地鐵接觸網(wǎng)常見故障的探討

陳旭日

摘 要：地鐵接觸網(wǎng)是電力牽引的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著不間斷地向沿線運(yùn)行中的電力機(jī)車輸送電能的重要任務(wù)。接觸網(wǎng)無備用，運(yùn)行要求苛刻，容易發(fā)生故障，直接影響牽引供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)中斷列車行車。地鐵接觸網(wǎng)分為柔性接觸網(wǎng)和剛性接觸網(wǎng)兩種，在使用過程中 會(huì)產(chǎn)生不同的故障問題，而針對(duì)問題的不同必須采用不同的對(duì)策方式進(jìn)行規(guī)避。

關(guān)鍵詞：地鐵；柔性接觸網(wǎng)；剛性接觸網(wǎng)

地鐵供電系統(tǒng)就是為地鐵的運(yùn)行，提供實(shí)時(shí)電力的供電系統(tǒng)，對(duì)于地鐵運(yùn)作有著極其重大的作用。地鐵一般采用直流牽引供電，直流牽引供電又可以分為有接觸軌和架空接觸網(wǎng)兩種最基本方式。架空接觸網(wǎng)也可以分為剛性懸掛和柔性懸掛兩種，其優(yōu)點(diǎn)為：電壓較高；適應(yīng)于大運(yùn)量系統(tǒng)供電；車輛可隨時(shí)脫離電源；安全性較好等。但接觸網(wǎng)對(duì)凈空要求較高，工程量及花費(fèi)較大，容易出現(xiàn)故障需要經(jīng)常調(diào)整、維修。本文分將分別對(duì)剛性和柔性接觸網(wǎng)常見的故障進(jìn)行分析。

一、剛性接觸網(wǎng)常見故障分析及處理措施

剛性接觸網(wǎng)以其結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)，運(yùn)營可靠性高等良好性能被全國各大城市廣泛使用，但隨著運(yùn)營時(shí)間的延長，剛性接觸網(wǎng)的問題也逐漸顯現(xiàn)出來，例如常見的故障問題有部件松動(dòng)或脫落；接觸線磨耗嚴(yán)重等。此類問題會(huì)給地鐵列車正常運(yùn)行造成影響，使地鐵運(yùn)行具有一定的安全隱患。

（一）絕緣子異常破損或螺栓松動(dòng)

剛性懸掛各零配件間都是通過螺栓連接的，施工時(shí)若未使用力矩扳手或使用不合格的力矩扳手緊固，緊固力未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，剛性懸掛本身的剛性缺少緩沖，長期運(yùn)行過程中在受電弓水平、垂直加速矢量力作用下的振動(dòng)疲勞，導(dǎo)致部件變形、螺栓松動(dòng)甚至脫落。再有施工絕緣子表面污染嚴(yán)重、運(yùn)營維護(hù)周期太長絕緣子表面臟污或絕緣子的絕緣強(qiáng)度或材質(zhì)不能適應(yīng)周圍環(huán)境導(dǎo)致定位絕緣子閃烙放電乃至擊穿。

首先要研究如何緩解和釋放剛性接觸懸掛的振動(dòng)能量，以保證懸掛結(jié)構(gòu)部件的穩(wěn)定性，如何減少零部件的數(shù)量，減少連接點(diǎn)，以減少故障發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié)，或?qū) 頭螺栓和連接部件進(jìn)行技術(shù)改造，使其在保證原有功能的基礎(chǔ)上不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)和松動(dòng)。其次要加強(qiáng)清掃工作，對(duì)環(huán)境惡劣區(qū)段采用抗污性能強(qiáng)的硅橡膠絕緣子。對(duì)特殊區(qū)段絕緣體重點(diǎn)清掃。加強(qiáng)對(duì)上跨建筑物上的清理工作，以防不測。

（二）接觸線異常磨耗嚴(yán)重

剛性接觸懸掛部分區(qū)段和部位磨耗為最嚴(yán)重的部位，最嚴(yán)重的區(qū)段在運(yùn)營三年后受電弓已經(jīng)能夠接觸到匯流排。一種是絕緣錨段關(guān)節(jié)的磨耗，當(dāng)牽引所的絕緣錨段關(guān)節(jié)處于列車加速區(qū)段時(shí)，磨耗更為明顯；一種是特殊線路區(qū)段磨耗，曲線段較直線段磨耗大，減振道床比整體道床磨耗情況嚴(yán)重，坡道較直線平道磨耗大，另一種是匯流排中間接頭處磨耗嚴(yán)重。

規(guī)避以上磨損的措施必須從接觸網(wǎng)的源頭進(jìn)行防范，即在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)必須將絕緣錨段關(guān)節(jié)設(shè)在列車惰行減速區(qū)，在減震道床區(qū)段盡量減少線路曲線設(shè)計(jì)。要降低匯流排中間接頭處的磨耗，除在檢修時(shí)加強(qiáng)對(duì)螺栓的禁固外可研究改良中間接頭和緊固元件工藝，使其性能更加穩(wěn)定。剛?cè)徇^渡處的連接電纜不應(yīng)產(chǎn)生過大應(yīng)力，電纜剝離電纜皮可多點(diǎn)或者采用可替代的軟銅線代替；盡量設(shè)置關(guān)節(jié)式剛?cè)徇^渡；增加剛?cè)徇^渡的長度；中間接頭處增加冗余措施，如使用弓形腕臂進(jìn)行加裝定位。

二、柔性接觸網(wǎng)常見故障分析及處理措施

（一）電氣聯(lián)結(jié)方面

電氣控制系統(tǒng)是地鐵重要組成部分， 它對(duì)地鐵是否安全運(yùn)行起著決定性的作用。電氣聯(lián)結(jié)線夾發(fā)熱、線索從電氣接續(xù)部分?jǐn)喙苫驍嚅_、設(shè)備線夾、接頭線夾、鋼軌連接處燒傷、軟橫跨環(huán)流造成承力索懸吊滑輪處或定位器根部定位鉤處燒傷等是其最為常見的故障。

此類故障產(chǎn)生的原因一般為以下幾個(gè)方面：

1、在驗(yàn)收和運(yùn)營維護(hù)過程中對(duì)電氣接續(xù)部分檢查、驗(yàn)收不到位，導(dǎo)致電聯(lián)結(jié)線夾螺栓發(fā)生松動(dòng)，電阻增加引發(fā)發(fā)熱、燒傷、熔斷問題的發(fā)生。

2、對(duì)不同懸掛間非穩(wěn)定性接觸的部分進(jìn)行調(diào)整不到位，對(duì)無法調(diào)整的部分沒有及時(shí)加裝絕緣防護(hù)裝置，在動(dòng)態(tài)情況下不能保持可靠的安全距離。導(dǎo)致線索間放電、燒傷。

3、股道電聯(lián)結(jié)設(shè)置位置或數(shù)量不合理，使股道間接觸懸掛在機(jī)車取流的情況下產(chǎn)生較大的壓差，接觸懸掛在軟橫跨上產(chǎn)生環(huán)流，從而在懸吊滑輪或定位器根部等電氣薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生拉放電燒傷部件現(xiàn)象。

（二）空間結(jié)構(gòu)尺寸方面

由于施工或設(shè)計(jì)原因，接觸網(wǎng)個(gè)別部位在結(jié)構(gòu)上不合理，接觸懸掛的熱脹冷縮的特性導(dǎo)致溫度發(fā)生變化時(shí)使線索馳度相應(yīng)發(fā)生變化。惡劣的自然環(huán)境也也導(dǎo)致接觸網(wǎng)支柱及接觸懸掛參數(shù)的變化，由于由于柔性接觸網(wǎng)露天設(shè)置，如在大雨雪、大風(fēng)天氣時(shí)會(huì)造成接觸網(wǎng)參數(shù)發(fā)生波動(dòng)。

針對(duì)空間結(jié)構(gòu)尺寸方面的故障，首先要做好接觸網(wǎng)檢測工作，嚴(yán)格按照測量、巡視周期對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測，掌握部件、設(shè)備技術(shù)狀態(tài)，由此獲得接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)和弓網(wǎng)相互作用的動(dòng)態(tài)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。其次是嚴(yán)把工程驗(yàn)收關(guān)口，嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收流程，對(duì)接觸網(wǎng)各部分參數(shù)、各個(gè)部位螺栓安裝的力矩及狀態(tài)、螺母、墊片等均要求嚴(yán)格把關(guān)，防止不良品投入運(yùn)行。提高設(shè)備的抗溫變性，保證設(shè)備不因高低溫度變化導(dǎo)致接觸網(wǎng)參數(shù)發(fā)生變化，另外為抗拒不可預(yù)測的自然災(zāi)害，需要給提前設(shè)置防護(hù)措施，例如修建支柱護(hù)坡等。

（三）絕緣方面故障

絕緣故障產(chǎn)生的原因主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：絕緣子潔凈度差，清掃不及時(shí)，表面覆蓋了導(dǎo)電介質(zhì)、絕緣子的材質(zhì)、強(qiáng)度差，不能適應(yīng)使用環(huán)境、容易發(fā)生電擊故障、接觸網(wǎng)帶電部分抗溫變能力差，安全距離容易發(fā)生變化，導(dǎo)致放電跳閘故障等，以上因素的防范必須從根本上進(jìn)行規(guī)避，日常加強(qiáng)絕緣子的保潔清掃維護(hù)、材料采用抗污能力強(qiáng)、抗擊鳥糞等化學(xué)成分腐蝕的高強(qiáng)材料，對(duì)接觸網(wǎng)線索的調(diào)整要考慮其溫度變化的影響，保證在溫度變化時(shí)帶電部分距接地體保持足夠的安全距離。

三、結(jié)束語

剛性、柔性接觸網(wǎng)是地鐵供電系統(tǒng)中重要的組成部分，其質(zhì)量與性能直接關(guān)系著列車運(yùn)行質(zhì)量與安全。在接觸網(wǎng)運(yùn)營維護(hù)過程是否能夠真正解決問題，還需要積極開展相關(guān)技術(shù)改造研究和實(shí)驗(yàn)，對(duì)提出的解決方案加以驗(yàn)證，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)踐中解決已經(jīng)出現(xiàn)的問題，并對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)防范。