地铁供电系统中刚性接触网常见故障研究

刘二江

（西安市轨道交通集团有限公司建设分公司，陕西 西安 710018）

在架空式接触网当中，刚性接触网悬挂方式属于其中一个重要的悬挂方式。因刚性接触网自身具备着优良的使用性能,以及其便捷化运维的特点、简单化的结构等优势，目前被广泛运用在各大城市地铁中。然而，随着刚性接触网悬挂方式应用的日益广泛，累计运营时间持续增长，各种故障问题也逐渐暴露出来，因接触网与地铁列车运行直接相关，故刚性悬挂接触网存在的问题对地铁正常的营运产生影响较大。深入研究地铁供电系统中刚性接触网悬挂方式的各种常见故障及其相关防范措施，具有一定的现实意义及价值。

1 常见故障问题

1.1 螺纹滑牙与螺栓松动故障问题

螺纹滑牙，此问题主要集中出现于中间接头位置，通常是因刚性悬挂与柔性悬挂相比无抬升量，地铁运行过程中接触悬挂各部位受到振动，且此振动处于不间断状态，加之地铁运营列车开行时间间隔较短、车流密度较大的特点，振动产生的能量持续叠加，随着运营时间的累积，在连接相对薄弱的中间接头部位会出现螺纹滑牙故障问题；螺栓松动，此故障问题多发生在用以连接垂直悬吊底座与悬吊槽钢的T型头螺栓，由于T型头螺栓直接用于悬吊刚性悬挂汇流排，地铁列车长期运行过程中产生的振动直接作用于起连接作用的T型头螺栓，长期受力会造成螺栓偏转情况出现，随着运营时间及力的不断积累，T型头螺栓将会逐渐出现松动脱落问题。

1.2 磨耗异常故障问题

磨耗主要异常部位包括受电弓、刚性接头、刚柔过度等位置。刚柔过度位置磨耗异常，主要为刚性悬挂和柔性悬挂2种悬挂方式的张力不同造成受电弓在此位置受到不均匀弹性力而导致磨耗异常情况出现；刚性接头位置磨耗异常故障的出现主要因接头位置接缝的存在及接头处的不平整度而造成；受电弓的磨耗异常主要存在于最大拉出值处的不均匀磨耗、锚段关节中过渡段与正常跨挠度的突变以及道岔处正线与渡线接触网的布置位置等薄弱环节。

1.3 接触线及汇流排的结合位置脱槽故障问题

接触线脱槽故障的发生不是单一因素造成的，往往是多个环节的施工安装误差及问题累计造成的，汇流排切割后断面上的棱边毛刺未清理以及汇流排对接安装时、接缝调整时金属器件敲击造成的不平整，接触网架设过程中产生的硬弯以及汇流排钳口位置存在异物等问题，都可能在运营过程中随着时间的累积而发生。

1.4 锚段关节位置汇流排的绝缘子故障问题

汇流排的绝缘子常见故障有脱落、破损、倾斜等问题。汇流排的绝缘子发生倾斜问题主要因素是与绝缘子直接连接的是用于固定刚性回流排的定位线夹，汇流排用于悬挂、固定接触线，直接与地铁列车受电弓接触，承受地铁列车行进过程中产生的向上压力和顺线路产生的滑移力，由受力因素及受隧道送排风等各方面因素所致。因此，在汇流排安装时要特别注意定位线夹与汇流排结合处的平滑过渡，并应在施工时重点控制定位线夹与汇流排各连接部位的垂直度及平行度。同时，还需充分考虑到汇流排因热胀冷缩而产生移动造成的影响因素。

汇流排所在定位点的绝缘子破损、脏污，大部分情况是由于施工时未进行覆盖保护以及隧道冲洗时产生的粉尘造成。若绝缘子过度脏污或上方长期存在滴漏水，会造成绝缘子爬电距离不足，进而降低绝缘子的绝缘性能，极有可能导致绝缘子被击穿，从而发生故障。汇流排所在定位点的绝缘子还存在脱落风险，主要存在于绝缘子与定位线夹连接位置和绝缘子与悬吊槽钢连接位置，导致问题发生的主要因素是因为绝缘子与定位线夹及悬吊槽钢之间的连接均采用螺栓连接，无法避免列车运行所产生的振动，以至于持续遭到冲击后，有较大的振动产生，振动积累造成松动最终引发脱落问题。

1.5 接触线的拉弧烧损故障问题

接触线的拉弧烧损故障问题诱发因素相对较多，主要存在于锚段关节处接触线的等高点调整不到位、线岔安装调整不到位、分段绝缘器两侧调整不水平以及接触线高度变化的不平顺等方面。刚性悬挂接触线直接固定于汇流排卡槽内，只有在悬挂调整时确保导高水平，无明显起伏变化，整体过渡平滑的条件下，才能确保受电弓受流状态良好。但是，在实际施工过程中，单锚段内汇流排不是一个完整的整体，而是由若干根汇流排通过接头连接起来的，这就使汇流排的整体平滑度受跨距长度的影响，需要施工时尽可能保证每跨长度基本一致，尽可能减小因跨距原因造成的影响。

电客车启动时需要较大瞬时电流，取流时载流量不足也可能导致弓网之间产生拉弧现象。

引发拉弧故障问题主要因素包括：①地铁运行时轮轨、弓网均会存在偏移状况，以至于受电弓碳滑板工作面很难与轨道面处于水平状态，促使拉弧故障问题出现；②接触线未完全入槽，或者是接触悬挂调整不到位等，导致列车通过锚段关节、分段绝缘器及线岔等位置时，受电弓位置出现拉弧问题；③载流量不足，导致电客车启动时，弓网之间产生拉弧问题。

2 防范措施研究

2.1 防范螺纹滑牙与螺栓松动故障方面

现阶段，在T型头螺栓松动问题处理方面仍未研究出有较高可行性及有效的技术防范措施或者手段。一般通过加强日常检修排查力度，加强巡视，发现存在松动情况，及时进行紧固。也可在正式接触悬挂完成后，在螺栓上涂刷紧固标记，用以及时发现螺栓松动情况，及时处理，提前消除因螺栓松动造成的隐患。同时可通过增加弹性垫圈，采用带有插销的螺栓、减少零件数量等措施，防范螺栓松动故障。螺栓滑牙问题的防范处理，在施工过程中很难有效根治解决，应从材料选用上进行合理选择，合理选择中间接头材料，合理设置连接方式，分散螺纹受力，降低故障发生概率。

2.2 防范磨耗异常故障问题方面

在防范磨耗异常故障方面应从设计阶段和施工阶段综合考虑。①出站加速段、变坡点、减振道床及锚段关节处为刚性接触网受流的薄弱位置，在这些薄弱环节采用弹性定位线夹，增加刚性接触网的弹性，避免硬点的形成，从而降低磨耗；②一个锚段或两个锚段为一个完整周期，锚段内的直线区段斜率保持固定不变，增加弓网磨耗的均匀性；将最大拉出值由固定值调整为一个可变化的范围，避免最大拉出值处的不均匀磨耗；③在道岔处将正线、渡线接触网布置于正线线路中心的同一侧，降低对受电弓不均匀振动的影响，改进道岔处弓网受流条件，改善弓网磨耗；④严格按照设计要求、规范及标准要求进行施工，确保各参数施工调整到位。

2.3 防范汇流排各方面故障问题方面

①重视材料选用，尽可能选用具备较强热胀冷缩性能的汇流排，在汇流排施工时，施工人员对汇流排与定位线夹连接处进行深层清理，确保连接位置清洁，防止卡滞，进而确保汇流排与定位线夹处于同一平面，避免故障发生；②对于污染较为严重的区域加强清扫处理；对地铁周边情况做好日常检查，及时发现影响接触网供电稳定与安全的各种潜在因素，并及时处理，消除各种潜在安全隐患；③在出站加速段、变坡点、减振道床及锚段关节处使用弹性定位线夹，增加刚性接触网的弹性。④汇流排安装时严格按照设计要求进行施工，并满足两段汇流排之间的夹槽连接处不平顺度须小于0.3mm,两段汇流排接缝处的缝隙应小于1.0mm。汇流排中轴线应垂直于所在处的轨顶平面，偏斜不应大于1°。⑤刚性接触线架设时采用架线小车导入安装方法，利用架线小车牵引与铜导槽组联动控制进行展放和导嵌接触导线，以确保接触导线架设后平滑自然，不产生硬弯和损伤情况。⑥运营期间，加强线路巡视，在隧道渗水处及靠近隧道洞口刚柔过渡处，确保汇流排防护罩安装稳固，避免在低温情况下因滴漏水产生结冰而引发故障。

3 结语

综上所述，通过对地铁供电系统中刚性接触网各种常见故障进行分析，对于造成故障因素有了较清楚的认识及了解，同时，针对相关故障问题提出了相应的防范措施。为了在今后能够更好地防范地铁供电系统刚性接触网各种故障状况的出现，还需广大专业技术员积极投身于实践探索当中，深入分析地铁供电系统刚性接触网各种常见故障诱发因素，把握源头，制定切实有效的防范措施及处置方法，从根本上防范、解决地铁供电系统刚性接触网运行过程中出现的各种故障，为地铁实现稳定安全运营提供良好的供电系统环境。