地鐵接觸網(wǎng)的常見故障及應(yīng)對策略

謝健慧

（上海地鐵維護(hù)保障有限公司供電分公司，上海，200031）

0 引言

地鐵是城市公共交通中的主要構(gòu)成部分，地鐵軌道交通相對安全、運行平穩(wěn)、便利性較高，成為人們出行的首選公共交通工具。地鐵接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致地鐵運行受到制約，將會對軌道交通的運行安全產(chǎn)生不利影響。

1 地鐵接觸網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點

地鐵接觸網(wǎng)的運行環(huán)境相對而言比較復(fù)雜，對于設(shè)備的可靠性要求比較嚴(yán)格，研究接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以及特征，可以為技術(shù)人員辨別接觸網(wǎng)存在的故障提供判斷依據(jù)。從狹義角度分析，接觸網(wǎng)即是架空接觸網(wǎng)，從廣義角度分析，接觸網(wǎng)還涵蓋了接觸軌。

柔性接觸網(wǎng)主要是由接觸懸掛裝置、支持裝置、定位裝置、支柱等共同構(gòu)成的，根據(jù)柔性接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式，可將其劃分為有承力索的鏈形懸掛接觸網(wǎng)和無承力索的簡單懸掛接觸網(wǎng)。鏈型懸掛又可以被劃分成簡單的鏈型懸掛接觸網(wǎng)以及彈性鏈型懸掛接觸網(wǎng)，有全補(bǔ)償接觸網(wǎng)、半補(bǔ)償接觸網(wǎng)和無補(bǔ)償接觸網(wǎng)三種類型，地鐵通常會使用全補(bǔ)償型簡單鏈型懸掛接觸網(wǎng)。

剛性接觸網(wǎng)主要可以被分為“T”型接觸網(wǎng)和“H”型接觸網(wǎng)兩種類型，現(xiàn)如今“H”型剛性懸掛接觸網(wǎng)應(yīng)用的比較廣泛。剛性接觸網(wǎng)主要是使用匯流排替代了柔性接觸網(wǎng)使用的承力索以及吊弦裝置，運用自身的彈性夾持住接觸線。剛性接觸網(wǎng)具備結(jié)構(gòu)比較緊湊、占用凈空間較小、維護(hù)起來相對方便等特征。

2 地鐵接觸網(wǎng)系統(tǒng)常見故障分析

地鐵接觸網(wǎng)系統(tǒng)常見故障包括柔性接觸網(wǎng)的常見故障和剛性接觸網(wǎng)的常見故障，柔性接觸網(wǎng)的常見故障又包括接觸懸掛失效、定位裝置失效、支持裝置和支柱失效，剛性接觸網(wǎng)的常見故障涵蓋了接觸線脫槽和異常磨耗、絕緣子出現(xiàn)故障、T型頭螺栓和中間接頭連接螺栓出現(xiàn)滑牙故障。

表1 接觸網(wǎng)系統(tǒng)常見故障分析

2.1 地鐵柔性接觸網(wǎng)的常見故障

2.1.1 接觸懸掛失效

接觸懸掛失效主要體現(xiàn)在承力索、接觸線、吊弦出現(xiàn)被燒斷和被拉斷，造成線索被燒斷的原因主要包括電連接的狀態(tài)不佳、接觸網(wǎng)出現(xiàn)了金屬性短路、地鐵隧道內(nèi)存在滲水問題造成短路等，致使線索被拉斷的主要原因涵蓋了線索相互摩擦、補(bǔ)償裝置出現(xiàn)卡滯問題、線索在散股后出現(xiàn)受力不均勻的問題、固定線夾出現(xiàn)松脫問題等。在地鐵運行過程中，出現(xiàn)線索斷股問題、異常磨耗現(xiàn)象、隧道n型吊弦造成斷裂等問題也是比較常見的，導(dǎo)致這些問題的原因是地鐵接觸網(wǎng)已經(jīng)臨近使用期限。

2.1.2 定位裝置失效

地鐵接觸網(wǎng)的定位裝置失效主要體現(xiàn)在定位管出現(xiàn)脫落問題、定位線夾出現(xiàn)開裂狀況、定位環(huán)發(fā)生漸裂、定位器出現(xiàn)脫落等方面。導(dǎo)致定位裝置出現(xiàn)故障的直接原因是螺栓已經(jīng)松動、定位裝置被電氣燒傷、定位狀態(tài)不佳等。在地鐵正常運行過程中，定位管鉤頭出現(xiàn)變形、定位管發(fā)生偏移等問題也會造成地鐵接觸網(wǎng)的定位裝置失效。

2.1.3 支持裝置失效

支持裝置失效表現(xiàn)為接觸網(wǎng)絕緣子出現(xiàn)斷裂或被擊穿的現(xiàn)象，導(dǎo)致接觸網(wǎng)絕緣子出現(xiàn)斷裂的原因是絕緣子本身的質(zhì)量問題及絕緣子老化，出現(xiàn)絕緣子被擊穿的現(xiàn)象是因為絕緣子本身材質(zhì)和天氣因素的影響，例如：雷雨天氣或霧霾比較嚴(yán)重時，容易導(dǎo)致絕緣子出現(xiàn)被擊穿或污閃現(xiàn)象的出現(xiàn)。除此之外，地鐵接觸網(wǎng)支持裝置失效的常見故障還有絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象、腕臂存在偏移問題。

2.1.4 支柱的失效

地鐵接觸網(wǎng)出現(xiàn)支柱失效的直接表現(xiàn)形式是接觸網(wǎng)支柱出現(xiàn)斷裂或者支柱出現(xiàn)傾斜，通常是因為自然災(zāi)害因素或是異物入侵導(dǎo)致的。除了上述故障以外，地鐵接觸網(wǎng)也會因為轉(zhuǎn)換柱各個支線索在受力上不均勻?qū)е轮е霈F(xiàn)輕微扭轉(zhuǎn)問題。

2.2 剛性接觸網(wǎng)常見故障

2.2.1 接觸線脫槽和異常磨耗

導(dǎo)致接觸線出現(xiàn)脫槽問題的主要原因，是因為在接觸網(wǎng)安裝的過程中接觸線存在硬彎現(xiàn)象，致使匯流排的卡槽內(nèi)部具有一些異物，還可能是因為地鐵在運營管理的過程中，隧道相對比較潮濕，造成匯流排的卡槽內(nèi)部出現(xiàn)水垢，匯流排因受到熱脹冷縮影響以及接受了來自于受電弓的縱向沖擊力造成脫槽。致使接觸線出現(xiàn)異常磨耗的主要原因，包括了因施工建設(shè)不合理出現(xiàn)硬點、受電弓滑板的工作界面出現(xiàn)不規(guī)則問題等，如果情況嚴(yán)重，還可能在接觸線上出現(xiàn)一些麻點或者硬點等。

2.2.2 絕緣子出現(xiàn)故障

剛性接觸網(wǎng)的絕緣子出現(xiàn)故障，在正常運行的過程中，會承受匯流排、接觸線等產(chǎn)生的垂向載荷力和弓網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊性振動，在長期進(jìn)行沖擊振動的情況下，絕緣子通常會因為連接螺栓出現(xiàn)松動導(dǎo)致脫落。絕緣子出現(xiàn)脫落問題的主要原因是絕緣子和定位線夾出現(xiàn)脫落現(xiàn)象、絕緣子和定位槽鋼出現(xiàn)脫落故障。與此同時，在相對比較潮濕的污染環(huán)境和直流電壓下的接觸網(wǎng)絕緣子，容易出現(xiàn)因電流泄漏造成電解腐蝕問題，會造成絕緣子的金屬桿存在膨脹問題，以至于瓷件出現(xiàn)脹裂、損壞等不良現(xiàn)象。

2.2.3 T型頭螺栓和中間接頭連接螺栓出現(xiàn)滑牙故障

T型頭螺栓主要是被運用在連接剛性懸掛和底座槽鋼裝置，在長期的振動影響下容易出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，如果相關(guān)技術(shù)人員并未及時修正已經(jīng)具有偏轉(zhuǎn)的角度，將會造成螺栓出現(xiàn)脫落問題。T型頭螺栓的偏轉(zhuǎn)方向距離底座槽鋼的縫隙越近，越容易造成T型頭螺栓出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。中間接頭是存在于匯流排、匯流排終端、剛?cè)徇^渡元件之間進(jìn)行機(jī)械和電氣連接的元件。在長期處于振動的作用之下，中間接頭的連接螺栓比較容易發(fā)生滑牙問題，將會造成螺栓容易出現(xiàn)松動、脫落問題，最終在匯流排等裝置的對接終端容易產(chǎn)生硬點。

圖1 剛性接觸網(wǎng)定位圖

圖2 剛性接觸網(wǎng)截面示意圖

3 地鐵接觸網(wǎng)常見故障應(yīng)對策略

3.1 地鐵柔性接觸網(wǎng)故障應(yīng)對策略

對于接觸懸掛失效問題而言，接觸線、承力索和吊弦裝置出現(xiàn)失效問題，均屬于接觸網(wǎng)顯性故障，會直接影響接觸線的導(dǎo)高值以及拉出值。接觸線是易磨耗元件，在接觸網(wǎng)全使用期限之內(nèi)，相關(guān)技術(shù)人員需要對其定期開展使用狀態(tài)的監(jiān)測工作，并可依照線索的殘值定期進(jìn)行裝置的檢修和及時更換，技術(shù)人員可以僅對地鐵接觸網(wǎng)中的磨耗超限裝置進(jìn)行及時替換。盡管承力索具有的表現(xiàn)力相對較好，但是檢測人員也需定期對其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，并結(jié)合線索的斷股狀況定期進(jìn)行線索修補(bǔ)或者及時更換。對于吊弦而言，技術(shù)人員主要需要進(jìn)行吊弦的預(yù)防性檢修，定期進(jìn)行狀態(tài)檢測，從而確定吊弦結(jié)構(gòu)高度的正常區(qū)間。

為了解決定位裝置出現(xiàn)的失效故障，檢修人員應(yīng)該對定位管以及定位器等鋼管結(jié)構(gòu)使用定期狀態(tài)檢測的形式，及時對設(shè)備出現(xiàn)的異常狀況進(jìn)行檢測，從而確保定位裝置的導(dǎo)高拉出值等有關(guān)參數(shù)處于正常范圍內(nèi)。檢修人員還需要定期進(jìn)行連接部件的更換，并將其應(yīng)用在地鐵的日常維護(hù)管理中，在一定程度上可以降低地鐵接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障的概率。

對于支持裝置而言，絕緣子具備的性能主要取決于絕緣子中絕緣材料的各種特性，地鐵檢修人員可以使用故障預(yù)防性維修和運行狀態(tài)監(jiān)測等方式進(jìn)行檢修。復(fù)合絕緣子的實際使用年限與絕緣子設(shè)計人員設(shè)計的預(yù)期使用壽命有關(guān)，技術(shù)人員需要在絕緣子臨近預(yù)期使用壽命時，即進(jìn)行絕緣子的提前更換。對于瓷絕緣子來說，技術(shù)人員在進(jìn)行絕緣子定期更換以外，還需要進(jìn)行定期的狀態(tài)檢查工作和清潔工作。

為了解決地鐵支柱出現(xiàn)的失效問題，技術(shù)人員需要將可靠性作為維修的基本原則。因為支柱出現(xiàn)的故障歸屬于接觸網(wǎng)顯性故障，發(fā)生故障的概率相對較低，出現(xiàn)故障的后果一般比較嚴(yán)重，因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該定期進(jìn)行故障預(yù)防性維修，或是對柔性接觸網(wǎng)的支柱使用運行狀態(tài)維修的方式。如果導(dǎo)致出現(xiàn)故障的主要原因是施工設(shè)計過程出現(xiàn)不合理的問題，且故障影響比較嚴(yán)重，施工企業(yè)可能需要重新進(jìn)行地鐵工程施工設(shè)計。

3.2 地鐵剛性接觸網(wǎng)故障應(yīng)對策略

為了解決剛性接觸網(wǎng)出現(xiàn)的脫槽和異常磨耗問題，設(shè)計人員需要在設(shè)計階段即進(jìn)行充分考慮，防止接觸網(wǎng)的特殊點出現(xiàn)重疊、避免剛性接觸網(wǎng)減振床道與曲線線路設(shè)計在一起。與此同時，設(shè)計人員需要盡可能削弱曲線線路的復(fù)雜設(shè)計，可將絕緣錨段的關(guān)節(jié)設(shè)計在地鐵軌道列車的惰性減速區(qū)域，在進(jìn)行地鐵施工的過程中，施工企業(yè)需要提升對工程整體施工質(zhì)量的監(jiān)管力度。

為了處理好絕緣子產(chǎn)生的故障問題，技術(shù)人員應(yīng)該全面考慮接觸網(wǎng)匯流排以及定位線夾之間的平衡過渡裝置，提升對其的巡查頻率，定期檢測匯流排的運行狀態(tài)。特別是對處于關(guān)節(jié)處以及隧道內(nèi)剛?cè)峤佑|網(wǎng)過渡段的絕緣子，技術(shù)人員應(yīng)該及時對傾斜角度較大的絕緣子開展緊固調(diào)整操作。

在處理T型頭螺栓的旋轉(zhuǎn)故障，常見的處理對策即是縮減螺栓檢修周期從而確定螺栓處于緊密狀態(tài)。中間接頭連接的螺栓出現(xiàn)滑牙型故障，最佳的處理方式即是及時的更換中間接頭。技術(shù)人員可以選用一些硬度較大，耐磨性能較好、性價比較高的中間接頭，或是改良螺栓連接技術(shù)，分散中間接頭螺栓的受力情況，避免螺栓受到損壞。

3.3 地鐵運行期間的檢查方案設(shè)定

在地鐵正式投入運行之后，應(yīng)該有針對性的設(shè)計一些接觸網(wǎng)的專業(yè)檢查方案，從而保證地鐵在正常運行過程中，出現(xiàn)的故障問題均可以獲得及時、有效的解決。在地鐵正常運行的過程中出現(xiàn)故障時，檢修人員需要先對列車的零部件進(jìn)行較為全面的檢修，對于存在故障導(dǎo)致脫落的零部件，及時的進(jìn)行更換。

在地鐵接觸網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備優(yōu)化調(diào)整的過程中，技術(shù)人員需要嚴(yán)格依照行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)備是否因為溫度變動出現(xiàn)卡滯問題、過緊現(xiàn)象、過松現(xiàn)象。為了解決地鐵接觸網(wǎng)出現(xiàn)的變形問題，技術(shù)人員需要對地鐵列車空間的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行全方位分析，了解接觸網(wǎng)相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)變化的原因，并結(jié)合實際情況設(shè)計一個有針對性的設(shè)備檢查方案。

4 結(jié)論

地鐵接觸網(wǎng)在地鐵運行中的常見故障和應(yīng)對對策可知，接觸網(wǎng)保持良好的狀態(tài)對保證地鐵線路運營安全具有非常重要的作用。綜上所述，在地鐵接觸網(wǎng)的實際運行管理過程中，應(yīng)該使用一些狀態(tài)檢測裝置，強(qiáng)化地鐵接觸網(wǎng)的故障預(yù)防檢修和運行狀態(tài)維修，使用這些方式可以在一定程度上提升接觸網(wǎng)具有的安全性，有助于提升地鐵的運營安全。