城市轨道交通接触网故障原因分析及预防措施

城市轨道交通接触网故障原因分析及预防措施

摘要：本文通过多年多起故障案例分析，将故障原因分为设备故障、人员违章

操作、外部异物等几大类，每大类再分析其具体原因，找出薄弱环节，并提出预

防措施。

关键词：地铁；接触网；故障原因分析；预防措施

0 引言

交通设施是衡量一个城市的现代化建设水平的重要标准。目前，轨道交通是大多数城市

公共交通工具的首选，它具有载客量大、节能环保、准时快捷等诸多优点，因而逐渐成为了

城市公共基础设施建设中必不可少的交通工具之一，在生活节奏快如今天，人们对于此类交

通工具的依赖可见一斑，其一旦发生故障，造成的影响想想可见。

1故障原因分析

1.1设备故障

在选取的多起起案例中，设备故障引发接触网跳闸的案例共放生超过60%，原因有接触

网断线、绝缘子击穿、定位松脱、弓网关系不佳、非接触网设备侵限、施工质量不良等。

（1）接触网设备自身故障

接触网断线、绝缘子击穿和定位松脱属于接触网自身故障。这里是原件引起故障的重灾区。（2）刚性接触网弓网关系不佳刚性接触网弓网关系一直是业界难题，主要原因是：与

柔性接触网“之”字形布置不同，刚性接触网采用正弦形（实际施工中受工艺影响，还存在变形，即类似“城墙”式）布置，加之刚性接触网本身弹性不佳，造成了电客车受电弓碳滑板在

接触网拉出值范围内的不规则磨耗，并且在拉出值的边缘及中部形成凹槽。受电弓的不规则

磨耗和凹槽又造成了接触线的偏磨。接触线偏磨又加剧了受电弓的不规则磨耗，如此往复，

恶性循环。在电客车高速运行过程中，受电弓凹槽与接触网反复拉扯撞击，造成弓网关系的

恶化。在刚性接触网线路中，因弓网关系不良导致受电弓打火、车辆辅助逆变器故障的现象

也时有发生。还有可能因弓网关系导致的故障，由于电客车停车时受电弓刚好位于分段绝缘

器位置，弓网间的接触面积小，弓网间的接触过渡电阻很大，此时列车有大的取流（如列车

启动等），而且持续时间较长，弓网接触处温度急剧上升，造成碳滑板碳化、导滑板（分段

绝缘器部件）软化熔损，熔损后列车取流不畅，形成拉弧，最后造成碳滑板与导滑板烧损。

（3）非接触网设备设施侵限

在非接触网设备设施侵限案例中，侵限设备设施主要有隧道土建专业设施、电客车车顶

设备及接触网上部跨越电缆等。

1）侵限造成接触网短路的设施主要有接水槽和碳纤维布。接水槽，一般安装于隧道区间

的变形缝处（变形缝为漏水高发区），在漏水病害整治时，漏水点封堵前也临时安装接水槽。其材料有镀锌钢板，不锈钢板、玻璃钢等。故障接水槽采用不锈钢材料，水泥钉和木楔固定（一般应采用膨胀螺栓固定），两边用水泥砂浆封边。在列车运行产生的震动及隧道活塞风

压力的长期作用下，水泥钉及木楔容易出现松脱，造成板边缝与隧道顶板密贴不紧，隧道活

塞风灌进槽内产生压力使其松脱侵限，列车经过时受电弓与之碰撞接地短路，造成接触网跳闸，受电弓烧伤。碳纤维布是隧道结构补强材料，故障事件中碳纤维布由于其施工时粘贴工

艺不良（粘贴前未进行清洁及打磨，粘贴剂也没有涂抹均匀），在列车高速运行产生的震动

和活塞风的作用下突然脱落，碰到接触网和列车，造成接触网短路跳闸，车辆设备受损。

2）空调盖板闭锁不到位，在电客车运行时因振动等原因而松脱，活塞风将空调盖板抬起，与接触网发生短路，导致接触网跳闸；空调风机钢丝罩外圈钢丝脱焊，在振动和活塞的作用

下末端翘起，与接触网的距离小于动态放电极限，发生放电短路故障。

（4）施工质量问题

施工质量问题导致的接触网故障发生在“柔改刚”工程中，安装的绝缘横撑与中心锚节间

的净空距离不够且绝缘处理不当（包裹的绝缘材料与中心锚节的距离基本为0，相互摩擦导

致绝缘破损），导致接触网中心锚节线对横撑接地端一侧金属部分放电短路，也会造成故障

的发生

1.2人员违章操作

统计的人员违章操作引起的故障占到25%，主要发生在对接触网停/送电及挂/拆地线的

操作中和轨行区作业过程中。

1.3外部异物

外部异物案例主要是氢气球和塑料薄膜等漂浮物悬浮在接触网附件或缠绕接触网导致。

2预防措施探讨

（1）保证接触网设备的良好状态，确保设备本质安全。针对柔性接触网断线或定位松脱等故障，采用刚性接触网或接触轨的牵引供电方式，可以最大可能的避免此类事故发生（刚

性接触网接触线没有纵向载荷，一般不会发生断线事故）。在业已投运的柔性接触网线路中，对于绝缘棒与接触线连接处这一薄弱环节，安装时要按规定扭矩紧固，避免产生过大应力。

另外，要缩短该元件的使用周期，及时更换，在接触网养护作业中，加强对绝缘棒及其连接

线夹的检查。刚性接触网结构简单，安装维护方便，故障率低。但从已投运线路的经验来看，其弓网关系不佳，接触线及碳滑板不规则磨耗较大，在高速线路中尤为明显。对此，还没有

成熟的解决方案，目前主要采取的措施有根据列车运行速度对接触网的正弦波布置的拉出值、周期等参数优化调整；及时打磨碳滑板，避免出现较深的凹槽；在高速线路中，定位处使用

弹性线夹，电客车使用气囊式受电弓，增加弓网间的弹性。试验性的采取这些措施后，弓网

关系有了一定好转，其长期效果还有待进一步研究。

（2）保证车顶设备、隧道附属设备及过顶线缆的紧固，避免出现设备侵限，造成接触网或受电弓带电部分短路故障。

（3）从技术和管理两方面规范人员操作。

对于人员违章操作的问题，违章事件主要发生在车辆段内由车辆专业人员实施的对单个

股道的停送电和接挂地线作业中。对此，要从技术和管理两方面采取针对措施。技术上对控

制单股道供电的手动隔离开关加装性能可靠的五防系统，避免人员跳步操作。管理上要细化

作业组织流程，停电-挂地线-拆地线-送电要分步授权，从命令发布，设施（“五防”钥匙和机

械钥匙）发放、台账填写、操作监护等方面保证每一步操作的正确性。

（4）避免外部异物进入。

针对外部异物：将氢气球列为违禁品，劝导乘客不要持氢气球进站乘车，避免氢气球进

入轨行区。在大风天气加强对地面及高架线路的巡视发现接触网附近的漂浮物及时处理，避

免其缠绕接触网，或在列车进过时缠绕受电弓，使故障恶化。

3结束语

接触网是直接向电客车供电的供电线路，接触网供电中断将直接引起行车中断，因此，

接触网是保证城市轨道交通运行可靠性的重要环节。本文通过分析某地铁企业近年来造成接

触网跳闸甚至损坏的故障原因，剖析了接触网运行中的薄弱环节，在此基础上探讨了针对性

的预防措施，为轨道交通行业接触网养护工作提出了重点方向。

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