地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網(wǎng)常見故障研究

劉二江

（西安市軌道交通集團(tuán)有限公司建設(shè)分公司，陜西 西安 710018）

在架空式接觸網(wǎng)當(dāng)中，剛性接觸網(wǎng)懸掛方式屬于其中一個(gè)重要的懸掛方式。因剛性接觸網(wǎng)自身具備著優(yōu)良的使用性能,以及其便捷化運(yùn)維的特點(diǎn)、簡(jiǎn)單化的結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)，目前被廣泛運(yùn)用在各大城市地鐵中。然而，隨著剛性接觸網(wǎng)懸掛方式應(yīng)用的日益廣泛，累計(jì)運(yùn)營(yíng)時(shí)間持續(xù)增長(zhǎng)，各種故障問題也逐漸暴露出來，因接觸網(wǎng)與地鐵列車運(yùn)行直接相關(guān)，故剛性懸掛接觸網(wǎng)存在的問題對(duì)地鐵正常的營(yíng)運(yùn)產(chǎn)生影響較大。深入研究地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網(wǎng)懸掛方式的各種常見故障及其相關(guān)防范措施，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義及價(jià)值。

1 常見故障問題

1.1 螺紋滑牙與螺栓松動(dòng)故障問題

螺紋滑牙，此問題主要集中出現(xiàn)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(yùn)行過程中接觸懸掛各部位受到振動(dòng)，且此振動(dòng)處于不間斷狀態(tài)，加之地鐵運(yùn)營(yíng)列車開行時(shí)間間隔較短、車流密度較大的特點(diǎn)，振動(dòng)產(chǎn)生的能量持續(xù)疊加，隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的累積，在連接相對(duì)薄弱的中間接頭部位會(huì)出現(xiàn)螺紋滑牙故障問題；螺栓松動(dòng)，此故障問題多發(fā)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(zhǎng)期運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)直接作用于起連接作用的T型頭螺栓，長(zhǎng)期受力會(huì)造成螺栓偏轉(zhuǎn)情況出現(xiàn)，隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間及力的不斷積累，T型頭螺栓將會(huì)逐漸出現(xiàn)松動(dòng)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?cè)徇^度等位置。剛?cè)徇^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(dǎo)致磨耗異常情況出現(xiàn)；剛性接頭位置磨耗異常故障的出現(xiàn)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(guān)節(jié)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(wǎng)的布置位置等薄弱環(huán)節(jié)。

1.3 接觸線及匯流排的結(jié)合位置脫槽故障問題

接觸線脫槽故障的發(fā)生不是單一因素造成的，往往是多個(gè)環(huán)節(jié)的施工安裝誤差及問題累計(jì)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(duì)接安裝時(shí)、接縫調(diào)整時(shí)金屬器件敲擊造成的不平整，接觸網(wǎng)架設(shè)過程中產(chǎn)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(yùn)營(yíng)過程中隨著時(shí)間的累積而發(fā)生。

1.4 錨段關(guān)節(jié)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(fā)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(jìn)過程中產(chǎn)生的向上壓力和順線路產(chǎn)生的滑移力，由受力因素及受隧道送排風(fēng)等各方面因素所致。因此，在匯流排安裝時(shí)要特別注意定位線夾與匯流排結(jié)合處的平滑過渡，并應(yīng)在施工時(shí)重點(diǎn)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(shí)，還需充分考慮到匯流排因熱脹冷縮而產(chǎn)生移動(dòng)造成的影響因素。

匯流排所在定位點(diǎn)的絕緣子破損、臟污，大部分情況是由于施工時(shí)未進(jìn)行覆蓋保護(hù)以及隧道沖洗時(shí)產(chǎn)生的粉塵造成。若絕緣子過度臟污或上方長(zhǎng)期存在滴漏水，會(huì)造成絕緣子爬電距離不足，進(jìn)而降低絕緣子的絕緣性能，極有可能導(dǎo)致絕緣子被擊穿，從而發(fā)生故障。匯流排所在定位點(diǎn)的絕緣子還存在脫落風(fēng)險(xiǎn)，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(dǎo)致問題發(fā)生的主要因素是因?yàn)榻^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(yùn)行所產(chǎn)生的振動(dòng)，以至于持續(xù)遭到?jīng)_擊后，有較大的振動(dòng)產(chǎn)生，振動(dòng)積累造成松動(dòng)最終引發(fā)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(fā)因素相對(duì)較多，主要存在于錨段關(guān)節(jié)處接觸線的等高點(diǎn)調(diào)整不到位、線岔安裝調(diào)整不到位、分段絕緣器兩側(cè)調(diào)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(nèi)，只有在懸掛調(diào)整時(shí)確保導(dǎo)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(tài)良好。但是，在實(shí)際施工過程中，單錨段內(nèi)匯流排不是一個(gè)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(zhǎng)度的影響，需要施工時(shí)盡可能保證每跨長(zhǎng)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(dòng)時(shí)需要較大瞬時(shí)電流，取流時(shí)載流量不足也可能導(dǎo)致弓網(wǎng)之間產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。

引發(fā)拉弧故障問題主要因素包括：①地鐵運(yùn)行時(shí)輪軌、弓網(wǎng)均會(huì)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(tài)，促使拉弧故障問題出現(xiàn)；②接觸線未完全入槽，或者是接觸懸掛調(diào)整不到位等，導(dǎo)致列車通過錨段關(guān)節(jié)、分段絕緣器及線岔等位置時(shí)，受電弓位置出現(xiàn)拉弧問題；③載流量不足，導(dǎo)致電客車啟動(dòng)時(shí)，弓網(wǎng)之間產(chǎn)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(dòng)故障方面

現(xiàn)階段，在T型頭螺栓松動(dòng)問題處理方面仍未研究出有較高可行性及有效的技術(shù)防范措施或者手段。一般通過加強(qiáng)日常檢修排查力度，加強(qiáng)巡視，發(fā)現(xiàn)存在松動(dòng)情況，及時(shí)進(jìn)行緊固。也可在正式接觸懸掛完成后，在螺栓上涂刷緊固標(biāo)記，用以及時(shí)發(fā)現(xiàn)螺栓松動(dòng)情況，及時(shí)處理，提前消除因螺栓松動(dòng)造成的隱患。同時(shí)可通過增加彈性墊圈，采用帶有插銷的螺栓、減少零件數(shù)量等措施，防范螺栓松動(dòng)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(yīng)從材料選用上進(jìn)行合理選擇，合理選擇中間接頭材料，合理設(shè)置連接方式，分散螺紋受力，降低故障發(fā)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(yīng)從設(shè)計(jì)階段和施工階段綜合考慮。①出站加速段、變坡點(diǎn)、減振道床及錨段關(guān)節(jié)處為剛性接觸網(wǎng)受流的薄弱位置，在這些薄弱環(huán)節(jié)采用彈性定位線夾，增加剛性接觸網(wǎng)的彈性，避免硬點(diǎn)的形成，從而降低磨耗；②一個(gè)錨段或兩個(gè)錨段為一個(gè)完整周期，錨段內(nèi)的直線區(qū)段斜率保持固定不變，增加弓網(wǎng)磨耗的均勻性；將最大拉出值由固定值調(diào)整為一個(gè)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(wǎng)布置于正線線路中心的同一側(cè)，降低對(duì)受電弓不均勻振動(dòng)的影響，改進(jìn)道岔處弓網(wǎng)受流條件，改善弓網(wǎng)磨耗；④嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行施工，確保各參數(shù)施工調(diào)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(qiáng)熱脹冷縮性能的匯流排，在匯流排施工時(shí)，施工人員對(duì)匯流排與定位線夾連接處進(jìn)行深層清理，確保連接位置清潔，防止卡滯，進(jìn)而確保匯流排與定位線夾處于同一平面，避免故障發(fā)生；②對(duì)于污染較為嚴(yán)重的區(qū)域加強(qiáng)清掃處理；對(duì)地鐵周邊情況做好日常檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響接觸網(wǎng)供電穩(wěn)定與安全的各種潛在因素，并及時(shí)處理，消除各種潛在安全隱患；③在出站加速段、變坡點(diǎn)、減振道床及錨段關(guān)節(jié)處使用彈性定位線夾，增加剛性接觸網(wǎng)的彈性。④匯流排安裝時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)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(yīng)小于1.0mm。匯流排中軸線應(yīng)垂直于所在處的軌頂平面，偏斜不應(yīng)大于1°。⑤剛性接觸線架設(shè)時(shí)采用架線小車導(dǎo)入安裝方法，利用架線小車牽引與銅導(dǎo)槽組聯(lián)動(dòng)控制進(jìn)行展放和導(dǎo)嵌接觸導(dǎo)線，以確保接觸導(dǎo)線架設(shè)后平滑自然，不產(chǎn)生硬彎和損傷情況。⑥運(yùn)營(yíng)期間，加強(qiáng)線路巡視，在隧道滲水處及靠近隧道洞口剛?cè)徇^渡處，確保匯流排防護(hù)罩安裝穩(wěn)固，避免在低溫情況下因滴漏水產(chǎn)生結(jié)冰而引發(fā)故障。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過對(duì)地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網(wǎng)各種常見故障進(jìn)行分析，對(duì)于造成故障因素有了較清楚的認(rèn)識(shí)及了解，同時(shí)，針對(duì)相關(guān)故障問題提出了相應(yīng)的防范措施。為了在今后能夠更好地防范地鐵供電系統(tǒng)剛性接觸網(wǎng)各種故障狀況的出現(xiàn)，還需廣大專業(yè)技術(shù)員積極投身于實(shí)踐探索當(dāng)中，深入分析地鐵供電系統(tǒng)剛性接觸網(wǎng)各種常見故障誘發(fā)因素，把握源頭，制定切實(shí)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(tǒng)剛性接觸網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種故障，為地鐵實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全運(yùn)營(yíng)提供良好的供電系統(tǒng)環(huán)境。