李志遠(yuǎn)

【摘要】本文主要圍繞著地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網(wǎng)的常見(jiàn)故障展開(kāi)分析，論述了系統(tǒng)故障出現(xiàn)的原因，分析了如何更好的去防范和處理故障，以期可以為地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行提供參考。

【關(guān)鍵詞】地鐵；供電系統(tǒng)；剛性接觸網(wǎng)；故障；防范

一、前言

目前，地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網(wǎng)常見(jiàn)的故障比較多，如果不能夠及時(shí)處理這些故障，就會(huì)造成地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量下降，所以，分析地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行的故障和防范措施很有必要。

二、地鐵接觸網(wǎng)概況

目前國(guó)內(nèi)地鐵已有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的接觸網(wǎng)類(lèi)型主要有：北京地鐵隧道及地面均采用上接觸式低碳鋼接觸軌；上海市軌道交通1號(hào)線(xiàn)和2號(hào)線(xiàn)在隧道內(nèi)采用的是彈性支座有補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛接觸網(wǎng)；廣州地鐵1號(hào)線(xiàn)采用架空全補(bǔ)償鏈形懸掛接觸網(wǎng)，2號(hào)線(xiàn)和3號(hào)線(xiàn)隧道內(nèi)采用剛性懸掛接觸網(wǎng)，4號(hào)線(xiàn)采用下接觸式鋼鋁復(fù)合接觸軌；深圳市地鐵采用架空全補(bǔ)償鏈形懸掛接觸網(wǎng)；武漢輕軌采用下接觸式鋼鋁復(fù)合接觸軌；大連輕軌采用架空全補(bǔ)償鏈形懸掛接觸網(wǎng)；重慶輕軌工程采用與跨座式車(chē)輛配套的側(cè)接觸式T型匯流排剛性接觸網(wǎng)。歸納起來(lái)城市軌道接觸網(wǎng)有三大類(lèi)型：接觸軌類(lèi)接觸網(wǎng)；架空柔性接觸網(wǎng)；架空剛性接觸網(wǎng)。這些接觸網(wǎng)在地鐵的發(fā)展中，起著重要作用。

三、剛性接觸網(wǎng)的特點(diǎn)

1、剛性懸掛接觸網(wǎng)主要由匯流排、接觸線(xiàn)、絕緣子和支撐裝置及地線(xiàn)組成。其中匯流排既作為固定接觸線(xiàn)的嵌體，同時(shí)又作為導(dǎo)電截面的一部分。根據(jù)匯流排截面形狀的不同又分為T(mén) 型與Π型兩種。我國(guó)目前采用的較多的是Π型，國(guó)產(chǎn)化率較高。Π型結(jié)構(gòu)的剛性懸掛特點(diǎn)是：其一， 便于安裝和架設(shè)，在架設(shè)接觸線(xiàn)時(shí)，使用專(zhuān)用滑動(dòng)式放線(xiàn)小車(chē)，利用Π型結(jié)構(gòu)的彈性力可使接觸線(xiàn)嵌入?yún)R流排卡槽內(nèi)；其二，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，接觸線(xiàn)是靠?jī)蓚?cè)夾持力固定的，因此運(yùn)行穩(wěn)定性好。單根接觸線(xiàn)匯流排目前有兩種類(lèi)型： 一種為高80 mm 的PAC80 型， 另一種為高110 mm 的PAC110 型。其中PAC110 型的截面積為2213 mm2 ， 每節(jié)長(zhǎng)12.5m左右。剛性接觸網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)斷線(xiàn)隱患、可靠少、費(fèi)用較低等特點(diǎn)，但是相對(duì)柔性接觸網(wǎng)來(lái)說(shuō)，彈性不足、導(dǎo)線(xiàn)磨耗異常、安裝精度要求高、定位點(diǎn)間距較小。剛性接觸網(wǎng)的允許速度一般為80～120 km/ h 。

2、接觸網(wǎng)性能的優(yōu)劣決定著機(jī)車(chē)的運(yùn)行速度與穩(wěn)定。由于城市土地成本較高，地鐵一般建在地下，高架段占很少部分。因地下凈空高度有限，接觸網(wǎng)常采用剛性懸掛，這就影響了機(jī)車(chē)的運(yùn)行速度與穩(wěn)定，因剛性接觸網(wǎng)幾乎不存在彈性，大大增加了接觸線(xiàn)的磨耗，縮短了接觸線(xiàn)的使用壽命。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中得出的架空剛性接觸線(xiàn)磨耗均勻的優(yōu)勢(shì)在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中還是接受了很大的挑戰(zhàn)，增加接觸網(wǎng)懸掛裝置的彈性，延長(zhǎng)接觸線(xiàn)的使用壽命成為施工難題。

四、剛性接觸網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障

1、匯流排扭曲變形，錨段關(guān)節(jié)、線(xiàn)岔及分段處拉弧

剛性接觸網(wǎng)懸掛中匯流排跨距一般為8～10m，懸掛定位點(diǎn)多。一旦定位線(xiàn)夾與匯流排之間出現(xiàn)卡滯，在列車(chē)受電弓前行摩擦力作用、匯流排本身的熱脹冷縮、定位線(xiàn)夾與匯流排不在同一平面及定位線(xiàn)夾與匯流排接觸面不干凈等因素作用下，就會(huì)造成匯流排呈“蛇形”扭曲變形。

拉弧現(xiàn)象的產(chǎn)生有兩方面原因：一方面是由于列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)向架本身產(chǎn)生振動(dòng)以及受電弓的偏移，使得受電弓碳板工作面在列車(chē)運(yùn)行中不可能一直和軌道面保持水平狀態(tài)；另一方面是由于剛性接觸網(wǎng)技術(shù)參數(shù)未調(diào)整到位，接觸線(xiàn)與受電弓碳滑板為面接觸，容易出現(xiàn)離線(xiàn)。在多種原因作用下導(dǎo)致受電弓在錨段關(guān)節(jié)、線(xiàn)岔及分段等處拉弧。

2、錨段關(guān)節(jié)處匯流排絕緣子傾斜、臟污、破損、炸裂及脫落

匯流排絕緣子傾斜原因一般是由于匯流排定位線(xiàn)夾設(shè)計(jì)不合理以及列車(chē)行進(jìn)方向及隧道風(fēng)亭排風(fēng)共同引起，因此應(yīng)保持匯流排定位線(xiàn)夾與匯流排結(jié)合處平滑過(guò)渡；匯流排定位線(xiàn)夾安裝與匯流排保持嚴(yán)格的垂直和平行；匯流排本身的熱脹冷縮及列車(chē)行進(jìn)導(dǎo)致的竄動(dòng)。

列車(chē)滑板粉塵及隧道施工作業(yè)會(huì)導(dǎo)致匯流排定位絕緣子臟污及破損。絕緣子炸裂一方面由于絕緣子質(zhì)量不過(guò)關(guān)，另一方面絕緣子因水垢、流水成線(xiàn)等原因而產(chǎn)生過(guò)電流瞬時(shí)擊穿。

3、接觸線(xiàn)與匯流排結(jié)合處存在脫槽，導(dǎo)致拉弧

剛性接觸網(wǎng)在安裝過(guò)程中接觸線(xiàn)出現(xiàn)硬彎，匯流排鉗口處存在異物，加上在運(yùn)營(yíng)中，隧道漏水導(dǎo)致的水垢、膨脹使接觸線(xiàn)脫槽，從而出現(xiàn)拉弧。

4、剛?cè)徇^(guò)渡處、剛性接頭處及受電弓磨耗異常

剛?cè)徇^(guò)渡處連接電纜較多，同時(shí)，列車(chē)在剛性與柔性接觸網(wǎng)使受電弓瞬時(shí)彈性力不均等易造成剛?cè)徇^(guò)渡處磨耗異常；剛性接觸網(wǎng)接頭縫隙控制在1mm，接頭處存在下沉，使得剛性接頭處磨耗也相當(dāng)大。

受電弓磨耗不是均勻分布，而是集中在幾個(gè)具體部位，受剛性接觸網(wǎng)懸掛的影響及剛性匯流排布置的原因，造成剛性接觸懸掛拉出值分布集中到某些與之接觸較多的部位，其中受電弓滑板與接觸線(xiàn)接觸概率較大，因此磨耗相對(duì)較大而集中。

5、中間接頭螺紋滑牙、T型頭螺栓松動(dòng)

剛性懸掛沒(méi)有抬升量，受到電弓的接觸壓力和沖擊力無(wú)法緩解，整個(gè)懸掛處于振動(dòng)的狀態(tài)，列車(chē)造成的振動(dòng)幅值較小，相應(yīng)能量也不大，但行車(chē)密度增加后，能量就會(huì)疊加，振動(dòng)合成后能量要釋放到剛性懸掛系統(tǒng)中去，從而會(huì)對(duì)懸掛系統(tǒng)造成很大的影響，中間接頭是整個(gè)懸掛系統(tǒng)中最易產(chǎn)生弛度的地方，在受電弓接觸壓力和沖擊力的作用下，就會(huì)造成中間接頭螺紋滑牙?；罆?huì)造成接頭處產(chǎn)生硬點(diǎn)，對(duì)受流質(zhì)量產(chǎn)生較大不利的影響。

五、防范措施

1、匯流排故障防范措施

首先，從材質(zhì)上，應(yīng)建議廠(chǎng)家選用熱脹冷縮性能好的匯流排，在安裝過(guò)程中，保持匯流排與定位線(xiàn)夾結(jié)合處干凈且處于同一平面，防止出現(xiàn)卡滯，在安裝完后，應(yīng)在定位處進(jìn)行標(biāo)識(shí)，防止因松動(dòng)產(chǎn)生不在同一平面的卡滯。其次，要加強(qiáng)清掃工作，對(duì)污染嚴(yán)重的區(qū)段要減少清掃的周期。對(duì)環(huán)境惡劣區(qū)段采用抗污性能強(qiáng)的硅橡膠絕緣子。對(duì)特殊區(qū)段絕緣體重點(diǎn)清掃。對(duì)接觸網(wǎng)線(xiàn)索的調(diào)整一定要考慮溫度變化的影響。

2、對(duì)于部件松動(dòng)脫落的防范措施

目前各地鐵公司所采取的措施依然是縮短檢修周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)偏轉(zhuǎn)的螺栓進(jìn)行糾偏，每次檢修作業(yè)都對(duì)所有螺紋螺栓進(jìn)行緊固。但這樣治標(biāo)不治本，因地鐵行車(chē)密度大運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)，留給設(shè)備檢修的時(shí)間很少，從而造成檢修工作強(qiáng)度較大，而采用剛性懸掛的一大原因就是因?yàn)樗鼨z修維護(hù)量少，所以根本的解決辦法還是要研究如何緩解和釋放剛性接觸懸掛的振動(dòng)能量，以保證懸掛結(jié)構(gòu)部件的穩(wěn)定性，如何減少零部件的數(shù)量，減少連接點(diǎn)，以減少故障發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié)，或?qū)頭螺栓和連接部件進(jìn)行技術(shù)改造，使其在保證原有功能的基礎(chǔ)上不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)和松動(dòng)。

3、接觸線(xiàn)磨耗嚴(yán)重的防范措施

可從接觸網(wǎng)的源頭進(jìn)行防范，即在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)必須將絕緣錨段關(guān)節(jié)設(shè)在列車(chē)惰行減速區(qū)，在減震道床區(qū)段盡量減少線(xiàn)路曲線(xiàn)設(shè)計(jì)。要降低匯流排中間接頭處的磨耗，除在檢修時(shí)加強(qiáng)對(duì)螺栓的禁固外可研究改良中間接頭和緊固元件工藝，使其性能更加穩(wěn)定。

4、受電弓集中磨耗的措施

在設(shè)計(jì)和施工階段嚴(yán)格質(zhì)量控制，精確計(jì)算和定位，使接觸網(wǎng)真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的曲線(xiàn)分布；從弓網(wǎng)兩個(gè)方面分析解決，如調(diào)整接觸壓力，選擇優(yōu)質(zhì)滑板材質(zhì)等。

六、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，地鐵供電系統(tǒng)中剛性接觸網(wǎng)故障出現(xiàn)的原因眾多，為了可以讓故障處理更加有效，進(jìn)而提升系統(tǒng)運(yùn)行的效果，要在今后的系統(tǒng)運(yùn)行中更加重視故障問(wèn)題，并且積極應(yīng)對(duì)。

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