地鐵接觸網的常見故障及應對策略

謝健慧

（上海地鐵維護保障有限公司供電分公司，上海，200031）

0 引言

地鐵是城市公共交通中的主要構成部分，地鐵軌道交通相對安全、運行平穩、便利性較高，成為人們出行的首選公共交通工具。地鐵接觸網出現故障導致地鐵運行受到制約，將會對軌道交通的運行安全產生不利影響。

1 地鐵接觸網系統的結構特點

地鐵接觸網的運行環境相對而言比較復雜，對于設備的可靠性要求比較嚴格，研究接觸網的結構以及特征，可以為技術人員辨別接觸網存在的故障提供判斷依據。從狹義角度分析，接觸網即是架空接觸網，從廣義角度分析，接觸網還涵蓋了接觸軌。

柔性接觸網主要是由接觸懸掛裝置、支持裝置、定位裝置、支柱等共同構成的，根據柔性接觸網的結構形式，可將其劃分為有承力索的鏈形懸掛接觸網和無承力索的簡單懸掛接觸網。鏈型懸掛又可以被劃分成簡單的鏈型懸掛接觸網以及彈性鏈型懸掛接觸網，有全補償接觸網、半補償接觸網和無補償接觸網三種類型，地鐵通常會使用全補償型簡單鏈型懸掛接觸網。

剛性接觸網主要可以被分為“T”型接觸網和“H”型接觸網兩種類型，現如今“H”型剛性懸掛接觸網應用的比較廣泛。剛性接觸網主要是使用匯流排替代了柔性接觸網使用的承力索以及吊弦裝置，運用自身的彈性夾持住接觸線。剛性接觸網具備結構比較緊湊、占用凈空間較小、維護起來相對方便等特征。

2 地鐵接觸網系統常見故障分析

地鐵接觸網系統常見故障包括柔性接觸網的常見故障和剛性接觸網的常見故障，柔性接觸網的常見故障又包括接觸懸掛失效、定位裝置失效、支持裝置和支柱失效，剛性接觸網的常見故障涵蓋了接觸線脫槽和異常磨耗、絕緣子出現故障、T型頭螺栓和中間接頭連接螺栓出現滑牙故障。

表1 接觸網系統常見故障分析

2.1 地鐵柔性接觸網的常見故障

2.1.1 接觸懸掛失效

接觸懸掛失效主要體現在承力索、接觸線、吊弦出現被燒斷和被拉斷，造成線索被燒斷的原因主要包括電連接的狀態不佳、接觸網出現了金屬性短路、地鐵隧道內存在滲水問題造成短路等，致使線索被拉斷的主要原因涵蓋了線索相互摩擦、補償裝置出現卡滯問題、線索在散股后出現受力不均勻的問題、固定線夾出現松脫問題等。在地鐵運行過程中，出現線索斷股問題、異常磨耗現象、隧道n型吊弦造成斷裂等問題也是比較常見的，導致這些問題的原因是地鐵接觸網已經臨近使用期限。

2.1.2 定位裝置失效

地鐵接觸網的定位裝置失效主要體現在定位管出現脫落問題、定位線夾出現開裂狀況、定位環發生漸裂、定位器出現脫落等方面。導致定位裝置出現故障的直接原因是螺栓已經松動、定位裝置被電氣燒傷、定位狀態不佳等。在地鐵正常運行過程中，定位管鉤頭出現變形、定位管發生偏移等問題也會造成地鐵接觸網的定位裝置失效。

2.1.3 支持裝置失效

支持裝置失效表現為接觸網絕緣子出現斷裂或被擊穿的現象，導致接觸網絕緣子出現斷裂的原因是絕緣子本身的質量問題及絕緣子老化，出現絕緣子被擊穿的現象是因為絕緣子本身材質和天氣因素的影響，例如：雷雨天氣或霧霾比較嚴重時，容易導致絕緣子出現被擊穿或污閃現象的出現。除此之外，地鐵接觸網支持裝置失效的常見故障還有絕緣子出現閃絡現象、腕臂存在偏移問題。

2.1.4 支柱的失效

地鐵接觸網出現支柱失效的直接表現形式是接觸網支柱出現斷裂或者支柱出現傾斜，通常是因為自然災害因素或是異物入侵導致的。除了上述故障以外，地鐵接觸網也會因為轉換柱各個支線索在受力上不均勻導致支柱出現輕微扭轉問題。

2.2 剛性接觸網常見故障

2.2.1 接觸線脫槽和異常磨耗

導致接觸線出現脫槽問題的主要原因，是因為在接觸網安裝的過程中接觸線存在硬彎現象，致使匯流排的卡槽內部具有一些異物，還可能是因為地鐵在運營管理的過程中，隧道相對比較潮濕，造成匯流排的卡槽內部出現水垢，匯流排因受到熱脹冷縮影響以及接受了來自于受電弓的縱向沖擊力造成脫槽。致使接觸線出現異常磨耗的主要原因，包括了因施工建設不合理出現硬點、受電弓滑板的工作界面出現不規則問題等，如果情況嚴重，還可能在接觸線上出現一些麻點或者硬點等。

2.2.2 絕緣子出現故障

剛性接觸網的絕緣子出現故障，在正常運行的過程中，會承受匯流排、接觸線等產生的垂向載荷力和弓網產生的沖擊性振動，在長期進行沖擊振動的情況下，絕緣子通常會因為連接螺栓出現松動導致脫落。絕緣子出現脫落問題的主要原因是絕緣子和定位線夾出現脫落現象、絕緣子和定位槽鋼出現脫落故障。與此同時，在相對比較潮濕的污染環境和直流電壓下的接觸網絕緣子，容易出現因電流泄漏造成電解腐蝕問題，會造成絕緣子的金屬桿存在膨脹問題，以至于瓷件出現脹裂、損壞等不良現象。

2.2.3 T型頭螺栓和中間接頭連接螺栓出現滑牙故障

T型頭螺栓主要是被運用在連接剛性懸掛和底座槽鋼裝置，在長期的振動影響下容易出現偏轉，如果相關技術人員并未及時修正已經具有偏轉的角度，將會造成螺栓出現脫落問題。T型頭螺栓的偏轉方向距離底座槽鋼的縫隙越近，越容易造成T型頭螺栓出現脫落現象。中間接頭是存在于匯流排、匯流排終端、剛柔過渡元件之間進行機械和電氣連接的元件。在長期處于振動的作用之下，中間接頭的連接螺栓比較容易發生滑牙問題，將會造成螺栓容易出現松動、脫落問題，最終在匯流排等裝置的對接終端容易產生硬點。

圖1 剛性接觸網定位圖

圖2 剛性接觸網截面示意圖

3 地鐵接觸網常見故障應對策略

3.1 地鐵柔性接觸網故障應對策略

對于接觸懸掛失效問題而言，接觸線、承力索和吊弦裝置出現失效問題，均屬于接觸網顯性故障，會直接影響接觸線的導高值以及拉出值。接觸線是易磨耗元件，在接觸網全使用期限之內，相關技術人員需要對其定期開展使用狀態的監測工作，并可依照線索的殘值定期進行裝置的檢修和及時更換，技術人員可以僅對地鐵接觸網中的磨耗超限裝置進行及時替換。盡管承力索具有的表現力相對較好，但是檢測人員也需定期對其進行狀態監測，并結合線索的斷股狀況定期進行線索修補或者及時更換。對于吊弦而言，技術人員主要需要進行吊弦的預防性檢修，定期進行狀態檢測，從而確定吊弦結構高度的正常區間。

為了解決定位裝置出現的失效故障，檢修人員應該對定位管以及定位器等鋼管結構使用定期狀態檢測的形式，及時對設備出現的異常狀況進行檢測，從而確保定位裝置的導高拉出值等有關參數處于正常范圍內。檢修人員還需要定期進行連接部件的更換，并將其應用在地鐵的日常維護管理中，在一定程度上可以降低地鐵接觸網出現故障的概率。

對于支持裝置而言，絕緣子具備的性能主要取決于絕緣子中絕緣材料的各種特性，地鐵檢修人員可以使用故障預防性維修和運行狀態監測等方式進行檢修。復合絕緣子的實際使用年限與絕緣子設計人員設計的預期使用壽命有關，技術人員需要在絕緣子臨近預期使用壽命時，即進行絕緣子的提前更換。對于瓷絕緣子來說，技術人員在進行絕緣子定期更換以外，還需要進行定期的狀態檢查工作和清潔工作。

為了解決地鐵支柱出現的失效問題，技術人員需要將可靠性作為維修的基本原則。因為支柱出現的故障歸屬于接觸網顯性故障，發生故障的概率相對較低，出現故障的后果一般比較嚴重，因此相關技術人員應該定期進行故障預防性維修，或是對柔性接觸網的支柱使用運行狀態維修的方式。如果導致出現故障的主要原因是施工設計過程出現不合理的問題，且故障影響比較嚴重，施工企業可能需要重新進行地鐵工程施工設計。

3.2 地鐵剛性接觸網故障應對策略

為了解決剛性接觸網出現的脫槽和異常磨耗問題，設計人員需要在設計階段即進行充分考慮，防止接觸網的特殊點出現重疊、避免剛性接觸網減振床道與曲線線路設計在一起。與此同時，設計人員需要盡可能削弱曲線線路的復雜設計，可將絕緣錨段的關節設計在地鐵軌道列車的惰性減速區域，在進行地鐵施工的過程中，施工企業需要提升對工程整體施工質量的監管力度。

為了處理好絕緣子產生的故障問題，技術人員應該全面考慮接觸網匯流排以及定位線夾之間的平衡過渡裝置，提升對其的巡查頻率，定期檢測匯流排的運行狀態。特別是對處于關節處以及隧道內剛柔接觸網過渡段的絕緣子，技術人員應該及時對傾斜角度較大的絕緣子開展緊固調整操作。

在處理T型頭螺栓的旋轉故障，常見的處理對策即是縮減螺栓檢修周期從而確定螺栓處于緊密狀態。中間接頭連接的螺栓出現滑牙型故障，最佳的處理方式即是及時的更換中間接頭。技術人員可以選用一些硬度較大，耐磨性能較好、性價比較高的中間接頭，或是改良螺栓連接技術，分散中間接頭螺栓的受力情況，避免螺栓受到損壞。

3.3 地鐵運行期間的檢查方案設定

在地鐵正式投入運行之后，應該有針對性的設計一些接觸網的專業檢查方案，從而保證地鐵在正常運行過程中，出現的故障問題均可以獲得及時、有效的解決。在地鐵正常運行的過程中出現故障時，檢修人員需要先對列車的零部件進行較為全面的檢修，對于存在故障導致脫落的零部件，及時的進行更換。

在地鐵接觸網進行設備優化調整的過程中，技術人員需要嚴格依照行業的相關標準，確定設備是否因為溫度變動出現卡滯問題、過緊現象、過松現象。為了解決地鐵接觸網出現的變形問題，技術人員需要對地鐵列車空間的內部構造進行全方位分析，了解接觸網相關參數出現變化的原因，并結合實際情況設計一個有針對性的設備檢查方案。

4 結論

地鐵接觸網在地鐵運行中的常見故障和應對對策可知，接觸網保持良好的狀態對保證地鐵線路運營安全具有非常重要的作用。綜上所述，在地鐵接觸網的實際運行管理過程中，應該使用一些狀態檢測裝置，強化地鐵接觸網的故障預防檢修和運行狀態維修，使用這些方式可以在一定程度上提升接觸網具有的安全性，有助于提升地鐵的運營安全。