要弥补温度变化对汇流排造成的尺寸偏差，且重量大，其几何参数将直接影响到弓网的动态运行效果，对弓和网的使用寿命造成影响。
刚性悬挂有两种悬挂方式，垂直悬挂和水平腕臂悬挂。
两种悬挂方式由于结构特点，其锚段长度受环境温度影响。
垂直悬挂的锚段长度大概在250米以内；水平腕臂悬挂方式，其锚段长度可以做到500米以内。
在锚段的连接过渡部位有两种方式，膨胀接头连接方式和重叠锚段关节方式。
两种方式从原理上均可解决汇流排由于温度变化引起的长度伸缩变化。
但由于其结构特点不同，两种方式在工程安装和使用上有差异。
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。
膨胀元件在刚性接触网系统中的使用及其常见问题分析
动力与电气工程55科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 1 膨胀元件简介接触网膨胀元件作为刚性悬挂机械分段的温度补偿构件，它由两块尺寸相同的铝合金板组成。
膨胀元件端部的铝合金板与两边的汇流排端部连接为一体；膨胀元件中部的铝合金板互相平行且错开，可以通过自由伸缩来补偿相邻两锚段铝汇流排热胀冷缩引起的相对移动。
相对于安装时的长度，膨胀元件伸缩量即为膨胀接头的温度补偿值。
锚段汇流排上的接触线可以连续地延伸并夹持在铝合金板上，以保证受电弓在膨胀接头上平稳滑过及受电，而不会产生任何机械上或电气上的断开现象。
膨胀元件适用于列车高速运行的线路。
膨胀元件见图1。
2 膨胀元件的使用情况及常见问题2.1 使用情况广州地铁三号线及三北线采用刚性接触网，列车运行最高速度达120km/h。
为了使列车受电弓高速滑过接触网的两个不同锚段时能在机械上和电气上平稳过渡，接触网系统在设计高速（速度大于80km/h）运行区段（例如三北线嘉禾-龙归区间、龙归-人和区间）的接触网锚段衔接处大量使用了膨胀元件。
2.2 运营中出现的问题接触网系统中，膨胀元件的使用在保证高速区段列车受电弓在锚段间的机械上和电气上平稳过渡方面起了很大作用，但由于高速区段弓网关系较为复杂，膨胀元件在运营中还是出现了较多的问题。
2.2.1 受电弓经过膨胀元件时产生打火、拉弧在列车运行过程中，特别是三北线提速后，高速区段的列车经过膨胀元件时，弓网间频繁出现较大的打火花和拉弧现象。
2.2.2 膨胀元件处接触线处存在偏磨检修过程中发现膨胀元件处接触线存在偏磨，偏磨具体分为两种情况：(1)接触线与受电弓接触的正面无磨耗，而侧面磨耗痕迹较深。
(2)膨胀元件所夹持的两支处于同一轨平面且相互平行的接触线，同一小段内，只有其中一支有接触磨耗，而另一支无接触磨耗痕迹。
2.3 膨胀元件处接触线波浪纹膨胀元件检查时发现，从膨胀元件处沿列车前进方向的同一支接触线，存在较明显的波浪纹(接触线一段磨耗较深，一段磨耗浅甚至未有任何磨耗，看上去形似水波波纹)。
广州地铁一号线接触网系统介绍
线材张力 11000N 14000N 4000～17500N 8000～14500N
广州地铁一号线接触网系统介绍
5、接触网材料在最大张力强度和最不利运 行条件下，应满足以下安全系数：
a) 接触线（磨耗33.3%） 2.0 b) 承力索、辅助馈线和架空地线等 3.0 c) 零件抗拉 3.0、 抗滑 1.5 D）绝缘子抗拉、抗弯 2.5
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二、悬挂方式：
正线、试车线接触网采用具有一根 承力索和两根接触线组成的全补偿简单 链形悬挂，车辆段内则采用无张力补偿 的弹性简单悬挂单接触线结构（走行线 除外为双接触线结构）。
正线沿线辅设三根无补偿装置的均 压馈电线（烈士陵园站至体育西路站之 间为四根），横向电连接每隔60m设一处。
广州地铁一号线接触网系统介绍
一号线接触网系统设计要求及技术规格
广州地铁一号线接触网系统介绍
一、气象条件
1、 接触网设计采用的环境温度： 户外环境温度变化范围为：-5℃～+40℃ 隧 道 内 环 境 温 度 变 化 范 围 为 ： +10℃ ～
+35℃ 临近隧道的500米隧道采用-5℃～40℃的温
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十一、技术要求
1、架空接触网系统在广州地铁特定环境条 件和线路条件下，能安全可靠、不间断 地向列车供电，使受电弓在0～80km/h的 速度范围内无明显的离线，并满足装于 车辆顶部的受电弓的取流要求。
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2、接触网悬挂方式应结构简单、故障率 低，便于安装、维修和运行。架空接触 网系统采用的设备和器材，应具有耐腐 蚀、寿命长、少维修、安装方便和通用 性好等特点，并且应便于今后实现国产 化。
广州地铁一号线接触网系统介绍
地铁用膨胀螺栓_解释说明以及概述
地铁用膨胀螺栓解释说明以及概述1. 引言1.1 概述地铁作为现代城市交通系统的重要组成部分，对于城市的发展和居民的出行具有至关重要的作用。
在地铁建设中，安全性和稳定性是最为重要的考虑因素之一。
膨胀螺栓作为一种常用的连接材料，在地铁建设中得到了广泛应用。
本文将对膨胀螺栓进行详细介绍，并阐述其在地铁建设中的应用。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行论述。
首先，在引言部分将对整篇文章进行概述以及给出文章结构的说明。
然后，进入正文部分，首先介绍膨胀螺栓的基本定义和原理，并着重探讨其在地铁建设中的应用情况。
接下来，我们将详细讨论膨胀螺栓在地铁工程中的优点和特点，包括高承载力、安装简便快捷、抗震能力强和使用寿命长等方面。
随后，我们将专门介绍使用膨胀螺栓进行施工时需要注意的要点和注意事项，包括材料选择与质量要求、施工流程及步骤以及定期检查和维护措施。
最后，我们将在结论部分对全文进行总结，并给出一些进一步研究的方向。
1.3 目的本文旨在深入探讨膨胀螺栓在地铁建设中的应用，并重点介绍其优点和特点，使读者对膨胀螺栓有一个清晰全面的了解。
同时，希望通过对施工要点和注意事项的阐述，提高地铁建设中膨胀螺栓的使用效果，确保地铁建设安全可靠。
此外，通过总结和讨论，在完善现有研究的基础上，为未来关于地铁建设中膨胀螺栓的进一步研究提供参考。
2. 膨胀螺栓的介绍：2.1 膨胀螺栓的定义膨胀螺栓是一种用于建筑和结构工程中的紧固件，常用于地铁建设等领域。
它由螺纹杆、外套管和内套管组成。
通过将内套管插入外套管并将其与螺纹杆连接，形成一个整体结构。
2.2 膨胀螺栓的原理在安装过程中，膨胀螺栓首先需要钻孔。
然后，将外套管插入预先钻好的孔内，并通过拧紧内部的螺纹杆来使外套管闭合。
当拧紧时，外套管会被挤压并产生轴向力。
这种轴向力使得外套管与钻孔壁之间产生摩擦力，并有效地固定整个结构。
2.3 膨胀螺栓在地铁建设中的应用地铁作为一种重要的城市公共交通工具，对承载能力和稳定性提出了高要求。
城市轨道交通“∏”型刚性架空接触网关键部位安装技术状态探讨
城市轨道交通“∏”型刚性架空接触网关键部位安装技术状态探讨摘要：本文对锚段关节、膨胀接头、刚柔过渡、线岔、分段绝缘器等关键部位的安装技术状态进行了探讨，以期在这些关键点正确设计、安装，使刚性架空接触网运行稳定良好。
关键词：刚性架空接触网“∏”型安装一前言刚性架空接触网于上世纪九十年代末在广州地铁二号线采用后，被广泛应用于广州、上海、南京、深圳、沈阳、重庆、成都、西安等城市轨道交通地下线，成为国内城市轨道交通架空接触网的主要供电方式之一。
刚性架空接触网有接触轨式、汇流排式。
汇流排型式有T型、∏型等。
“∏”型刚性架空接触网是将接触线夹装在“∏”型汇流排上，依靠汇流排本身的刚性支撑固定接触线在正确位置，该接触网型式结构简单、占用空间小、流截面大，无张力、安全性高、运营维护量小，弓网无弹性、设计及安装精度要求高。
根据多年“∏”型刚性架空接触网的工程经验，针对工程中容易出现偏差和对接触网运行状态生产影响的关键部位（如锚段关节、膨胀接头、刚柔过渡、线岔、分段绝缘器等处），本文对这些关键部位安装的技术要点进行了探讨，以期在锚段关节、膨胀接头、刚柔过渡、线岔、分段绝缘器等关键点正确设计、安装，使刚性架空接触网运行稳定良好。
二锚段关节、膨胀接头连续敷设的刚性架空接触网为保证机械和电气性能，需设置机械分段和电气分段。
机械分段根据运行速度采用锚段关节或膨胀接头，100km/h以下采用锚段关节，100km/h及以上采用贯通式膨胀接头；电气分段采用绝缘锚段关节方式。
1 锚段关节在锚段关节处，两支接触线在关节中间悬挂点处等高，转换悬挂点处非工作支不得低于工作支，非工作支宜高出1mm～3mm，使受电弓能以较高速度平滑通过锚段关节，如图1。
同时锚段关节避免布置在线路变坡点处和列车出站加速区段。
图1锚段关节布置示意图该关节两支间距为200mm，可以在满足放线小车通过的情况下，缩小至160mm，以改善关节处弓网质量，这时需要对目前采用的电连接型式进行改进，减小空间占用，以利于缩小关节间距。
接触轨磨耗研究
接触轨磨耗研究摘要：接触轨安装简单、维修量少，广泛应用于城市轨道交通，是城市轨道交通牵引网中的供电轨。
在地铁列车持续运行靴轨取流下，接触轨会存在磨耗，特别是端部弯头。
结合广州地铁二十一号线接触轨运行情况，分析研究钢铝复合轨、膨胀接头、端部弯头的磨耗，提出针对接触轨磨耗而进行的设备维修策略。
关键词：接触轨；磨耗；膨胀接头；端部弯头；维修策略1.接触轨简介接触轨由钢铝复合轨、膨胀接头、端部弯头等构成。
钢铝复合轨由接触面的不锈钢带和轨本体的铝合金型材复合而成。
如下图所示，不锈钢带厚度为6㎜，钢带有效接触面宽为65㎜，接触轨高度为105㎜。
接触轨膨胀接头由左、中、右三个滑块、1套电流连接器和2个锚固夹板及标准紧固件组成，用于消除钢铝复合轨温度变化而产生的热胀冷缩量，其留有间隙，会随两侧钢铝复合轨热胀冷缩而伸缩，闭合长度为1775mm，补偿量为200mm，起始滑动力不大于500N。
膨胀接头左、中、右三块轨本体同钢铝复合轨，不锈钢带厚度为6㎜，接触轨高度为105㎜。
接触轨端部弯头安装于钢铝复合接触轨断口的端部，用于车辆运行过程中，受流器完好地滑入/滑出钢铝复合接触轨。
根据安装位置不同，分为高速端部弯头，长度为7.4m，纵向坡度为1:60；普通端部弯头，长度为5.2m，纵向坡度为1:41；低速端部弯头，长度为3.4m，纵向坡度为1:22。
2.集电靴介绍集电靴是接触轨的受流装置，主要由碳滑板、弹簧组件、高度调节装置等部件组成，碳滑板与接触轨接触从而获取直流电源，高压电缆将电能提供给列车，实现整个列车的供电。
集电靴碳滑板长度为272㎜，宽度60㎜。
集电靴至钢轨面的高度，升靴允许范围为276(0，-15)mm，降靴允许范围为87（+3，-2）mm。
集电靴至轨面的高度为200mm时，集电靴接触压力为130±15N。
3.接触轨磨耗由于集电靴碳滑板的机械摩擦、接触轨与碳滑板间的电气侵蚀、空气中的化学腐蚀等，接触轨在运行过程中表面产生的磨损和腐蚀现象称为接触轨磨耗。
广州地铁二十一号线露天段接触轨膨胀接头高低温天气运行情况及防护研究
广州地铁二十一号线露天段接触轨膨胀接头高低温天气运行情况及防护研究发布时间：2022-12-01T08:05:51.398Z 来源：《工程建设标准化》2022年第15期作者：肖桃辉[导读] 接触轨膨胀接头通过预留间隙补偿接触轨因温度变化而产生的热胀冷缩量肖桃辉广州地铁集团有限公司广东广州 510000摘要：接触轨膨胀接头通过预留间隙补偿接触轨因温度变化而产生的热胀冷缩量。
广州地铁二十一号线有14.7公里的高架段，接触轨受高温、低温天气影响明显，再加高架桥梁受气温变化发生伸缩，两者的伸缩量作用于接触轨膨胀接头。
本文结合二十一号线接触轨锚段、高架桥梁的设置形式，分析接触轨膨胀接头的补偿间隙。
核查测量高温、低温天气下二十一号线高架段接触轨膨胀接头的间隙，对膨胀接头间隙数据进行分析，以掌握接触轨膨胀接头在高温、低温天气的运行情况。
在此基础上，对核查发现的间隙异常的膨胀接头进行调整，说明间隙调整的方法；并且建立膨胀接头间隙核查测量机制。
关键词：接触轨膨胀接头；伸缩量；补偿间隙；高低温天气1.接触轨伸缩量接触轨按锚段划分，两个锚段之间设置膨胀接头，锚段中部设置中心锚结。
接触轨受温度影响的热胀冷缩可理解为各半个接触轨锚段在中心锚结处固定，向膨胀接头伸缩。
接触轨伸缩量ΔL接触轨=α1L锚ΔT接触轨。
式中：α1为接触轨的线性膨胀系数，L锚为接触轨锚段长度，ΔT接触轨为接触轨温度变化量。
二十一号线接触轨的线性膨胀系数为19.73×10-6，高架段接触轨标准锚段长度为60m，则二十一号线高架段单个锚段接触轨伸缩量ΔL接触轨=1.184ΔT接触轨（单位：㎜）。
二十一号线高架段接触轨最低温度按﹣5℃计（环境温度最低温），环境温度最高考虑为60℃（最高气象温度40℃+地表修正值10～20℃），有牵引负荷时接触轨温升为9.03℃，即接触轨的最高温度为69.03℃。
2.桥梁伸缩量高架桥梁设置有伸缩缝，受环境温度变化，桥梁也会产生伸缩。
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广州地铁接触轨系统膨胀接头介绍
【摘要】本文着重介绍广州地铁现有运营线路接触轨系统使用膨胀接头的情况。
通过各种类型的膨胀接头使用现状以及试验参数，分析接触轨系统新型膨胀接头的各项创新技术，阐述新型膨胀接头电气性能及机械性能的优势。
【关键词】接触轨；钢铝复合轨；膨胀接头
1 接触轨系统组成
接触轨系统包括整体绝缘支架、支架底座、钢铝复合轨、普通电连接板（鱼尾板）、电缆连接板、端部弯头、中心锚结、膨胀接头等主要部件。
其中作为锚段间电气及机械连接的膨胀接头是接触轨系统中尤为重要的部件，也是接触轨系统中结构较为复杂的部件。
2 膨胀接头作用
在接触轨系统中，钢铝复合轨是最主体设备，而钢铝复合轨是由合金铝和不锈钢带组成的复合导体。
我们知道，任何金属都有着热胀冷缩的特性，同样，钢铝复合轨也遵循该项特性。
钢铝复合轨会由于温度变化而引起的伸缩。
其原因主要有以下两点：1、外界环境温度的变化，譬如四季变更；2、电流流经钢铝复合轨所产生的热量，致温度升高。
为补偿钢铝复合轨伸缩，接触轨安装时会在两个锚间设置膨胀接头。
否则会导致钢铝复合轨因温度变化而无法正常伸缩，情况严重时将造成接触轨的损坏，进而影响列车正常运行。
3 膨胀接头的构成
现阶段，广州地铁约260公里的线网中，使用接触轨的线路有四、五、六号线。
其中四五号线使用的膨胀接头是同一种型号（以下简称为I型），六号线使用的与四五号线不一样（以下简称II型）。
以下将逐一分析以上两种类型膨胀接头的相关参数与结构。
3.1 I型膨胀接头
（1）本体部分：膨胀接头由两根长轨（左右滑轨）和一根短轨（中间轨）组成。
左右滑轨和中间轨都要对角切掉15°（长短轨的接缝为斜角），这样可使表面连续，间隙可以调整并且可以重合，以便使集电靴可以平滑的从一端过渡到另一端。
左右滑轨和中间轨的连接靠锚固夹板通过三个螺栓安装在左右滑轨及中间轨的两侧，锚固夹板与中间轨为固定连接，而两根长轨在连接锚固夹板的位置开有长孔，这种锚固夹板是一种特殊的夹板，与左右滑轨接触的面比中间稍低，而且三个螺栓的紧固力矩也不相同，中间螺栓的紧固力矩为59N·m，两边为20N·m。
锚固夹板两边在螺栓紧固力矩的作用下，发生弹性变形，使其与左右滑轨密切相接，加上锚固夹板与左右滑轨及中间轨的接触面涂有导电脂，因此，具
有良好的导电性能。
（2）电连接部分：电流连接器主片、副片采用紫铜材质，表面镀银。
U螺栓上配有弹簧，弹簧在螺栓紧固压缩6mm～11mm，弹力为480N～500N，铜垫板、U螺栓垫板等导电零件也采用紫铜材质，表面镀银，既保证了电气连接的可靠性，又不会产生任何电化学腐蚀。
详细见图1
图1
3.2 II型膨胀接头
（1）本体部分：与I型膨胀接头结构形式大体相同，与之有区别的地方共有4处。
1）在锚固夹板（上表面）与长轨接触地方嵌入滚动轴承，此结构可大幅降低锚固夹板与长短轨相对运动时的摩擦力；2）中间短轨与锚固夹板安装2个连接螺栓，比I型膨胀接头多出1个连接螺栓，加强中间短轨的稳固度，避免该固定轨偏转，确保膨胀接头处平滑过渡。
3）增加补偿间隙测量标尺，方便日常维护读取补偿间隙值，快速判断该膨胀接头补偿动作情况。
4）长短轨上表面各焊接1块铝块，用于固定电连接部分之用。
（2）电连接部分：其结构包括电缆连接器、不锈钢电缆夹板、电连接线和以上连接部件与本体连接所需的各种类型螺栓。
电连接器主体部分（即电缆连接器）采用柔韧性强的带状环形电连接片条组装而成，通过不锈钢电缆夹板与螺栓将其固定在长短轨的焊接铝块上，由于电连接器主体部分的柔韧特性，使得膨胀接头本体伸缩时，电连接部分能够通过本身的形变来满足补偿要求。
详细见图2
图2
4 膨胀接头试验参数对比
膨胀接头的性能特性主要体现在机械及电气方面，以下是I、II膨胀接头的各项试验参数。
无论是机械性能还是电气性能上，II型膨胀接头性能都比I型的更为优胜。
这是由于II型膨胀是在I型膨胀接头基础上，通过现场使用实际情况进行创新生产的新型产品。
总结的来说膨胀接头作为接触轨系统锚段间电气及机械连接的重要部件，也是接触轨系统中结构最为复杂的部件，其技术先进性、安全可靠性，直接影响到地铁列车受流质量（靴轨关系），所以通过总结运营线路膨胀接头的使用情况，加上生产厂家对产品及技术的不断创新与进步，可为地铁运营提高更加优质、可靠的服务。
参考文献：
[1]宋文义.钢铝复合接触轨膨胀接头的设置及计算[J].都市快轨交通，2005（5）.
[2]刘卫强，李相泉.钢铝复合接触轨系统概述[J].铁道标准设计，2007（10）.。