西安地鐵分段絕緣器運(yùn)行情況分析及改進(jìn)措施

于 勉，韓妮樂(lè)

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，陜西西安 710016）

0 引言

分段絕緣器在接觸網(wǎng)系統(tǒng)中是最大的集中荷載，在有限的空間內(nèi)集合接頭線夾、導(dǎo)流滑道和絕緣元件等剛性部件于一體，懸掛彈性不如柔性較大的線索結(jié)構(gòu)[1]。在地鐵中，分段絕緣器故障已成為影響行車的常見(jiàn)故障。在自然環(huán)境、行車速度、受電弓壓力、接觸網(wǎng)振動(dòng)和線路條件等因素的綜合作用下，西安地鐵?2?號(hào)線接觸網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)?8?年內(nèi)發(fā)生的所有重大故障都與分段絕緣器相關(guān)。因此，研究分段絕緣器的故障成因和改進(jìn)措施顯得非常重要。

1 分段絕緣器簡(jiǎn)介

分段絕緣器是實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)電氣分段但又不影響受電弓與接觸線正常滑行的一種電氣設(shè)備。西安地鐵目前在正線和車輛段使用的分段絕緣器均為浙江旺隆生產(chǎn)的非絕緣滑道式分段絕緣器。柔性分段絕緣器型號(hào)為?FDJYQ-CWL-1、FDJYQ-CWL-2，剛性分段絕緣器型號(hào)為?G-FD-CWL-1800，下文將對(duì)各典型運(yùn)行情況進(jìn)行分析。

2 分段絕緣器運(yùn)行情況分析及改進(jìn)措施

2.1 分段絕緣器與信號(hào)機(jī)位置不在同一垂直面

西安地鐵渭河車輛段與正線接觸網(wǎng)之間的分段絕緣器設(shè)置位置距出入段信號(hào)機(jī)約?230??m。在車輛段接觸網(wǎng)停電時(shí)，分段絕緣器和信號(hào)機(jī)之間的接觸網(wǎng)就會(huì)相應(yīng)停電，造成部分出入段線停電，影響正線范圍。同時(shí)，分段絕緣器和信號(hào)機(jī)之間接觸網(wǎng)屬于正線，不方便納入車輛段檢修中。

為解決這一問(wèn)題，應(yīng)將出入段線的分段絕緣器盡量靠近出入段信號(hào)機(jī)，且為了方便出入段信號(hào)機(jī)檢修，應(yīng)設(shè)在出入段信號(hào)機(jī)外側(cè)。同時(shí)，當(dāng)電客車停在信號(hào)機(jī)處等待進(jìn)入車輛段時(shí)，受電弓應(yīng)避開(kāi)分段絕緣器，防止電客車通過(guò)?2?個(gè)受電弓將正線接觸網(wǎng)的電誤帶入車輛段，確保停車取流時(shí)的運(yùn)行安全。目前，西安地鐵后續(xù)線路在設(shè)計(jì)時(shí)，都要求出入段處分段絕緣器設(shè)在出入段信號(hào)機(jī)以外?15??m?處。

2.2 曲線處分段絕緣器

分段絕緣器一般設(shè)置在渡線、折返線等特殊線路處[2]。由于線路、建筑結(jié)構(gòu)等影響，部分分段絕緣器位于鋼軌曲線。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于軌道超高等原因，檢修時(shí)很難將?4?個(gè)導(dǎo)流板的平面相對(duì)于軌平面平行。如圖?1?所示，曲線處分段絕緣器的調(diào)整只能保證A、B、C、D?中的?3?個(gè)滑板在一個(gè)平面，另一個(gè)滑板通常磨耗嚴(yán)重。

圖1 柔性分段絕緣器

該問(wèn)題加劇了受電弓與分段絕緣器的撞擊、離線和拉弧，不利于弓網(wǎng)運(yùn)行安全。因此，重點(diǎn)分段絕緣器應(yīng)盡量避免設(shè)置在曲線處，設(shè)計(jì)安裝時(shí)可在曲股轉(zhuǎn)入直線段后再設(shè)置分段。

2.3 變坡區(qū)段處分段絕緣器

在實(shí)際運(yùn)行檢修中，在坡度較大的位置設(shè)置分段絕緣器很難將?4?個(gè)導(dǎo)滑板的平面與軌平面相對(duì)平行[3]。地鐵出入段線和出入場(chǎng)線、正線變坡區(qū)段都有較大的坡度，例如西安地鐵?2?號(hào)線渭河車輛段出入段線處分段絕緣器處于坡度較大的地方，下坡方向的導(dǎo)流板磨耗非常明顯。經(jīng)分析，受電弓在通過(guò)變坡區(qū)段時(shí)，位置較低側(cè)的導(dǎo)流板更容易受到?jīng)_擊，導(dǎo)致離線、磨損，造成異常磨耗，甚至可能導(dǎo)致導(dǎo)滑板斷裂引發(fā)弓網(wǎng)事故。

因此，分段絕緣器應(yīng)盡量設(shè)在變坡結(jié)束后的第一個(gè)跨距。同時(shí)，由于在一個(gè)跨距中，接觸線呈現(xiàn)一個(gè)曲線形勢(shì)，分段絕緣器應(yīng)當(dāng)安裝在跨中，從而使分段絕緣器兩端受壓平衡，減少受電弓通過(guò)時(shí)發(fā)生的側(cè)磨、打弓、產(chǎn)生大電弧等現(xiàn)象。

2.4 絕緣棒碳粉磨痕

由于目前使用的受電弓碳滑板為石墨材質(zhì)，其在分段絕緣器上滑動(dòng)摩擦?xí)r，會(huì)在分段絕緣器上形成一層碳粉，致使絕緣元件的表面形成污穢層。在西安地鐵車輛段的分段絕緣器的絕緣棒上經(jīng)常會(huì)形成一層碳粉磨痕。

經(jīng)過(guò)分析研究，絕緣棒上附著碳粉后，在大霧雨雪天氣時(shí)，將大大降低絕緣棒的耐壓值[4]。在接觸網(wǎng)檢修中，分段絕緣器一側(cè)處于耐壓狀態(tài)，尤其在霧、雨、雪等惡劣天氣時(shí)，將極大地影響接觸網(wǎng)檢修作業(yè)人員的安全。因此在日常巡視中一定要加強(qiáng)對(duì)絕緣棒的檢查，如發(fā)現(xiàn)有碳粉磨痕，一定要及時(shí)進(jìn)行處理。

2.5 剛性分段絕緣器導(dǎo)滑板斷裂

西安地鐵正線所用的剛性分段絕緣器如圖?2?所示，其導(dǎo)滑板由?2?個(gè)短滑板和?2?個(gè)長(zhǎng)滑板組成[5]。由于剛性分段絕緣器的?1?個(gè)長(zhǎng)滑板斷裂，造成接觸網(wǎng)短時(shí)短路跳閘故障，并且導(dǎo)致列車無(wú)法正常通過(guò)分段所在的折返線，后續(xù)列車采用站前折返方式行車。

圖2 剛性分段絕緣器導(dǎo)滑板斷裂

如圖?2?所示，導(dǎo)滑板斷裂位置為滑板與分段基座固定螺栓的安裝孔處。由于長(zhǎng)滑板與匯流排在沿線路方向存在一個(gè)角度，當(dāng)受電弓從小頭向大頭滑動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)長(zhǎng)滑板產(chǎn)生向上頂起、向匯流排兩側(cè)擠壓的力。因此滑板固定螺栓的安裝孔處是整個(gè)滑板的薄弱環(huán)節(jié)。由于分段絕緣器具有雙向通過(guò)的功能，為了有效避免滑板薄弱處斷裂，應(yīng)使分段絕緣器的安裝方向滿足受電弓從分段大頭向小頭滑動(dòng)。

導(dǎo)流板導(dǎo)角為受電弓從接觸線過(guò)渡到分段絕緣器的始觸區(qū)。分段絕緣器因本身質(zhì)量太大，易形成較嚴(yán)重的硬點(diǎn)。當(dāng)受電弓由接觸線過(guò)渡至分段絕緣器的瞬間，會(huì)對(duì)導(dǎo)流板轉(zhuǎn)角處施加較大的水平撞擊作用力，垂直方向上受電弓由于自身的彈力，對(duì)導(dǎo)流板施加一個(gè)垂直方向的接觸壓力。導(dǎo)流板在這兩種合力的作用下，在一定的循環(huán)次數(shù)后出現(xiàn)裂紋或折斷。在檢修過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)角處的觀察，當(dāng)其發(fā)生異常磨耗時(shí)，要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使其與相鄰的導(dǎo)流板保持在一個(gè)平面上。

2.6 剛性分段絕緣器短滑板從貫通式螺栓脫落

剛性分段絕緣器的兩塊短導(dǎo)滑板連接在一根貫通式螺栓的兩側(cè)，兩端再通過(guò)螺母進(jìn)行緊固。如圖?3?所示，在地鐵實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)生過(guò)因一側(cè)螺栓外露過(guò)多，導(dǎo)致另一側(cè)螺母絲未完全扣在螺栓上，最終在行車振動(dòng)的作用下，螺母因緊固力不夠而脫落，該側(cè)導(dǎo)流板隨之脫落而引發(fā)接觸網(wǎng)跳閘事故，該故障直接導(dǎo)致列車中斷行車[6]。

圖3 剛性分段絕緣器滑板從貫通式螺栓松脫

在地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，部分檢修人員因?qū)ζ錂z修特點(diǎn)不熟悉或責(zé)任心不足，在對(duì)分段絕緣器導(dǎo)滑板進(jìn)行調(diào)整后，不注意貫通式螺栓的緊固。因此在檢修中，針對(duì)此類貫通式螺栓要注意調(diào)整，使兩端外漏長(zhǎng)度基本相同，并且應(yīng)以螺母絲全部緊固入螺栓為標(biāo)準(zhǔn)，確保兩側(cè)螺母具備足夠的緊固力矩。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)西安地鐵運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的分段絕緣器設(shè)計(jì)位置不合理及運(yùn)行中出現(xiàn)的絕緣棒碳粉磨痕、調(diào)節(jié)螺桿、導(dǎo)流板等故障原因進(jìn)行了深入分析，并對(duì)分段絕緣器的設(shè)計(jì)位置、安裝方法、檢修要點(diǎn)等提出了改進(jìn)措施。作為地鐵運(yùn)營(yíng)安全的重點(diǎn)，分段絕緣器一旦發(fā)生事故將直接中斷行車，因此只有在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)各個(gè)階段重點(diǎn)卡控，才能保障分段絕緣器運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)良，為地鐵安全行車提供堅(jiān)實(shí)保障。

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