地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施分析

地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施分析
发表时间：2020-05-25T08:07:19.587Z 来源：《防护工程》2020年4期作者：肖斌[导读] 刚性接触网悬挂方式作为近年来国内地铁普遍采用的一种接触网悬挂方式，因其结构简单易安装、两端不用设置下锚张力补偿装置、满足低净空安装条件等优点在地铁地下段有着广泛应用。

肖斌
西安市轨道交通集团有限公司运营分公司陕西省西安市 710021摘要：刚性接触网悬挂方式作为近年来国内地铁普遍采用的一种接触网悬挂方式，因其结构简单易安装、两端不用设置下锚张力补偿装置、满足低净空安装条件等优点在地铁地下段有着广泛应用。

但随着地铁行车间隔不断缩小，设备运行时间的不断增加，刚性接触网悬
挂方式的一些缺陷也逐渐暴露出来，需要做好相应的研究分析工作。

文中通过分析刚性接触网常见故障，给出针对性的防范措施。

关键词：供电系统；刚性接触网；故障防范
随着地铁线网里程的不断增长，累计运营时间的持续增长，刚性接触网的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安全运行产生影响较大。

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、刚性接触网概述
地铁架空刚性接触网的主要形式有“Π”型汇流排和“T”型汇流排系统，目前国内地铁隧道内普遍采用“Π”型汇流排刚性接触网系统。

其主要部件有：悬挂支持装置、“Π”型汇流排、汇流排终端、中间接头、刚柔过渡元件、接触导线、锚段关节和中心锚结。

具有结构简单，占用净空小，无外加张力，弓网关系好等优点。

但其对安装调试维护技术要求高、汇流排永久变形无法补救等缺点也不容忽视。

在日常维护过程中，采用正确合理的处置措施就显得尤为重要。

2、供电系统刚性接触网故障与防范措施 2.1 螺纹滑牙与螺栓松动故障及防范 2.1.1 故障成因
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。

2.1.2 防范措施
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 锚段关节位置汇流排的绝缘子故障及防范 2.2.1 故障成因
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。

2.2.2 防范措施
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。

2.3 局部磨耗成因及防范措施
2.3.1 故障成因
碳滑板与接触网接触滑动，两者之间的机械磨耗与受电弓抬升力、摩擦系数等有关。

在列车运行时，受电弓的抬升力是不断变化的，且随着运行速度提高，抬升力的最大值与变化幅度也增大。

当摩擦副之间没有电流时，摩擦系数随着速度上升先减后增；通有电流时，摩擦系数呈上升趋势。

受电弓通过与接触线滑动接触取得电能，这二者之间构成了一对在复杂环境条件下电气耦合的特殊载流摩擦副。

碳滑板与导线相对滑动时的接触区域是由一些分散的微小接触点所组成，这些接触点不仅支撑载荷，而且承受摩擦和电流流过接触电阻所引起的热流。

热流会使接触点材料遭到破坏，这样构成了滑动受流接触条件下的磨损行为。

2.3.2 预防措施
局部换线接触线应放至超过预定标记的接头处，不少于 2 m切断接触线，并将接触线端头截面处理平整并且使用整直器将接触线整直，新接触线端截面应平整并整直，将新接触线与旧接触线端头对接，接头连接缝≤1 mm，在新接触线放入汇流排之后，在新旧接触导线衔接口两侧各 50 mm 处及新装接触线距衔接端头 1 000 mm 处用电钻打孔，并加装 M12 紧固螺栓，力矩为 35 N·m。

车辆在设计时考虑提高车辆运行稳定性，如在车体和转向架之间加装抗蛇行减振器和横向减振器并设置合理的阻尼值。

同时设计合理的车轮踏面外形，因为较大的轮对踏面斜率可提高列车的曲线通过能力，但这样又可能会引起列车的蛇行运动，因此要多方面考虑提高轮轨匹配关系；轨道专业要加强对道岔主要部件的磨耗检查，避免因磨耗对轨道几何尺寸产生较大影响，提出相应的减磨措施。

对辙岔部位的三角坑构造要养护得当，尖轨跟端的轨面要平，对于不同类型道床接口位置要加强线路几何尺寸的检查，等等。

3、结语
总之，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。

参考文献：
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[3]钟人正.地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析[J].工程建设与设计，2018（14）：72-73.。