地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析

李志远

【摘要】本文主要围绕着地铁供电系统中刚性接触网的常见故障展开分析，论述了系统故障出现的原因，分析了如何更好的去防范和处理故障，以期可以为地铁供电系统运行提供参考。

【关键词】地铁；供电系统；刚性接触网；故障；防范

一、前言

目前，地鐵供电系统中刚性接触网常见的故障比较多，如果不能够及时处理这些故障，就会造成地铁供电系统运行质量下降，所以，分析地铁供电系统运行的故障和防范措施很有必要。

二、地铁接触网概况

目前国内地铁已有运行经验的接触网类型主要有：北京地铁隧道及地面均采用上接触式低碳钢接触轨；上海市轨道交通1号线和2号线在隧道内采用的是弹性支座有补偿简单悬挂接触网；广州地铁1号线采用架空全补偿链形悬挂接触网，2号线和3号线隧道内采用刚性悬挂接触网，4号线采用下接触式钢铝复合接触轨；深圳市地铁采用架空全补偿链形悬挂接触网；武汉轻轨采用下接触式钢铝复合接触轨；大连轻轨采用架空全补偿链形悬挂接触网；重庆轻轨工程采用与跨座式车辆配套的侧接触式T型汇流排刚性接触网。归纳起来城市轨道接触网有三大类型：接触轨类接触网；架空柔性接触网；架空刚性接触网。这些接触网在地铁的发展中，起着重要作用。

三、刚性接触网的特点

1、刚性悬挂接触网主要由汇流排、接触线、绝缘子和支撑装置及地线组成。其中汇流排既作为固定接触线的嵌体，同时又作为导电截面的一部分。根据汇流排截面形状的不同又分为T 型与Π型两种。我国目前采用的较多的是Π型，国产化率较高。Π型结构的刚性悬挂特点是：其一， 便于安装和架设，在架设接触线时，使用专用滑动式放线小车，利用Π型结构的弹性力可使接触线嵌入汇流排卡槽内；其二，结构稳定，接触线是靠两侧夹持力固定的，因此运行稳定性好。单根接触线汇流排目前有两种类型： 一种为高80 mm 的PAC80 型， 另一种为高110 mm 的PAC110 型。其中PAC110 型的截面积为2213 mm2 ， 每节长12.5m左右。刚性接触网具有结构紧凑、无断线隐患、可靠少、费用较低等特点，但是相对柔性接触网来说，弹性不足、导线磨耗异常、安装精度要求高、定位点间距较小。刚性接触网的允许速度一般为80～120 km/ h 。

2、接触网性能的优劣决定着机车的运行速度与稳定。由于城市土地成本较高，地铁一般建在地下，高架段占很少部分。因地下净空高度有限，接触网常采用刚性悬挂，这就影响了机车的运行速度与稳定，因刚性接触网几乎不存在弹性，大大增加了接触线的磨耗，缩短了接触线的使用寿命。同时，实验中得出的架空刚性接触线磨耗均匀的优势在实际运营中还是接受了很大的挑战，增加接触网悬挂装置的弹性，延长接触线的使用寿命成为施工难题。

四、刚性接触网在运营中出现的常见故障

1、汇流排扭曲变形，锚段关节、线岔及分段处拉弧

刚性接触网悬挂中汇流排跨距一般为8～10m，悬挂定位点多。一旦定位线夹与汇流排之间出现卡滞，在列车受电弓前行摩擦力作用、汇流排本身的热胀冷缩、定位线夹与汇流排不在同一平面及定位线夹与汇流排接触面不干净等因素作用下，就会造成汇流排呈“蛇形”扭曲变形。

拉弧现象的产生有两方面原因：一方面是由于列车在运行过程中转向架本身产生振动以及受电弓的偏移，使得受电弓碳板工作面在列车运行中不可能一直和轨道面保持水平状态；另一方面是由于刚性接触网技术参数未调整到位，接触线与受电弓碳滑板为面接触，容易出现离线。在多种原因作用下导致受电弓在锚段关节、线岔及分段等处拉弧。

2、锚段关节处汇流排绝缘子倾斜、脏污、破损、炸裂及脱落

汇流排绝缘子倾斜原因一般是由于汇流排定位线夹设计不合理以及列车行进方向及隧道风亭排风共同引起，因此应保持汇流排定位线夹与汇流排结合处平滑过渡；汇流排定位线夹安装与汇流排保持严格的垂直和平行；汇流排本身的热胀冷缩及列车行进导致的窜动。

列车滑板粉尘及隧道施工作业会导致汇流排定位绝缘子脏污及破损。绝缘子炸裂一方面由于绝缘子质量不过关，另一方面绝缘子因水垢、流水成线等原因而产生过电流瞬时击穿。

3、接触线与汇流排结合处存在脱槽，导致拉弧

刚性接触网在安装过程中接触线出现硬弯，汇流排钳口处存在异物，加上在运营中，隧道漏水导致的水垢、膨胀使接触线脱槽，从而出现拉弧。

4、刚柔过渡处、刚性接头处及受电弓磨耗异常

刚柔过渡处连接电缆较多，同时，列车在刚性与柔性接触网使受电弓瞬时弹性力不均等易造成刚柔过渡处磨耗异常；刚性接触网接头缝隙控制在1mm，接头处存在下沉，使得刚性接头处磨耗也相当大。

受电弓磨耗不是均匀分布，而是集中在几个具体部位，受刚性接触网悬挂的影响及刚性汇流排布置的原因，造成刚性接触悬挂拉出值分布集中到某些与之接触较多的部位，其中受电弓滑板与接触线接触概率较大，因此磨耗相对较大而集中。

5、中间接头螺纹滑牙、T型头螺栓松动

刚性悬挂没有抬升量，受到电弓的接触压力和冲击力无法缓解，整个悬挂处于振动的状态，列车造成的振动幅值较小，相应能量也不大，但行车密度增加后，能量就会叠加，振动合成后能量要释放到刚性悬挂系统中去，从而会对悬挂系统造成很大的影响，中间接头是整个悬挂系统中最易产生弛度的地方，在受电弓接触压力和冲击力的作用下，就会造成中间接头螺纹滑牙。滑牙会造成接头处产生硬点，对受流质量产生较大不利的影响。

五、防范措施

1、汇流排故障防范措施

首先，从材质上，应建议厂家选用热胀冷缩性能好的汇流排，在安装过程中，保持汇流排与定位线夹结合处干净且处于同一平面，防止出现卡滞，在安装完后，应在定位处进行标识，防止因松动产生不在同一平面的卡滞。其次，要加强清扫工作，对污染严重的区段要减少清扫的周期。对环境恶劣区段采用抗污性能强的硅橡胶绝缘子。对特殊区段绝缘体重点清扫。对接触网线索的调整一定要考虑温度变化的影响。

2、对于部件松动脱落的防范措施

目前各地铁公司所采取的措施依然是缩短检修周期，及时发现并对偏转的螺栓进行纠偏，每次检修作业都对所有螺纹螺栓进行紧固。但这样治标不治本，因地铁行车密度大运营时间长，留给设备检修的时间很少，从而造成检修工作强度较大，而采用刚性悬挂的一大原因就是因为它检修维护量少，所以根本的解决办法还是要研究如何缓解和释放刚性接触悬挂的振动能量，以保证悬挂结构部件的稳定性，如何减少零部件的数量，减少连接点，以减少故障发生的薄弱环节，或对T头螺栓和连接部件进行技术改造，使其在保证原有功能的基础上不会发生偏转和松动。

3、接触线磨耗严重的防范措施

可从接触网的源头进行防范，即在接触网设计时必须将绝缘锚段关节设在列车惰行减速区，在减震道床区段尽量减少线路曲线设计。要降低汇流排中间接头处的磨耗，除在检修时加强对螺栓的禁固外可研究改良中间接头和紧固元件工艺，使其性能更加稳定。

4、受电弓集中磨耗的措施

在设计和施工阶段严格质量控制，精确计算和定位，使接触网真正实现设计要求的曲线分布；从弓网两个方面分析解决，如调整接触压力，选择优质滑板材质等。

六、结束语

总而言之，地铁供电系统中刚性接触网故障出现的原因众多，为了可以让故障处理更加有效，进而提升系统运行的效果，要在今后的系统运行中更加重视故障问题，并且积极应对。

【参考文献】

[1]郑吉.地铁牵引供电系统可靠性分析[D].西南交通大学，2013.36.

[2]孙海东.刚性悬挂接触网在城市轨道交通牵引供电系统中的应用[J].铁路技术创新，2012，01：30

[3]芮小刚.地铁接触网常见故障和问题分析及其应对方法[J].科技信息，2012，02：01