探討降低地鐵剛性接觸網(wǎng)故障率的有效途徑

（成都地鐵運(yùn)營有限公司維保分公司，四川 成都 610000）

剛性接觸網(wǎng)是地鐵電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重要部分，也是地鐵電能安全穩(wěn)定輸送的保證。剛性接觸網(wǎng)并沒有備用系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障，就需要及時(shí)停靠列車進(jìn)行檢修，從而造成旅客滯留、調(diào)度困難等問題，給交通帶來巨大壓力。那么，如何才能有效地降低剛性接觸網(wǎng)故障率呢？

1 地鐵剛性接觸網(wǎng)的常見故障及其原因分析

1.1 零部件松動(dòng)

地鐵剛性接觸網(wǎng)零部件的數(shù)量較多，與受電弓直接接觸，會(huì)受到摩擦力的影響；在地鐵運(yùn)行過程，這些零部件長期處于振動(dòng)狀態(tài)，長此以往，便會(huì)發(fā)生零部件松動(dòng)障礙。并且接觸網(wǎng)設(shè)備在受電以后，受地鐵運(yùn)營時(shí)間的影響，對(duì)零部件的檢查和維修都是按周期性開展的。因此，一旦剛性接觸網(wǎng)發(fā)生零部件松動(dòng)障礙，便會(huì)直接影響到地鐵的穩(wěn)定供電和安全運(yùn)行。

造成零部件松動(dòng)故障的原因主要有四個(gè)方面：第一，初始松動(dòng)。螺栓在安裝完成以后，各個(gè)接觸面由于種種因素的影響，比如形狀、波紋等，在受到外力的影響以后會(huì)產(chǎn)生變形；第二，支承面壓陷引起的松動(dòng)。[1]螺母支承面接觸壓強(qiáng)加大，會(huì)產(chǎn)生一些環(huán)狀壓痕，在地鐵運(yùn)行過程中，便會(huì)導(dǎo)致螺栓緊固軸力的下降；第三，軸向力影響下螺母自動(dòng)回轉(zhuǎn)引起松動(dòng)。如果螺栓承受軸向拉壓載荷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的相對(duì)滑動(dòng)；但是如果螺栓反復(fù)承受波動(dòng)軸向力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生切向滑動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致零部件松動(dòng)障礙；第四，螺母在受到橫向變載、振動(dòng)和沖擊等因素的影響后，會(huì)發(fā)生自動(dòng)回轉(zhuǎn)，進(jìn)而引起松動(dòng)。

1.2 接觸線磨耗嚴(yán)重

采用剛性接觸網(wǎng)供電，部分區(qū)段的接觸線會(huì)發(fā)生磨耗不均勻、磨耗比較快、電弧燒傷等情況。接觸線的磨耗嚴(yán)重，一方面會(huì)導(dǎo)致弓網(wǎng)配合關(guān)系變差，發(fā)生弓網(wǎng)離線、產(chǎn)生電火花、燃弧等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響弓網(wǎng)設(shè)備和取流質(zhì)量；另一方面還會(huì)降低接觸線的使用壽命，并且一旦錨段的某一點(diǎn)或者是某一區(qū)段發(fā)生異常磨耗，就需要對(duì)整個(gè)錨段的接觸線進(jìn)行更換。[2]

剛性接觸網(wǎng)發(fā)生接觸線磨耗嚴(yán)重主要有三個(gè)原因：一是機(jī)械磨損，指的是由摩擦力影響產(chǎn)生的磨損，包括黏著磨損、硬粒磨損以及永久性磨損；二是電氣磨損，在電流的作用下會(huì)加速碳滑板和接觸線的磨耗，發(fā)生電離子轉(zhuǎn)移；電弧侵蝕接觸材料會(huì)引起電弧熔損；三是化學(xué)磨損，在天氣影響下接觸線會(huì)產(chǎn)生溶解和腐蝕等現(xiàn)象，在摩擦力作用下會(huì)加速磨耗。

1.3 受電弓磨耗

在設(shè)計(jì)剛性接觸網(wǎng)時(shí)，每個(gè)錨段的分布是呈現(xiàn)正弦曲線的，但是在具體的施工過程中是無法精確做到的，并且接觸線與碳滑板的接觸點(diǎn)一般都集中于碳滑板的某個(gè)位置，容易導(dǎo)致受電弓碳滑板集中磨耗，進(jìn)而影響到受電弓和接觸網(wǎng)的使用壽命以及地鐵的供電安全。

導(dǎo)致受電弓磨耗的原因只要有以下幾個(gè)方面：第一，材料的影響?；宓倪x材、接觸線的選材以及滑板與接觸線之間的材料組合都影響著受電弓的磨耗狀況；[3]第二，接觸網(wǎng)構(gòu)造的影響。剛性接觸網(wǎng)拉出值大多采用正弦波形布置方式，而正弦波的周期對(duì)受電弓滑板的磨耗有著較大影響，周期越大，磨耗程度就越大；由于剛性接觸網(wǎng)彈性比較小，受電弓的磨耗就比較大；分段絕緣器、線岔等設(shè)備的安裝質(zhì)量和調(diào)試狀態(tài)也影響著受電弓的磨耗情況；第三，施工精度的影響。拉出值的大小決定了受電弓的磨耗是否均勻，接觸線高度異常就會(huì)形成坡度，進(jìn)而對(duì)弓網(wǎng)壓力產(chǎn)生影響，第四，維護(hù)水平的影響。接觸網(wǎng)會(huì)受到機(jī)械振動(dòng)和外界天氣等因素的影響，如果后期的維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致受電弓出現(xiàn)非正常磨損；第五，地鐵線路情況的影響。主要表現(xiàn)為豎曲線參數(shù)和軌道平順度對(duì)受電弓磨耗的影響。[4]

1.4 中間接頭螺紋滑牙

如果剛性接觸網(wǎng)受電弓的接觸壓力和沖擊力得不到緩解，那么懸掛系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。行車密度越大，振幅也越大，中介接頭受到振動(dòng)的影響，螺紋就會(huì)出現(xiàn)滑牙的情況，呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢。

導(dǎo)致中間接頭螺紋滑牙的原因如下：雖然單次行車的振動(dòng)值相對(duì)較低，但是如果行車密度加大以后，振動(dòng)的能量也會(huì)相應(yīng)疊加，便會(huì)對(duì)整個(gè)懸掛系統(tǒng)造成很大影響。中間接頭作為最容易產(chǎn)生馳度的部位，在受電弓接觸壓力和沖擊力的雙重作用下，就會(huì)產(chǎn)生螺紋滑牙的現(xiàn)象。

2 降低地鐵剛性接觸網(wǎng)故障率的有效途徑

2.1 預(yù)防和解決零部件松動(dòng)的措施

零部件防松的方法有很多，比較常見的措施如下：第一，采用雙螺母防松。利用雙螺母互相牽引螺紋，使接觸面緊緊咬合在一起；兩個(gè)螺母要對(duì)頂擰緊，讓螺栓在旋合段內(nèi)受拉，進(jìn)而幫助螺母受壓，促使螺紋聯(lián)接副縱向壓緊；第二，使用彈簧墊圈防松。在擰緊螺母以后，彈簧墊圈的作用就是給螺母彈力、抵緊螺母，這種方法既簡單又實(shí)用；第三，在螺桿上開孔插開口銷防松。在擰緊螺母以后，可以在螺母槽與螺栓尾部孔內(nèi)插入開口銷，然后把開口銷的尾部扳開，進(jìn)而防止螺母與螺栓之間發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；第四，在螺栓中加入止動(dòng)墊片防松。在擰緊螺母以后，可以在螺栓中加入單耳或雙耳止動(dòng)墊圈，并將墊圈分別向螺母和零部件側(cè)面折彎貼緊，阻止螺母或者螺栓發(fā)生回旋轉(zhuǎn)動(dòng)；第五，使用螺紋緊固劑防松。可以在一些比較重要但是又不經(jīng)常拆卸、并且振動(dòng)較大的部位涂上螺紋緊固劑，固定內(nèi)外螺紋的相互位置，防止螺栓發(fā)生松動(dòng)。[5]

2.2 預(yù)防和解決接觸線磨耗嚴(yán)重的措施

針對(duì)接觸線磨耗嚴(yán)重的情況，可以從以下幾個(gè)方面加以預(yù)防和解決：第一，要改善弓網(wǎng)的彈性。可以在出站加速區(qū)段的定位點(diǎn)安裝彈性線夾，改善剛性接觸網(wǎng)的彈性，促使接觸網(wǎng)保持良好的動(dòng)態(tài)性能，減少接觸網(wǎng)離線情況的發(fā)生，減少燃弧發(fā)生的概率。第二，要降低出站的牽引電流，改變列車出站時(shí)牽引級(jí)數(shù)，有利于降低電流峰值，有效減少燃弧的能量[6]。第三，要改善弓網(wǎng)摩擦的工作狀態(tài)。一方面，要調(diào)整好接觸網(wǎng)導(dǎo)高，讓接觸網(wǎng)和受電弓保持一個(gè)良好的接觸狀態(tài)，將接觸網(wǎng)各點(diǎn)對(duì)軌面高度調(diào)整一致，減少弓網(wǎng)離線的概率和燃弧發(fā)生的概率。另一方面，要調(diào)整好受電弓滑板平直度，在地鐵運(yùn)行過程中，要不斷打磨受電弓滑塊，以便控制好其平直度，進(jìn)而控制好弓網(wǎng)燃弧。

2.3 預(yù)防和解決受電弓磨耗的措施

由于受電弓磨耗的原因比較復(fù)雜，想要減小受電弓的磨耗程度，可從以下幾個(gè)方面著手：第一，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如，重視接觸線和受電弓材質(zhì)的匹配選型、拉出值的設(shè)置要在允許的范圍以內(nèi)等等。第二，要按照細(xì)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，保證接觸網(wǎng)設(shè)備處于良好的狀態(tài)。第三，在地鐵運(yùn)營過程中，要重視后期的維護(hù)和保養(yǎng)工作，一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)進(jìn)行修正和更換。[7]

2.4 預(yù)防和解決中間接頭螺紋滑牙的措施

目前，處理中間接頭螺紋滑牙的方式主要有兩種：一種是更換中間接頭，但是在地鐵運(yùn)營以后，可以用來檢查和維護(hù)接觸網(wǎng)的時(shí)間是非常有限的，而中間接頭螺紋滑牙的情況會(huì)隨著行車密度的加大變得更為嚴(yán)重。但是更換中間接頭的方式會(huì)給檢修工作帶來很多的不便。另一種方式是改進(jìn)零部件的材質(zhì)和連接的工藝，這種方法也是從根源上解決問題的方法。在保證電氣性能要求的情況下，中間接頭可以盡量選擇硬度高、耐磨性好的材質(zhì)；也可以改進(jìn)匯流排和中間接頭的連接工藝，保護(hù)螺紋不被損壞。[8]

3 結(jié)語

總之，剛性接觸網(wǎng)是地鐵安全運(yùn)行的重要保障，而地鐵長時(shí)間地運(yùn)行不可避免地會(huì)造成剛性接觸網(wǎng)的故障。為了更高效地處理這些故障，保障地鐵運(yùn)行的安全性，除了上文中提到的幾種降低剛性接觸網(wǎng)故障率的途徑，在處理故障時(shí)還需要遵循一定的原則。比如故障排查完成以后，需要進(jìn)行相關(guān)的總結(jié)，包括對(duì)故障的排查分配、處理方法的總結(jié)、處理措施的商議與決定、處理后接觸網(wǎng)情況的評(píng)估、未來預(yù)防維護(hù)等等方面的內(nèi)容；要總結(jié)并掌握故障信息，故障發(fā)生以后積極聯(lián)系各個(gè)部門的工作人員，保證相關(guān)人員充分掌握故障信息，包括對(duì)行車部門人員、電力調(diào)度人員、取線路人員、線路作業(yè)人員、司機(jī)、值班人員等等都要進(jìn)行詢問，做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作并作出報(bào)告；要根據(jù)環(huán)境的特點(diǎn)來進(jìn)行故障推斷，比如大霧、雨水等造成的絕緣件閃絡(luò)、樹木倒塌和落石造成的異物影響等等；對(duì)于不容易判斷的故障，可以從小范圍進(jìn)行排查，并按照一定的順序開展排查，比如先確定故障大致發(fā)生的地點(diǎn)，再檢查接觸網(wǎng)是否有閃絡(luò)、燒傷或者擊穿的狀況，然后通過分段式送電來逐一排查等等。