地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網故障及防范

馮志亮

（中國鐵建電氣化局集團第二工程有限公司，太原030023）

1 引言

近年來，我國經濟迅速發(fā)展，很多大中城市都開始興建地鐵。目前，幾個主要大城市里地鐵已經成為當地居民出行的主要交通方式，地鐵對于提高居民生活水平和促進經濟發(fā)展具有重要作用。地鐵各組成分系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)是地鐵安全順利運行的基礎，而剛性接觸網對于保障地鐵供電具有重要作用[1]。因此，研究地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網的常見故障模式，并根據研究結果提出有針對性的預防措施，具有重要的現(xiàn)實意義。

本文結合地鐵工程項目管理和施工經驗，在總結地鐵剛性接觸網的特點及剛性接觸網故障危害的基礎上，分析了由于接觸線、受電弓磨耗、懸掛變形、絕緣子異常破損或螺栓松動及結構不合理等原因引起的剛性接觸網故障模式，并從優(yōu)化零件結構設計、引進BIM 技術、維護系統(tǒng)良好運行狀態(tài)等方面提出了解決剛性接觸網常見故障的針對性措施，希望能對類似工程項目的組織實施與后期維護有所幫助。

2 地鐵剛性接觸網的相關內容

2.1 地鐵剛性接觸網的特點

地鐵供電系統(tǒng)中的剛性接觸網主要由接觸網、匯流排和絕緣子組成，具有結構簡單、拆卸方便、受力易于平衡的優(yōu)點。具體來講，主要是指：（1）平面布置簡單。為了滿足相關要求，剛性接觸網可以在特殊位置設置成可以移動的形式，如防淹門、隧道短人防門、車輛段檢修庫等。（2）地鐵剛性接觸網設計誤差控制在規(guī)范要求范圍內時有利于增強接觸網的穩(wěn)定性，當弓網滑動時不會對接觸網造成移位影響。（3）采用適當的方法增強地鐵剛性接觸網中匯流排的散熱性能后，整個剛性接觸網的散熱性提高明顯。

2.2 地鐵剛性接觸網的故障危害

剛性接觸網是電力牽引中的關鍵內容，有利于確保電力機車輸送電能的安全性和可靠性。在地鐵的長期運行過程中，剛性接觸網無須備用，將會出現(xiàn)更多故障，影響地鐵工程運行的穩(wěn)定性。剛性接觸網出現(xiàn)故障后，極易造成地鐵停運事故，給正常的經濟活動或居民行程造成惡劣影響，因此，相關部門要采取針對性措施防范地鐵接觸網故障事故的發(fā)生。

3 地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網故障

3.1 接觸線故障

在地鐵運行過程中，接觸線的磨損和燒損都會引發(fā)整個供電系統(tǒng)的故障：（1）在列車高速運行過程中，極易出現(xiàn)剛性接觸網電氣磨耗從而引發(fā)供電故障；（2）由于在設計過程中不注意以下問題，如接觸線脫槽是否平滑、剛性定位線夾是否穩(wěn)固、跨距是否符合規(guī)范要求等細節(jié)設計，容易誘發(fā)剛性接觸網拉弧燒損問題。

3.2 受電弓磨耗故障

目前，受電弓磨耗故障也是地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網的主要故障，其主要原因是凹槽滑板部位接觸線存在拉線、卡線問題，在剛性匯流排布置、接觸網懸掛的影響，剛性接觸懸掛拉出值分布在接觸多的位置[2]。由于受電弓和接觸線頻繁接觸，容易造成前者受力集中，容易引發(fā)嚴重磨損繼而造成斷電的問題。

3.3 懸掛變形、絕緣子異常破損或螺栓松動

地鐵供電系統(tǒng)運行過程中，剛性懸梁受匯流排熱脹冷縮效應影響，會出現(xiàn)小曲線半徑位置定位線夾變形、獨立機械段伸縮量變化等異常情況，造成絕緣子或螺栓松動從而引發(fā)供電異常。并且在應用硅橡膠絕緣子的過程中，會造成破損、瞬間擊穿炸裂問題。同時，由于絕緣子表面污染會造成電阻增大，從而增加高壓放電、絕緣介質被擊穿，造成供電事故。另外，由于各個廠家螺栓設計形式、緊固力矩要求會出現(xiàn)很大差異，且在配件廠家使用的螺栓緊固力不夠的情況下，剛性懸掛件會增加松動、脫落的風險，從而影響最終的使用效果。

3.4 接觸網結構不合理

接觸網在進行結構設計時由于溫度變化帶來的熱脹冷縮效應會造成懸掛件連接線、開關引線、中錨輔助線等的長度發(fā)生變化，從而產生負弛度和松垮現(xiàn)象，最終導致供配故障。

4 地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網故障的防范措施

4.1 接觸線、受電弓、零件松動的優(yōu)化

技術人員在進行接觸網設計時，需要根據列車時速、運行路線情況等設計支撐點跨距，在減速區(qū)設置絕緣錨段關節(jié)以減少匯流排接頭磨損，技術人員需要對施工過程、設計過程的質量進行有效控制，在計算和定位的基礎上確保接觸網滿足相關要求，為實現(xiàn)曲線分部提供支持。技術人員需要定期或不定期地對接觸網進行巡檢巡查，及時發(fā)現(xiàn)螺栓松動現(xiàn)象，并進行處理。技術人員要對槽鋼墊片配以合適的彈性墊圈，并利用插銷孔螺栓做好固定處理，及時更換中間接頭以減少螺栓滑牙問題。同時，技術人員在進行設計時要積極采用耐磨損、硬度比較高的新材料，進一步優(yōu)化匯流排和中間接頭的連接技術，從而減小螺栓損壞的可能性，杜絕各種零件松動現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 引進BI M技術

BIM 技術能根據施工方案設計和測量數據，通過模擬仿真的方式，實景再現(xiàn)地鐵工程項目共性系統(tǒng)剛性接觸網設計出來后的狀態(tài)，并模擬出現(xiàn)故障時對整個供電系統(tǒng)的影響，從而指導技術人員優(yōu)化并改進設計方案，創(chuàng)新地鐵剛性接觸網的運行模式，提高整個工程的設計和建設質量。

4.3 確保接觸網設備處于良好狀態(tài)

地鐵工程供電系統(tǒng)剛性接觸網結構相對簡單，安裝維護比較便利，改善工程項目故障問題。但是，在已投運線路運行過程中，無法有效地處理弓網關系，接觸線和碳滑板不規(guī)則磨耗較大，尤其在高速鐵路工程項目建設中比較明顯，還未形成完善的解決方案[3]。在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，相關部門需要根據列車運行速度，合理地調整各項參數，如接觸網正弦波布置拉出值、周期，并對碳滑板進行打磨，避免出現(xiàn)更深的凹槽，有效地改善了弓網關系，其長期效果還有待進一步研究。

5 結語

本文從優(yōu)化零件結構設計、引進BIM 技術、維護系統(tǒng)良好運行狀態(tài)等方面提出了解決剛性接觸網常見故障的針對性措施，在工程實踐中具有一定的可操作性。因此，被很多施工單位廣泛采用。此外，地鐵工程是一項系統(tǒng)工程，解決剛性接觸網故障，首先，需要從技術層面著手；其次，還可以通過構建各項嚴格的管理制度、提高人員操作使用和檢修水平、建立巡檢巡查制度等方面入手，通過制度化的管理提高人員意識，從而將各種故障隱患消除在萌芽階段，這也是一種消除故障或者進行故障管理的有效方法。關于制度建設和故障應急處置方案研究，可以作為今后開展研究的一個方向。

綜上所述，在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，我國城市交通擁堵問題比較嚴重，城市地鐵工程項目建設能夠有效地緩解這一問題。因此，越來越多的城市開始進行地鐵建設。地鐵的穩(wěn)定運行依賴于電力供應保障，供電系統(tǒng)的故障對于地鐵能否穩(wěn)定運行具有決定性作用。地鐵工程供電系統(tǒng)剛性接觸網出現(xiàn)故障后，建設和運營單位需要第一時間組織搶修，事后相關部門需要深入分析剛性接觸網故障，并采取相應的防范措施，建立并修訂完善供電系統(tǒng)的應急方案，為地鐵交通事業(yè)發(fā)展提供基礎保障。