地铁刚性接触网塌网故障应急方案优化研究

2021-09-24彭章硕

现代城市轨道交通 2021年9期

彭章硕

（长沙市轨道交通集团有限公司，湖南长沙 410007）

接触网是地铁重要供电设备，是牵引变电所和地铁列车之间传输电能的桥梁。柔性接触网由于需要较大的安装空间，一般不在地铁隧道中使用[1]。刚性接触网具有安全可靠性高，事故发生率低，零部件少，载流量大，维修工作量小等特点[2-4]，广泛应用于地下隧道线路。因接触网无冗余设计，一旦接触网发生塌网故障，将造成整个供电分区失压，列车将长时间迫停于区间，造成地铁运营线路阻塞，存在因乘客恐慌造成人员伤亡的风险。当前对国铁线路接触网断线研究相对较多[5-9]，对地铁接触网塌网故障的研究较少。创新优化刚性接触网故障抢修流程及行车组织，能有效提高故障发生后的处理效率，减小故障对地铁安全运营的影响。

1 地铁刚性接触网简介

地铁刚性接触网主要由接触悬挂、支持定位装置、绝缘部件以及架空地线等部分组成。接触悬挂由汇流排、接触线、伸缩部件、中心锚节等组成。接触悬挂的支持和定位装置通过绝缘子把铝合金汇流排、接触线等固定在隧道顶或隧道壁上。绝缘部件一般采用公称泄露距离不小于250 mm的瓷质绝缘子。汇流排的作用是夹持、固定接触线，承载和传输电能。汇流排一般用铝合金材料制成，分为“Π”型结构和“T”型结构2种，其长度一般制成10 m或12 m，汇流排通过接头连接。典型刚性接触网安装示意图如图1所示。

图1 典型刚性接触网安装示意图（单位：mm）

2 地铁刚性接触网事故

2.1 国内刚性接触网塌网案例

2012年9月8日某地铁1号线某区间接触网接触线脱落，造成接触网短路跳闸，导致列车上的113名乘客全部区间疏散，地铁停运1 h 5 min。故障原因为隧道潮湿，接触网可断开装置导电油脂不够，产生电腐蚀，列车在行驶过程中振动，接触线脱落，超出车辆限界，造成接触网短路跳闸。

2021年4月3日，某地铁2号线某区间（长约1.6 km，设有350～450 m的曲线半径）的列车发生弓网故障，接触网2X05供电分区失电，导致约50 m架空刚性接触网塌网，列车迫停，执行了区间疏散。启用小交路运营及公交接驳，该故障导致正线中断行车6 h 24 min。

2.2 接触网塌网原因分析

接触网安装在隧道顶部，工作环境恶劣，接触网弛度、零部件的机械松紧度、设备的绝缘度、线索的载流能力、弓网关系均会随着使用环境的变化而变化。通过对刚性接触网组成及结构研究，分析出接触网塌网原因[10-13]有以下3类。

（1）紧固件松动。化学锚栓与隧道土建机构脱落、绝缘子与定位线夹脱落、绝缘子与定位槽钢脱落等造成接触网塌网，主要是由于刚性悬挂的连接点基本都是使用螺纹连接，没有设计缓冲功能，一旦受到来自受电弓的不断撞击就会产生巨大振动，进而导致接触网脱落、塌网。

（2）接触线与汇流排结合处脱槽。接触线脱槽的因素是综合性的，首先是安装过程中出现了硬弯，导致汇流排钳口处存在异物，然后在投入使用中经常遇到隧道漏水的情况，慢慢形成的水垢膨胀，最后导致接触线脱槽。

（3）弓网故障。刚性接触网在发生弓网故障时，由于刚性结构锚栓的机械强度远远大于绝缘子的机械强度，故在发生弓网故障时往往是先破坏绝缘子，在拉力作用下化学锚栓变形，汇流排下沉。当冲击力相当大时，根据受电弓的破坏力度，一般情况下会造成3～4个定位装置脱落，导致受电弓损坏，接触网塌网。

通过对接触网故障原因分析，刚性接触网塌网故障长度为10～80 m的可能性较大。

3 优化刚性接触网故障应急方案

当正线刚性接触网发生塌网事故后，地铁运营公司对故障处理[14]遵循“先通后复”的原则，主流抢修方法是将受损的接触网拆除，再重新安装，该抢修方式的缺点是耗时较长，严重影响正线列车的运行，致使中断行车时间延长。优化方案从缩短故障处理时间着手，提高列车的运转效率出发，对故障处理方法进行创新。具体实施方法是使用手扳葫芦将故障接触网拉起再固定或将故障接触网切除，再组织列车惰行通过故障区域，维持接触网塌网区段不中断列车运行，待运营结束后再组织接触网恢复抢修。