地鐵供電系統中剛性接觸網常見故障研究

劉二江

（西安市軌道交通集團有限公司建設分公司，陜西 西安 710018）

在架空式接觸網當中，剛性接觸網懸掛方式屬于其中一個重要的懸掛方式。因剛性接觸網自身具備著優良的使用性能,以及其便捷化運維的特點、簡單化的結構等優勢，目前被廣泛運用在各大城市地鐵中。然而，隨著剛性接觸網懸掛方式應用的日益廣泛，累計運營時間持續增長，各種故障問題也逐漸暴露出來，因接觸網與地鐵列車運行直接相關，故剛性懸掛接觸網存在的問題對地鐵正常的營運產生影響較大。深入研究地鐵供電系統中剛性接觸網懸掛方式的各種常見故障及其相關防范措施，具有一定的現實意義及價值。

1 常見故障問題

1.1 螺紋滑牙與螺栓松動故障問題

螺紋滑牙，此問題主要集中出現于中間接頭位置，通常是因剛性懸掛與柔性懸掛相比無抬升量，地鐵運行過程中接觸懸掛各部位受到振動，且此振動處于不間斷狀態，加之地鐵運營列車開行時間間隔較短、車流密度較大的特點，振動產生的能量持續疊加，隨著運營時間的累積，在連接相對薄弱的中間接頭部位會出現螺紋滑牙故障問題；螺栓松動，此故障問題多發生在用以連接垂直懸吊底座與懸吊槽鋼的T型頭螺栓，由于T型頭螺栓直接用于懸吊剛性懸掛匯流排，地鐵列車長期運行過程中產生的振動直接作用于起連接作用的T型頭螺栓，長期受力會造成螺栓偏轉情況出現，隨著運營時間及力的不斷積累，T型頭螺栓將會逐漸出現松動脫落問題。

1.2 磨耗異常故障問題

磨耗主要異常部位包括受電弓、剛性接頭、剛柔過度等位置。剛柔過度位置磨耗異常，主要為剛性懸掛和柔性懸掛2種懸掛方式的張力不同造成受電弓在此位置受到不均勻彈性力而導致磨耗異常情況出現；剛性接頭位置磨耗異常故障的出現主要因接頭位置接縫的存在及接頭處的不平整度而造成；受電弓的磨耗異常主要存在于最大拉出值處的不均勻磨耗、錨段關節中過渡段與正常跨撓度的突變以及道岔處正線與渡線接觸網的布置位置等薄弱環節。

1.3 接觸線及匯流排的結合位置脫槽故障問題

接觸線脫槽故障的發生不是單一因素造成的，往往是多個環節的施工安裝誤差及問題累計造成的，匯流排切割后斷面上的棱邊毛刺未清理以及匯流排對接安裝時、接縫調整時金屬器件敲擊造成的不平整，接觸網架設過程中產生的硬彎以及匯流排鉗口位置存在異物等問題，都可能在運營過程中隨著時間的累積而發生。

1.4 錨段關節位置匯流排的絕緣子故障問題

匯流排的絕緣子常見故障有脫落、破損、傾斜等問題。匯流排的絕緣子發生傾斜問題主要因素是與絕緣子直接連接的是用于固定剛性回流排的定位線夾，匯流排用于懸掛、固定接觸線，直接與地鐵列車受電弓接觸，承受地鐵列車行進過程中產生的向上壓力和順線路產生的滑移力，由受力因素及受隧道送排風等各方面因素所致。因此，在匯流排安裝時要特別注意定位線夾與匯流排結合處的平滑過渡，并應在施工時重點控制定位線夾與匯流排各連接部位的垂直度及平行度。同時，還需充分考慮到匯流排因熱脹冷縮而產生移動造成的影響因素。

匯流排所在定位點的絕緣子破損、臟污，大部分情況是由于施工時未進行覆蓋保護以及隧道沖洗時產生的粉塵造成。若絕緣子過度臟污或上方長期存在滴漏水，會造成絕緣子爬電距離不足，進而降低絕緣子的絕緣性能，極有可能導致絕緣子被擊穿，從而發生故障。匯流排所在定位點的絕緣子還存在脫落風險，主要存在于絕緣子與定位線夾連接位置和絕緣子與懸吊槽鋼連接位置，導致問題發生的主要因素是因為絕緣子與定位線夾及懸吊槽鋼之間的連接均采用螺栓連接，無法避免列車運行所產生的振動，以至于持續遭到沖擊后，有較大的振動產生，振動積累造成松動最終引發脫落問題。

1.5 接觸線的拉弧燒損故障問題

接觸線的拉弧燒損故障問題誘發因素相對較多，主要存在于錨段關節處接觸線的等高點調整不到位、線岔安裝調整不到位、分段絕緣器兩側調整不水平以及接觸線高度變化的不平順等方面。剛性懸掛接觸線直接固定于匯流排卡槽內，只有在懸掛調整時確保導高水平，無明顯起伏變化，整體過渡平滑的條件下，才能確保受電弓受流狀態良好。但是，在實際施工過程中，單錨段內匯流排不是一個完整的整體，而是由若干根匯流排通過接頭連接起來的，這就使匯流排的整體平滑度受跨距長度的影響，需要施工時盡可能保證每跨長度基本一致，盡可能減小因跨距原因造成的影響。

電客車啟動時需要較大瞬時電流，取流時載流量不足也可能導致弓網之間產生拉弧現象。

引發拉弧故障問題主要因素包括：①地鐵運行時輪軌、弓網均會存在偏移狀況，以至于受電弓碳滑板工作面很難與軌道面處于水平狀態，促使拉弧故障問題出現；②接觸線未完全入槽，或者是接觸懸掛調整不到位等，導致列車通過錨段關節、分段絕緣器及線岔等位置時，受電弓位置出現拉弧問題；③載流量不足，導致電客車啟動時，弓網之間產生拉弧問題。

2 防范措施研究

2.1 防范螺紋滑牙與螺栓松動故障方面

現階段，在T型頭螺栓松動問題處理方面仍未研究出有較高可行性及有效的技術防范措施或者手段。一般通過加強日常檢修排查力度，加強巡視，發現存在松動情況，及時進行緊固。也可在正式接觸懸掛完成后，在螺栓上涂刷緊固標記，用以及時發現螺栓松動情況，及時處理，提前消除因螺栓松動造成的隱患。同時可通過增加彈性墊圈，采用帶有插銷的螺栓、減少零件數量等措施，防范螺栓松動故障。螺栓滑牙問題的防范處理，在施工過程中很難有效根治解決，應從材料選用上進行合理選擇，合理選擇中間接頭材料，合理設置連接方式，分散螺紋受力，降低故障發生概率。

2.2 防范磨耗異常故障問題方面

在防范磨耗異常故障方面應從設計階段和施工階段綜合考慮。①出站加速段、變坡點、減振道床及錨段關節處為剛性接觸網受流的薄弱位置，在這些薄弱環節采用彈性定位線夾，增加剛性接觸網的彈性，避免硬點的形成，從而降低磨耗；②一個錨段或兩個錨段為一個完整周期，錨段內的直線區段斜率保持固定不變，增加弓網磨耗的均勻性；將最大拉出值由固定值調整為一個可變化的范圍，避免最大拉出值處的不均勻磨耗；③在道岔處將正線、渡線接觸網布置于正線線路中心的同一側，降低對受電弓不均勻振動的影響，改進道岔處弓網受流條件，改善弓網磨耗；④嚴格按照設計要求、規范及標準要求進行施工，確保各參數施工調整到位。

2.3 防范匯流排各方面故障問題方面

①重視材料選用，盡可能選用具備較強熱脹冷縮性能的匯流排，在匯流排施工時，施工人員對匯流排與定位線夾連接處進行深層清理，確保連接位置清潔，防止卡滯，進而確保匯流排與定位線夾處于同一平面，避免故障發生；②對于污染較為嚴重的區域加強清掃處理；對地鐵周邊情況做好日常檢查，及時發現影響接觸網供電穩定與安全的各種潛在因素，并及時處理，消除各種潛在安全隱患；③在出站加速段、變坡點、減振道床及錨段關節處使用彈性定位線夾，增加剛性接觸網的彈性。④匯流排安裝時嚴格按照設計要求進行施工，并滿足兩段匯流排之間的夾槽連接處不平順度須小于0.3mm,兩段匯流排接縫處的縫隙應小于1.0mm。匯流排中軸線應垂直于所在處的軌頂平面，偏斜不應大于1°。⑤剛性接觸線架設時采用架線小車導入安裝方法，利用架線小車牽引與銅導槽組聯動控制進行展放和導嵌接觸導線，以確保接觸導線架設后平滑自然，不產生硬彎和損傷情況。⑥運營期間，加強線路巡視，在隧道滲水處及靠近隧道洞口剛柔過渡處，確保匯流排防護罩安裝穩固，避免在低溫情況下因滴漏水產生結冰而引發故障。

3 結語

綜上所述，通過對地鐵供電系統中剛性接觸網各種常見故障進行分析，對于造成故障因素有了較清楚的認識及了解，同時，針對相關故障問題提出了相應的防范措施。為了在今后能夠更好地防范地鐵供電系統剛性接觸網各種故障狀況的出現，還需廣大專業技術員積極投身于實踐探索當中，深入分析地鐵供電系統剛性接觸網各種常見故障誘發因素，把握源頭，制定切實有效的防范措施及處置方法，從根本上防范、解決地鐵供電系統剛性接觸網運行過程中出現的各種故障，為地鐵實現穩定安全運營提供良好的供電系統環境。