杭長高鐵接觸網(wǎng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)問題分析及整改措施

王金輝 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭州供電段

1 引言

1.1 研究背景

杭長高速鐵路，即滬昆高速鐵路杭長段，簡稱杭長高鐵，又名杭長客運(yùn)專線，是一條連接浙江省杭州市與湖南省長沙市的高速鐵路，是《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》（2016年版）中“八縱八橫”高速鐵路主通道之一，與滬杭高速鐵路、長昆高速鐵路共同構(gòu)成縱貫中國東西向的滬昆高速鐵路。

2014年12月10日，杭長高速鐵路杭長段正式開通運(yùn)營，設(shè)計(jì)的最高速度為350 km/h。

自2014年截止至2021年1月已開通6年，臨近維規(guī)中進(jìn)行精測精修的7年標(biāo)準(zhǔn)。但同向?qū)Ρ群贾莨╇姷墓軆?nèi)其他同年限線路，杭長高鐵設(shè)備故障及事故出現(xiàn)尤為多。

本次研究以中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭州供電段金華高鐵供電車間管轄范圍內(nèi)的杭長高鐵（K177+256～K429+204）間接觸網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行檢修工作為例，其供電方式為全并聯(lián)AT供電方式（江山存車線為直接供電方式）。

1.2 研究目的

本次調(diào)查研究主要是為了深化了解并加強(qiáng)設(shè)備源頭管理，掌握設(shè)備質(zhì)量變化規(guī)律及情況，并據(jù)此開展針對性分析設(shè)備特征，達(dá)到提高日常工作檢修質(zhì)量，提高檢修效率，提出解決方案，優(yōu)化人員配置。

1.3 研究思路

工程質(zhì)量、裝備質(zhì)量的源頭控制，情況太多的問題。接觸網(wǎng)質(zhì)量狀態(tài)的變化規(guī)律和趨勢。

核對設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)圖紙中的漏洞，對接觸網(wǎng)長期運(yùn)行后產(chǎn)生的影響，總結(jié)介入期間的問題庫，總結(jié)缺陷出現(xiàn)頻率。

就6年來的問題進(jìn)行倒推，從人的意識和管理上，設(shè)計(jì)盲區(qū)上，總結(jié)為什么會(huì)有這樣的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，找出潛在規(guī)律。

2 理論基礎(chǔ)

2.1 杭長線路設(shè)計(jì)及背景調(diào)查

杭長客專設(shè)計(jì)單位為中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司擔(dān)任。

杭長客專設(shè)計(jì)年度中，運(yùn)行預(yù)測年度為近期2020年，遠(yuǎn)期2030年，即設(shè)計(jì)滿足近期，且在維護(hù)情況下滿足遠(yuǎn)期。

設(shè)計(jì)中，考慮路網(wǎng)開通，預(yù)測至2020年初步有金華-衢州147對列車對數(shù)，截止到2021年5月列車對數(shù)約135.5對。

杭長客專牽引供電系統(tǒng)采用AT供電方式。

2.2 杭長跳閘情況統(tǒng)計(jì)

2015年：接觸網(wǎng)雷擊斷線1次，受電弓故障1次（其他記錄缺失）。

2016年：電壓互感器故障1次；外單位重型機(jī)械經(jīng)過護(hù)欄外通道，利用推土機(jī)擴(kuò)寬通道，切斷電纜1次；雷擊9次。

2017年：異物1次，機(jī)車過負(fù)荷1次。

2018年：過負(fù)荷跳閘1次，機(jī)車故障導(dǎo)致放電引起接觸網(wǎng)跳閘1次，過負(fù)荷跳閘1次。

2019年：分相吊弦斷裂跳閘1次，過負(fù)荷跳閘1次。

2021年：定位器脫落跳閘2次。

2.3 杭長開通至今重要設(shè)備變化及開展的專項(xiàng)整治

（1）2015年管內(nèi)所有綜合接地線、吸上線全面補(bǔ)完，裝設(shè)防盜螺栓。新建江山站存車線。

（2）2016年新增避雷線（在支柱上端加裝長約1.5 m肩架架設(shè)避雷線，形成保護(hù)半徑），拆除避雷器，更換避雷脫扣器。

（3）2017年管內(nèi)分段整治、電纜路徑排查。

（4）2018年管內(nèi)定位器不受力整治、線索交叉相磨專項(xiàng)整治、彈吊問題整治。

（5）2019年吊弦更換。

（6）2020年吊弦更換、附加導(dǎo)線交叉整治。

3 現(xiàn)狀與問題分析

3.1 現(xiàn)存突出問題分析

現(xiàn)在杭長主要的慣性故障、突出設(shè)備隱患體現(xiàn)在以下四點(diǎn)：

（1）附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)風(fēng)偏距離不足易引起接觸網(wǎng)跳閘故障

（2）接觸網(wǎng)線索交叉相磨安全隱患以引起接觸網(wǎng)斷線故障

（3）杭長高鐵吊弦易斷裂引起接觸網(wǎng)弓網(wǎng)、跳閘故障

（4）定位器不受力引起接觸網(wǎng)弓網(wǎng)、跳閘故障

我們對此進(jìn)行問題一（附加導(dǎo)線動(dòng)態(tài)風(fēng)偏距離不足）進(jìn)行分析。

①為了防雷PW線設(shè)置高于AF線，但在隔開或避雷器處AF線需要與引線連接，就此形成了PW線與引線交叉，可能因風(fēng)擺導(dǎo)致間距不足放電跳閘，如圖1。

圖1 PW線與引線交叉

②降低PW線，避開PW線與隔離開關(guān)或避雷器引線的交叉，但是導(dǎo)致跨中PW線與AF線交叉，可能因風(fēng)擺導(dǎo)致間距不足放電跳閘，如圖2。

圖2 PW線與AF線交叉

③附加導(dǎo)線在進(jìn)站或經(jīng)過上跨橋等情況是，需要轉(zhuǎn)為柱頂絕緣子，形成PW線與AF線上下交叉，但是此情況絕緣距離符合設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)，且交叉在支柱附近，隨風(fēng)擺動(dòng)量較少。因風(fēng)擺跳閘可能性低，如圖3。

圖3 PW線與AF線上下交叉

④AF線PW線前后支柱對線下錨，形成PW線與AF線上下交叉，但是此情況絕緣距離符合設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)，但由于交叉在支柱附近，隨風(fēng)擺動(dòng)量較少。因風(fēng)擺跳閘可能性低，如圖4。

圖4 AF線PW線前后支柱對線下錨交叉

問題二（接觸網(wǎng)線索交叉相磨安全隱患以引起接觸網(wǎng)斷線故障）進(jìn)行分析：其主要原因?yàn)槿a(bǔ)償彈性鏈型懸掛設(shè)計(jì)、定位管雙吊線亢余設(shè)計(jì)、承力索座定位鉤功能3種設(shè)計(jì)，導(dǎo)致定位管三角區(qū)域中，空間復(fù)雜且狹窄，若遇到曲線、關(guān)節(jié)或車站等復(fù)雜情況，就極易導(dǎo)致線索間距不足，甚至彈吊卡入定位鉤，如圖5。

圖5 關(guān)節(jié)處所線索交叉相磨安全隱患

問題三（杭長高鐵吊弦易斷裂引起接觸網(wǎng)弓網(wǎng)、跳閘故障）進(jìn)行分析：

主要原因如下：

①從開通以來每年斷裂的數(shù)量統(tǒng)計(jì)來看，2016年至2021年吊弦斷裂數(shù)量呈現(xiàn)逐年增多的現(xiàn)象，截止到2021年5月底共計(jì)斷裂185根。

②從吊弦斷裂的分布位置統(tǒng)計(jì)來看，吊弦2斷裂78根，占比42.19%；吊弦3斷裂52根，占比28.13%；說明吊弦2和吊弦3更容易斷裂。

③從吊弦斷裂的結(jié)構(gòu)分布統(tǒng)計(jì)來看，斷裂吊弦有126根位于中間柱處，占比68.1%；45根位于轉(zhuǎn)換柱處，占比24.32%，其他占比7.58%，說明轉(zhuǎn)換柱和中間柱處的吊弦易斷。

④從吊弦斷裂的部位統(tǒng)計(jì)來看，185根斷裂吊弦中有127根斷在吊弦下部壓接處，占比68.64%；141根斷在吊弦上部壓接處，占比22.16%；6根斷在吊弦下部載流環(huán)壓接處，占比8.64%；1根斷在吊弦中部，占比0.05%。由以上數(shù)據(jù)可以得出，99%的吊弦都在壓接處斷裂，可見吊弦壓接管處可能是導(dǎo)致吊弦折斷的一個(gè)因素。

⑤從吊弦斷裂所處直線、曲線段分析來看，直線和曲線的比例差異并不明顯，未有明顯規(guī)律。

⑥吊弦線在上線運(yùn)行一段時(shí)間后鎂含量發(fā)生下降，低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“高鎂銅中鎂含量為0.3%-0.5%”的情況，可能是造成吊弦斷裂的一個(gè)因素。

問題四（定位器不受力引起接觸網(wǎng)弓網(wǎng)、跳閘故障）進(jìn)行分析，主要原因有以下幾點(diǎn)：

連續(xù)定位器布置，致使受力不佳導(dǎo)致整個(gè)定位器各部分磨損，特備是曲線處的定位器。

曲線、岔區(qū)、車站定位器安裝時(shí)，拉出值不標(biāo)準(zhǔn)受力不佳導(dǎo)致整個(gè)定位器各部分磨損。

近期我們又發(fā)現(xiàn)了一種定位器線夾的情況，他一般出現(xiàn)在定位器受力良好的情況下，出現(xiàn)的定位線夾磨損，如圖6、圖7。

圖6 磨損定位線夾照片

圖7 磨損銷釘照片

其磨損原因主要三點(diǎn)：定位器坡度與本支柱外軌超高不符合、定位器坡度超限，且隨線路運(yùn)行情況，溫度線索伸縮變化，線夾端頭磨損，如圖8。

圖8 磨損原因分析

對以上四點(diǎn)突出問題分析結(jié)論：我們結(jié)合前文可以得出結(jié)論：（1）杭長初始設(shè)計(jì)中有較多的隱患存在，（2）隨著線路預(yù)測年度是2020年到來，關(guān)于動(dòng)態(tài)包絡(luò)線附近的設(shè)備，定位裝置(定位器，線夾，支座定位管)分段，線岔，有交線岔存在批量，普遍性的設(shè)備磨損情況，但是仍能保證設(shè)備運(yùn)行至遠(yuǎn)期目標(biāo)，但是總體呈現(xiàn)劣化趨勢，不能保證每年不發(fā)生影響行車的缺陷。

3.2 設(shè)計(jì)角度分析

我們根據(jù)問題庫以及突出設(shè)備缺陷，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中突出的問題主要體現(xiàn)在：

定位處的連續(xù)正（反）定設(shè)計(jì)（錯(cuò)誤）。

定位管雙吊線亢余設(shè)計(jì)（可行），但承力索座承擔(dān)定位鉤功能（錯(cuò)誤），復(fù)雜關(guān)節(jié)車站部分設(shè)備仍吊線設(shè)計(jì)（錯(cuò)誤）。

PW線防雷功能設(shè)計(jì)（大錯(cuò)誤），錯(cuò)誤1：防雷功能差，2、與AF線易形成交叉，風(fēng)擺放電，3、導(dǎo)致后期加裝避雷線肩架易出現(xiàn)鳥巢。

吊弦線夾設(shè)計(jì)（錯(cuò)誤），吊弦強(qiáng)度選材錯(cuò)誤（未考慮定位管雙吊線情況下的大彈性）。

3.3 驗(yàn)收及檢修質(zhì)量分析

我們對驗(yàn)收及運(yùn)行7年來的問題總結(jié)，我們得知在驗(yàn)收過程中，我們更加偏向于靜態(tài)數(shù)據(jù)以及紙面標(biāo)準(zhǔn)，但這在隨時(shí)間變長，驗(yàn)收中的為涉及的部分將漸漸加劇設(shè)備部分問題，其驗(yàn)收遺漏主要體現(xiàn)在以下部分：

設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)場核驗(yàn)工作部分缺失。設(shè)計(jì)本身缺漏現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)。

定位部分驗(yàn)收缺少，定位拉力試驗(yàn)。定位器坡度僅強(qiáng)調(diào)8-13°，未按照不同緩和曲線下的定位器最佳坡度進(jìn)行驗(yàn)收。

驗(yàn)收職工業(yè)務(wù)素質(zhì)不強(qiáng)，對設(shè)計(jì)缺陷本身敏感度不高。

補(bǔ)償部分的圈數(shù)驗(yàn)收遺漏。

施工單位放線時(shí)平衡輪角度不重視，驗(yàn)收二次損傷（平衡輪及錨固情況）。

各類螺栓螺母的材質(zhì)未按照防銹要求進(jìn)行。

車站內(nèi)施工標(biāo)準(zhǔn)不高，設(shè)計(jì)中特殊點(diǎn)未能高警醒度驗(yàn)收，如線岔與分段數(shù)據(jù)沖突，連續(xù)線岔處的標(biāo)準(zhǔn)和定位器受力情況。

分段絕緣器驗(yàn)收執(zhí)行不嚴(yán)，導(dǎo)致后期運(yùn)行中反復(fù)調(diào)整。

3.4 未來設(shè)備變化預(yù)測

關(guān)于動(dòng)態(tài)包絡(luò)線附近的設(shè)備，定位裝置(定位器，線夾，支座定位管)分段，線岔，有交線岔存在批量，將出現(xiàn)普遍性的設(shè)備磨損情況，但是仍能保證設(shè)備運(yùn)行至遠(yuǎn)期目標(biāo)，但是總體呈現(xiàn)劣化趨勢。

磨損情況加劇根源，主要突出四類：會(huì)隨溫度變化的磨損設(shè)備如補(bǔ)償平衡輪、終端錨固線夾等；腕臂定位管等設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)磨損；過弓分段線岔等磨損；其他過弓時(shí)的線索波動(dòng)導(dǎo)致的磨損如定位裝置。

并列分析已發(fā)生事故和缺陷情況，其問題原因，主要突出在設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、施工安裝工藝不良，曲線處所的定位器安裝細(xì)節(jié)(坡度未達(dá)到曲線處運(yùn)行2030年的遠(yuǎn)期完美程度導(dǎo)致受力不良)，站場分段標(biāo)準(zhǔn)、線岔標(biāo)準(zhǔn)沖突無針對的特殊性設(shè)計(jì)文件。

來自歷年問題庫發(fā)現(xiàn)，吸上線、避雷線、隔開等處所螺栓螺母銹蝕問題。

彈吊卡定位鉤等，線索相磨或距離較近問題。

來自問題庫的發(fā)現(xiàn)，隔開合閘噪音震動(dòng)以及合閘質(zhì)量不好，考慮隔開遠(yuǎn)動(dòng)以及隔開操作桿，各個(gè)螺栓隨著設(shè)計(jì)近期年度達(dá)到，以及線路震動(dòng)，需要廠家人員指導(dǎo)進(jìn)行一定精調(diào)。

杭長設(shè)計(jì)彈性均勻適合高速，但是彈性大，振幅大。考慮多股鉸結(jié)線索散股情況，對于材質(zhì)較軟的電連接，電氣跳線，中錨繩等情況，考慮斷股情況。

再次就是支柱肩架部分零部件脫落，需要全線排查，還是因?yàn)榻咏O(shè)計(jì)近期2020目標(biāo)，同時(shí)對比6C處理數(shù)量，零部件松動(dòng)脫落缺陷時(shí)有發(fā)生。

復(fù)合絕緣子，出廠近8年，接近10年壽命年限，將逐步進(jìn)行抽驗(yàn)，安排更換工作。

4 調(diào)查后相關(guān)建議

為了保證設(shè)備質(zhì)量，結(jié)合前文，提出以下幾點(diǎn)建議（按照重點(diǎn)排序）：

2021年為杭長運(yùn)行的第7年，考慮應(yīng)按照規(guī)定開展三級修精測精修，應(yīng)提對設(shè)備總體排查，總結(jié)突出問題，降低平推檢修的任務(wù)安排，以便于三級修開展。

明確三級修工作任務(wù)，以及工作重點(diǎn)，隨2021年摸排，對除三級修以外工作進(jìn)行安排。

對于定位裝置（定位器、定位管、定位環(huán)等部分），按照先曲線后直線、先車站后區(qū)間、先排查后檢修、先修大問題記錄小問題等原則，盡快掌握定位裝置整體情況。

車站分段絕緣器標(biāo)準(zhǔn)、磨損情況檢修；車站有/無交分線岔標(biāo)準(zhǔn)、磨損情況檢修。

補(bǔ)償部分平衡輪磨損檢查、終端錨固線夾抽驗(yàn)檢查、中錨線夾力矩檢查。

利用2021年杭長開展杭維集中修人員充足背景下，將檢修工作以設(shè)備管理工區(qū)摸排問題為主。

檢修設(shè)備嚴(yán)格落實(shí)檢修分區(qū)執(zhí)行，提高登桿組、順線路方向（彈吊線夾檢查等）以及腕臂B區(qū)的檢查工作。

PW線全線路降線與安裝避雷線工作同步進(jìn)行，消弭附加導(dǎo)線線索交叉問題。

降低一線工區(qū)6C問題克缺比重，落實(shí)6C問題分級檢修。

因檢修質(zhì)量和效果缺少監(jiān)督與考核，設(shè)置除歸屬地工區(qū)外的，專職技術(shù)類人員，監(jiān)督考核一線檢修工作，統(tǒng)一管理檢修記錄、運(yùn)行檢修分析以及設(shè)備變化情況。以此將調(diào)度科、車間、技術(shù)科、工區(qū)等工作進(jìn)行統(tǒng)籌，去除重復(fù)和多余環(huán)節(jié)，工區(qū)檢修相關(guān)工作與技術(shù)科直接對接。