城市轨道接触网故障分析

李志明

深圳市地铁集团有限公司运营总部

摘要：地铁接触网作为地铁重要组成部分，其质量的优劣直接影响着供电系统的稳定性。特别是接触网与其它设备不同，具有唯一性，没有备用。一旦出现故障就会造成行车中断。本文主要对城市轨道刚性及柔性接触网特点及故障进行分析，并提出对策，供同行借鉴。

关键词：柔性接触网；刚性接触网；故障

1.轨道交通刚性及柔性接触网的组成与特点

1.1刚性接触网

刚性接触网作为地铁供电系统的重要构成部件，其质量的优劣直接影响着供电系统的稳定性。汇流排、接触线、绝缘子等都是构成刚性悬挂接触网的主要成分。其中汇流排不仅能够作为接触线固定的嵌体，还是导电截面的重要构成部分。按照汇流排截面形状也可将其划分为2类：T型、型。现阶段，我国应用最多的为型。型结构刚性悬挂不仅利于安装、架设，还具备良好的结构稳定性。在接触线架设环节，通过专用滑动式放线小车的使用，可通过型结构弹性力，向汇流排卡槽内嵌入接触线。同时，通过两侧夹持力可进行接触线固定，进而提高其运行稳定性。具体特征如下：①1200m㎡为型刚性悬挂汇流排当量截面积，与柔性150m㎡硬铜绞线（8根）相同。应向传统柔性悬挂接触导线内嵌入，与柔性悬挂承力索、接触导线等功效一致。因此，与传统柔性悬挂接触网相比，刚性悬挂结构形式更为简单、紧凑，便于施工。如图1所示。

图1刚性悬挂结构形式图

②无张力自然悬挂状态为刚性悬挂接触网所处状态，其通过铝合金汇流排刚性实现接触导向位置不变，无需进行重力下锚张力装置设置，这样就降低了悬挂结构的复杂程度，能够对有限隧道空间有效节约。③选取硬质铝合金材质作为刚性悬挂材料，施工中存有任何失误都会产生极大危害，如汇流排永久变形等。为此，在刚性悬挂施工环节，必须严控把关施工工艺的各个关键点的要素，如人员、技术、系统及设备等。

1.2柔性接触网

架空柔性接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础等几部分组成。在隧道中的架空柔性接触网直接通过旋转腕臂或弹性支架固定在隧道顶上，没有支柱。

1.2.1支柱和基础

基础承受支柱所传递的力矩并传给土体，是起支持作用的。支柱用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。我国接触网中主要采用等径预应力钢筋混凝土支柱和钢柱。

1.2.2支持装置

支持装置是用来支持和固定接触悬挂，同时承受接触悬挂的重力和水平力。支持装置可分为腕臂形式和软横跨、硬横跨形式。主要由腕臂、绝缘子、安装底座以及连接零件组成。

1.2.3定位装置

定位装置的作用是确定接触线的水平距离，不脱离受电弓的接触且使受电弓滑板均匀磨耗。定位装置主要由定位管、定位环、定位器、定位线夹以及连接零件组成。

1.2.4接触悬挂

接触悬挂包括接触线、承力索、吊弦、电联接和补偿装置及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其作用是将从整流器所获得的电能输送给电动车组。电动车组运行时，受电弓顶部的滑板紧贴接触线摩擦滑行得到电能。接触悬挂根据结构不同，可以分为简单悬挂、链型悬挂。

2.刚性接触网常见故障

刚性接触网具有维护简单、零配件少、可靠性高等特征，在使用过程不会担心断线。长时间使用可能会造成部件松动或脱落、接触线磨耗、受电弓磨耗不均、中间接头螺纹滑牙等问题：

2.1部件松动脱落

刚性接触悬挂的定位底座槽钢通过T头螺栓（见图2、3）连接，地铁营运一段时间之后，T头螺栓受振动作用的影响逐渐偏转，直至脱落。

图2刚性悬挂定位示意图图3接触面截面图

接触接触悬挂零件都是采用螺纹连接，且连接点比较多，地铁运行时，受电弓不断的冲击振动，定位绝缘子与汇流排定位线夹间、定位绝缘子与定位槽钢之间的螺纹出现脱落。

防范措施：各地铁大都会定期检修，但由于地铁行车密度大，所以检修时间有限，要想彻底解决部件松动脱落故障，必须缓和、释放振动能量，减少零部件数量、连接点，或改造T头螺栓和连接部件，保证悬挂部件稳定，减少部件脱落。

2.2接触线磨耗

由于地铁的加速度比较大，线面经常会有打火、放电痕迹，这就造成了电气磨耗。另外，刚性接触网弓网压力较大，在特殊线路区弓网所受到的冲击力及接触压力不稳定，容易造成机械磨。（1）锚段关节尤其是绝缘锚段关节的磨耗十分严重；咬2）特殊线路区段磨耗严重一般来说，曲线段比直线段磨损强烈，减振道床比整体道床磨耗严重，坡道比直线平道磨损的厉害。几种情况结合磨损就更严重。比如某个点既是曲线段又减振道床，这个点的磨损程度就会非常严重，磨损速度也会更快。（3）解决措施：接触网设计时，尽量减少特殊点的重叠，即减震道床区段避免线路曲线设计，改良接头和紧固元件，检修时加强螺栓紧固，使接触网性能更加稳定。

2.3受电弓集中磨耗

刚性网设计时，每个锚段应呈正弦曲线分布，但这样的设计在实际施工中难以精确实现，接触线与碳滑板的接触点大多集中在碳滑板的某个位置，使车辆受电弓碳滑板的磨耗集中分布：另外，如果地铁正线是刚性悬挂，车辆段是柔性悬挂，列车在车辆段柔性悬挂区段时，在受电弓滑板的凹槽接触线很容易出现卡线或者拉线故障：

解决方法：设计施工时必须严格按照设计要求精确定位，另外，调整接触压力：选择材质较好的滑板都能够有效改善磨损情况：

2.4中间接头螺纹滑牙

刚性悬挂中受电弓的接触压力以及冲击力无法缓解，悬挂系统产生轻微震动，当行车密度增大，振动幅值增大，中间接头受振动影响出现滑牙现象，随着地铁运行时间增长，滑牙现象不断增长：

解决方法：一般而言，我国城市地铁部门会定期更换中间接头，但这并不能从根本上解决滑牙故障，因此，必须改进连接工艺，分散接头螺纹的受力，尽量延长螺纹寿命：

3.柔性接触网常见故障

3.1空间结构尺寸方面的故障：

空间结构尺寸方面的故障主要包含弓网故障、接触网参数变化、接触网线索、零部件脱落、接触网零部件变形等，产生这些故障的原因有许多，主要有以下几个方面：（1）设计施工不合理：由于设计施工不合理，接触网某些部位的结构设计存在问题，接触网零部件本身或安装方式不合理，会造成零部件脱落，容易引起弓网故障：（2）产品质量存在问题：接触网构件和安装设备质量不合格，零部件在地铁行车过程中很容易损坏、变形，改变接触网结构及参数，造成弓网故障：（3）施工质量不合格：施工质量不合理必然会产生故障：如构件螺栓没有紧固到位，螺栓在地铁运行过程中就很容易脱落，造成钻弓等故障：（4）自然灾害：柔性接触网设置在露天环境中，可能会受到天气影响或外界撞击，从而使接触网悬挂参数发生变化：（5）解决措施：第一验收程序必须严格：验收时，工作人员必须严格按照规范检验接触网各部分的参数，及安装后的状态，避免不合格零部件进入接触网；第二加强接触网参数的监测：地铁检修人员必须定期对接触网的零部件设备进行监测、检修，尤其是各个部位的螺栓、螺母、弹垫、防松垫片等细小部件，定时紧固，及时发现问题并解决，尽可能多使用防松螺母和垫片，保证地铁安全运行；第三设备安装、调整必须考虑温度因素：设备往往会因为温度变化过松、过紧，改变接触网参数，设备安装时必须考虑温度变化：

3.2电气联结故障

地铁运行过程中经常会因为股道电联结设置位置或数量不合理、不同悬挂间非稳定性接触、电联结线夹没有按照相关规定安装或在运行过程中螺栓松动脱落等原因造成放电，烧伤零部件或线索的现象：解决方法：地铁修建时严格按照相关标准及施工现场的情况设置安装电联结，并在建成验收时再次检验整改：地铁建成验收时，对电气接续部分重点检查，调整非稳定性接触的部分，实在不能调整时加绝缘护套，最大程度避免电气联结故障发生：

3.3绝缘方面故障

绝缘子的绝缘强度不够、或材质不符合周围环境、绝缘子不清洁或其他原因影响绝缘子绝缘效果，造成其放电甚至被击穿，使接触网出现绝缘故障：

解决措施：定期清洁绝缘子作业环境，十分容易脏污的地段采用抗污性能强的绝缘子，接触网线索与地体保持安全距离，清理接触网附近影响供电安全的危树等物体，防微杜渐。

4结束语

综上所述，刚柔性接触网作为地铁供电系统中重要组成部分，其安全可靠性能直接关系着列车运行质量与安全。接触网在运营维护过程中出现的各种问题，需要我们积极开展相关技术工作解决，不断总结经验。

参考文献：

[1]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，2012，02：350-351.

[2]白玉新.接触网常见故障及对策研究[J].中国铁路，2009，03：62-64.

[3]高英维.牵引供电系统接触网常见故障分析及对策[J].铁道建筑技术，2009，03：112-114.