地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網(wǎng)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(jīng)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(jīng)成為當?shù)鼐用癯鲂械闹饕煌ǚ绞?，地鐵對于提高居民生活水平和促進經(jīng)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(wǎng)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(wǎng)的常見故障模式，并根據(jù)研究結(jié)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(jié)合地鐵工程項目管理和施工經(jīng)驗，在總結(jié)地鐵剛性接觸網(wǎng)的特點及剛性接觸網(wǎng)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(jié)構(gòu)不合理等原因引起的剛性接觸網(wǎng)故障模式，并從優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(wǎng)的相關內(nèi)容

2.1 地鐵剛性接觸網(wǎng)的特點

地鐵供電系統(tǒng)中的剛性接觸網(wǎng)主要由接觸網(wǎng)、匯流排和絕緣子組成，具有結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(wǎng)設計誤差控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)時有利于增強接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性，當弓網(wǎng)滑動時不會對接觸網(wǎng)造成移位影響。（3）采用適當?shù)姆椒ㄔ鰪姷罔F剛性接觸網(wǎng)中匯流排的散熱性能后，整個剛性接觸網(wǎng)的散熱性提高明顯。

2.2 地鐵剛性接觸網(wǎng)的故障危害

剛性接觸網(wǎng)是電力牽引中的關鍵內(nèi)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(wǎng)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(wǎng)出現(xiàn)故障后，極易造成地鐵停運事故，給正常的經(jīng)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(wǎng)故障事故的發(fā)生。

3 地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(zhì)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(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理

接觸網(wǎng)在進行結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(wǎng)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(wǎng)設計時，需要根據(jù)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(zhì)量進行有效控制，在計算和定位的基礎上確保接觸網(wǎng)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(wǎng)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(jù)施工方案設計和測量數(shù)據(jù)，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(wǎng)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(wǎng)的運行模式，提高整個工程的設計和建設質(zhì)量。

4.3 確保接觸網(wǎng)設備處于良好狀態(tài)

地鐵工程供電系統(tǒng)剛性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(jù)列車運行速度，合理地調(diào)整各項參數(shù)，如接觸網(wǎng)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(wǎng)關系，其長期效果還有待進一步研究。

5 結(jié)語

本文從優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(wǎng)故障，首先，需要從技術層面著手；其次，還可以通過構(gòu)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(wǎng)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(wǎng)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。