地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析黄定虎

地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析黄定虎

黄定虎

黄定虎

重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司重庆401122

摘要：经济的发展，城市化进程的加快，促进交通建设项目的增多。近年来，交通事业的发展为我国社会经济建设做出了巨大的贡献。作为交通事业中重要的组成部分，地铁行业的发展不仅直接关系着民生问题，而且对我国交通事业的发展也有重要的影响。本文就地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施展开探讨。

关键词：地铁供电系统；刚性接触网；常见故障；防范措施

引言

架空接触网分为柔性与刚性两种，其中刚性接触网在我国地铁供电系统中应用的时间较短，在设计、施工和运营维护经验方面还有待提升，即使就最早使用刚性接触网的广州在经过多年运营过程中也会出现一些故障，而从几年开通地铁城市的刚性接触网运营情况来看，出现故障比较多，对地铁系统正常运行造成影响。

1地铁运行中刚性接触网故障带来的危害

一个安全可靠的供电系统，是决定着地铁是否可以安全可靠正常运行的关键原因。刚性接触网则是地铁运行所需供电系统中至关重要的一部分，其作用是在地铁运行过程中为电客车输送电能，保障地铁正常运行。但由于地铁需要长期的运行工作，这对刚性接触网的要求变得非常之高和苛刻，且刚性接触并没有备用设备，从而加大了地铁刚性接触网故障问题的产生。及时正确的对地铁刚性接触网故障进行判断和查找，可有效快速的对故障进行维修解决，减少其所带来的危害和损失，避免不必要的麻烦发生。

2地铁供电系统中刚性接触网常见故障分析

2.1接触线拉弧烧损

跨距设计不合理，小曲线半径处刚性定位线夹选择不合理汇流排卡滞变形，接触线脱槽，受电弓过分段、道岔和锚段关节不平滑等导致接触线拉弧烧损。具体分析如下：受电弓良好受流要求悬挂刚体连续不平滑程度变化应尽量小。实际上，连续不平滑程度由悬挂刚体的挠度和刚度来决定，在汇流排定型的情况下，跨距增大意味着刚体挠度的增加，对良好受流不利。刚性悬挂允许的连续不平滑程度是受电弓无离线取流（离线拉弧）的基本条件。根据理论计算、现场调整和运行经验，建议采用8m的标准跨距，跨距最大值一般不超过10m。就目前国内刚性接触网定位线夹来看，主要有中铁电气化局宝鸡器材厂研发的定位线夹本体和连接螺栓可以360°旋转的定位线夹和FF公司技术国内生产的定位线夹本体和连接螺栓固定焊接的定位线夹。在小曲线半径处若采用不能旋转的刚性定位线夹，因汇流排热胀冷缩而长期受力卡滞，以及受电弓水平矢量冲击等因素共同影响下，容易造成汇流排变形。汇流排变形产生弓网接触不平滑及硬点打弓离线拉弧。在安装刚性接触网过程中存在硬弯接触线的情况；国内新厂家生产的汇流排膨胀因子与接触线膨胀因子部匹配及汇流排钳口夹紧力不合格，在地铁列车运行过程中汇流排受到热胀冷缩的影响造成接触线脱槽；隧道存在漏水情况下，其下方汇流排未安装汇流排防护罩导致水垢产生，随着开通运营汇流排及接触线拉弧烧损加快；汇流排钳口有异物或接触线在汇流排钳口内安装不到位等接触线与汇流排衔接处发生拉弧。

2.2受电弓磨耗故障

受电弓磨耗故障主要是由于凹槽滑板部位接触线出现拉线、卡线现象造成的。受刚性汇流排布置和接触网悬挂的影响，刚性接触悬挂拉出值分布在某些与之接触较多的位置，其中接触线与受电弓接触概率较大，导致受电弓受力相对集中，增加了受电弓的磨耗。

2.3悬挂变形、绝缘子异常破损或螺栓松动

在关节处汇流排独立机械段的伸缩量预留不够以及小曲线半径处刚性定位线夹卡滞汇流排时，因汇流排热胀冷缩作用，使刚性悬挂受力变形，若瓷绝缘子强度存在质量问题或采用硅橡胶绝缘子时甚至会发生破损或瞬间击穿炸裂。施工绝缘子表面污染严重、运营维护周期太长绝缘子表面脏污或绝缘子的绝缘强度或材质不能适应周围环境（介质污染、特别是化工污染严重时）导致定位绝缘子闪烙放电乃至击穿；刚性悬挂各零配件间都是通过螺栓连接的，施工时若未使用力矩扳手或使用不合格的力矩扳手紧固，紧固力未达到设计要求，不同厂家螺纹设计形式不同其紧固力矩要求也不同而混淆（如电化局宝鸡厂施必牢螺纹与广州兴发等厂家普通螺纹就不同）或配件厂家设计采用的螺栓紧固力本身不够等原因，且刚性悬挂本身的刚性缺少缓冲，因此长期运行过程中在受电弓水平、垂直加速矢量力作用下的振动疲劳，导致部件变形、螺栓松动甚至脱落。

3刚性接触网的防范措施

3.1总结掌握各类故障信息

在完成对地铁刚性接触网进行分析检查工作后，检修工作人员应先简单的对出现故障原因进行判断，掌握相关数据信息和资料，同时要积极主动的和行车或其他相关部门工作人员进行联系和配合，如行车调度、电客车司机、车站值班员、电力调度等，尽一步的掌握多方面信息数据，向行车调度询问：地铁车次、地铁运行区间、地铁所运行时间、载员情况、地铁运行情况等；向电力调度了解：运行过程中设备数据情况、薄弱环节等。保证所掌握的地铁刚性接触网故障信息是全面的，对故障发生原因进行全方位综合性排查分析，有针对性的为问题计划出一套合理科学性的方案，有效的落实到实际查找故障过程当中去，保障地铁刚性接触网的安全和可靠。

3.2针对接触线及汇流排故障的防范措施

（1）在小曲线半径段汇流排安装时要注意定位线夹卡滞汇流排，建议该部位使用可360°旋转的定位线夹，并加强日常维护时的检查；（2）在选择汇流排过程中应该保证产品具有良好的热胀冷缩性能，同时在安装中确保定位线夹干净并与汇流排处于同一平面，避免发生卡滞现象。在汇流排安装完成后，在定位处做好标记，避免振动引起的松动造成卡滞问题；（3）做好清洁工作，特别是对于容易受到污染的区域，更需要定期的进行清扫。在工作环境差的区域，绝缘子选用硅橡胶材质的绝缘子，并加强对处在恶劣环境中工作的绝缘子的清扫。（4）对于汇流排定位线夹的设计，必须保证其与汇流排结合处的平滑性，在安装过程中保证做到"横平竖直"，并符合轨道的高度限制要求；（5）建议把锚段关节、线岔处非工作支比工作支抬高为2～4mm，在过渡处保证平滑；把刚性分段绝缘器滑板与刚性汇流排安装保持在1mm的高差，并且在保证满足相关设计参数要求的条件下刚性分段绝缘器两侧滑板距线路中心的最大距离应小于或等于刚性悬挂最大拉出值。（6）在接触线安装过程中，避免硬弯，并保持汇流排钳口处净洁以及接触线完全嵌入钳口内；（7）加强对水患严重隧道区域中的防水工作，并对汇流排加装防护罩或其他防护措施。

3.3BIM技术的应用

在地铁供电系统施工管理阶段应用BIM技术，可以对施工方案进行分析和优化，从而实现对供电系统施工现场和施工关键部位的模拟和分析，并进行无轨测量等施工指导，提高地铁共性系统中刚性接触网的施工质量。通过BIM技术，可以更科学、直观地展示地铁工程的不同组织措施和运营方法，实现模拟紧急逃生、事故过程、评价运营安全，从而降低地铁供电系统中接触网发生故障的概率，优化地铁供电系统运行的模式，提高供电系统运行管理的质量和效果。

3.4针对螺纹滑牙、悬挂变形或螺栓松动故障的防范措施

对于防止螺栓松动问题，（1）主要通过定期检修，并缩短检修的周期，及时调整偏移并紧固螺栓。（2）优化中间接头的连接工艺或设计形式，以缓解汇流排振动传递给螺栓的能量，如齿口形中间接头。（3）采用具有更加合理固定力矩的螺栓或改变固定螺栓的形式（如施必牢放松螺栓等）。

结语

刚性接触网作为地铁供电线路关键组成部分，其在实际运用中效果显著，作为一个科技研发的新型项目得到了肯定性的认可，其适用范围也在不断变大，检修维保部门应加大对地铁刚性接触网故障问题重视，认真对其产生原因进行全方位的分析、判断和查找，减少刚性接触网故障的发生，保障城市轨道交通事业能够安全、更好的发展。

参考文献：

［1］关金发．受电弓与刚性接触网动力相互作用研究［D］．成都：西南交通大学，2016．

［2］李想.地铁供电接触网系统可靠性及主要故障分析[J].电子测试，2015，12（23）：121