地铁供电系统中刚性接触网常见故障及防范措施.doc

1、地铁供电系统中刚性接触网常见故障及防范措施摘要：本文主要分析刚性接触网在运营中出现的一些常见故障，并针对每种故障进行分析，在分析的基础上针对具体的故障提出了一些防范措施，以供大家交流探讨。 关键词：地铁供电系统；刚性接触网；故障 中图分类号： F293 文献标识码： A 自 2003 年 6 月 28 日广州地铁二号线正式对外运营以来，刚性接触网的应用展示了其良好的性能的同时，也开启了我国刚性接触网悬挂形式的应用。但随着运营时间和行车密度的增加，刚性接触网暴露出一些缺陷，如中间接头螺纹滑牙严重、接触线磨损异常及绝缘子偏斜等。因国内地铁行业缺少运营经验，问题出现后，需要同行业地铁人员进行总结，为

2、后续发展奠定基础。 一、刚性接触网在运营中出现的常见故障 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 810m，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，如图 1 所示 图 1 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

3、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。 锚段关节处汇流排绝缘子倾斜、脏污、破损、炸裂及脱落 汇流排绝缘子倾斜如图 2 所示，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。 图 2 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。 汇流排定位绝缘子脱落现象包括定位绝缘子与汇流排定位

4、线夹脱落、定位绝缘子与定位槽钢脱落，其原因在于受电弓不断的撞击及刚性悬挂本身无缓冲作用造成刚性悬挂不断的振动。一般情况下，刚性悬挂连接点多采用螺纹连接，在连续的振动作用下，螺纹逐渐松脱，从而造成定位绝缘子脱落。 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，如图 3 所示： 图三 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

5、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。 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。

6、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。 T 型头螺栓一般应用在刚性接触悬挂的定位底座槽钢上，随着列车运营时间的延长，T 型头螺栓由于其结构作用，会在列车运行过程中由于振动作用发生偏转，偏转累积到一定程度便从定位底座槽钢中松动以致最终脱落。 二、防范措施 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

7、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。对铁路附近可能危害接触网供电安全的建筑物等及时联系处理，保证在恶劣天气下发生变化时对接触网。能保持安全的距离。加强对上跨建筑物上的清理工作，以防不测。 再次，汇流排定位线夹设计应保持汇流排结合处弧形平滑过渡；汇流排定位线夹安装要保持汇流排面的严格垂直及平行，同时考虑轨道的超高；汇流排设计安装中要充分考虑环境因素导致的汇流排热胀冷缩及列车行进中的窜动问题，增加一些冗余措施，如刚性汇流排弹性元件引入。在不能改变列车原因的情况下，建议把锚段关节、线岔处非工作支比工作支抬高为 46mm，在过渡处保证平滑，非绝缘锚段关节增加电联接数量，把刚性分段绝

8、缘器滑板与刚性汇流排安装保持在 1mm 的高差；在建设中，注意接触线嵌入时的状态，一定要确保接触线完全嵌入在汇流排卡槽中，进而避免汇流排锚段关节、线岔及分段处出现拉弧现象。 最后，接触线在放线过程中要保持接触线不能出现硬弯，同时，在放接触线前必须保证汇流排钳口的干净；列车运营后，需保持隧道的干燥和干净；对水患较严重的区域，采用汇流排防雨罩进行覆盖；对汇流排设计时要充分考虑汇流排进水后的排出问题。 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

9、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。 刚性悬挂定位示意图 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

10、。 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。 中间接头螺纹滑牙的防范措施 通常处理螺纹滑牙的方法就是更换中间接头，随着行车密度加大以及行车时间的不断延长，留给接触网检修的时间越来越少，而接头螺纹出现滑牙的现象又呈上升趋势，给接触网检修工作带来了更高的挑战。要从根本上解决问题，还需要从部件材质和连接工艺上考虑如何进行改进，也就是在保证电气性能要求的前提下采用硬度更高、耐磨性能更好的材质制造中间接头，或者改进汇流排和中间接头的连接工艺，分散接头螺纹处的受力，使螺纹不易被损坏。

11、目前更换中间接头的方法已经明显给检修工作带来很大麻烦，所以后两种方法在今后的工作中很值得去研究。 总而言之，刚性接触网作为一种新技术，在轨道交通行业的应用中体现出一系列的优势，但是随着运营时间的延长，不可避免地会出现一些问题。由于国内刚性接触网运营维护管理经验尚未成熟，因此，需要在刚性接触网设计及应用中，不断地总结经验，在实践中解决已经出现的问题，并对可能出现的问题进行及时防范。 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,2009. 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,2011,01:30 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