浅谈地铁供电系统故障及防范

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【摘要】在地铁供电系统运行过程中，刚性接触网直接关系着地铁供电系统的稳定性和安全性。论文阐述地铁刚性接触网的相关内容，主要对地铁供电系统中刚性接触网故障及其防范措施进行了研究，给相关工程提供参考。

【关键词】地铁供电系统；刚性接触网故障；防范措施

1引言

近年来，我国经济迅速发展，很多大中城市都开始兴建地铁。目前，几个主要大城市里地铁已经成为当地居民出行的主要交通方式，地铁对于提高居民生活水平和促进经济发展具有重要作用。地铁各组成分系统中，供电系统是地铁安全顺利运行的基础，而刚性接触网对于保障地铁供电具有重要作用[1]。因此，研究地铁供电系统中刚性接触网的常见故障模式，并根据研究结果提出有针对性的预防措施，具有重要的现实意义。本文结合地铁工程项目管理和施工经验，在总结地铁刚性接触网的特点及刚性接触网故障危害的基础上，分析了由于接触线、受电弓磨耗、悬挂变形、绝缘子异常破损或螺栓松动及结构不合理等原因引起的刚性接触网故障模式，并从优化零件结构设计、引进BIM技术、维护系统良好运行状态等方面提出了解决刚性接触网常见故障的针对性措施，希望能对类似工程项目的组织实施与后期维护有所帮助。

2地铁刚性接触网的相关内容

2.1地铁刚性接触网的特点

地铁供电系统中的刚性接触网主要由接触网、汇流排和绝缘子组成，具有结构简单、拆卸方便、受力易于平衡的优点。具体来讲，主要是指：（1）平面布置简单。为了满足相关要求，刚性接触网可以在特殊位置设置成可以移动的形式，如防淹门、隧道短人防门、车辆段检修库等。（2）地铁刚性接触网设计误差控制在规范要求范围内时有利于增强接触网的稳定性，当弓网滑动时不会对接触网造成移位影响。（3）采用适当的方法增强地铁刚性接触网中汇流排的散热性能后，整个刚性接触网的散热性提高明显。

2.2地铁刚性接触网的故障危害

刚性接触网是电力牵引中的关键内容，有利于确保电力机车输送电能的安全性和可靠性。在地铁的长期运行过程中，刚性接触网无须备用，将会出现更多故障，影响地铁工程运行的稳定性。刚性接触网出现故障后，极易造成地铁停运事故，给正常的经济活动或居民行程造成恶劣影响，因此，相关部门要采取针对性措施防范地铁接触网故障事故的发生。

3地铁供电系统中刚性接触网故障

3.1接触线故障

在地铁运行过程中，接触线的磨损和烧损都会引发整个供电系统的故障：（1）在列车高速运行过程中，极易出现刚性接触网电气磨耗从而引发供电故障；（2）由于在设计过程中不注意以下问题，如接触线脱槽是否平滑、刚性定位线夹是否稳固、跨距是否符合规范要求等细节设计，容易诱发刚性接触网拉弧烧损问题。

3.2受电弓磨耗故障

目前，受电弓磨耗故障也是地铁供电系统中刚性接触网的主要故障，其主要原因是凹槽滑板部位接触线存在拉线、卡线问题，在刚性汇流排布置、接触网悬挂的影响，刚性接触悬挂拉出值分布在接触多的位置[2]。由于受电弓和接触线频繁接触，容易造成前者受力集中，容易引发严重磨损继而造成断电的问题。

3.3悬挂变形、绝缘子异常破损或螺栓松动

地铁供电系统运行过程中，刚性悬梁受汇流排热胀冷缩效应影响，会出现小曲线半径位置定位线夹变形、独立机械段伸缩量变化等异常情况，造成绝缘子或螺栓松动从而引发供电异常。并且在应用硅橡胶绝缘子的过程中，会造成破损、瞬间击穿炸裂问题。同时，由于绝缘子表面污染会造成电阻增大，从而增加高压放电、绝缘介质被击穿，造成供电事故。另外，由于各个厂家螺栓设计形式、紧固力矩要求会出现很大差异，且在配件厂家使用的螺栓紧固力不够的情况下，刚性悬挂件会增加松动、脱落的风险，从而影响最终的使用效果。

3.4接触网结构不合理

接触网在进行结构设计时由于温度变化带来的热胀冷缩效应会造成悬挂件连接线、开关引线、中锚辅助线等的长度发生变化，从而产生负弛度和松垮现象，最终导致供配故障。

4地铁供电系统中刚性接触网故障的防范措施

4.1接触线、受电弓、零件松动的优化

技术人员在进行接触网设计时，需要根据列车时速、运行路线情况等设计支撑点跨距，在减速区设置绝缘锚段关节以减少汇流排接头磨损，技术人员需要对施工过程、设计过程的质量进行有效控制，在计算和定位的基础上确保接触网满足相关要求，为实现曲线分部提供支持。技术人员需要定期或不定期地对接触网进行巡检巡查，及时发现螺栓松动现象，并进行处理。技术人员要对槽钢垫片配以合适的弹性垫圈，并利用插销孔螺栓做好固定处理，及时更换中间接头以减少螺栓滑牙问题。同时，技术人员在进行设计时要积极采用耐磨损、硬度比较高的新材料，进一步优化汇流排和中间接头的连接技术，从而减小螺栓损坏的可能性，杜绝各种零件松动现象的发生。

4.2引进BIM技术

BIM技术能根据施工方案设计和测量数据，通过模拟仿真的方式，实景再现地铁工程项目共性系统刚性接触网设计出来后的状态，并模拟出现故障时对整个供电系统的影响，从而指导技术人员优化并改进设计方案，创新地铁刚性接触网的运行模式，提高整个工程的设计和建设质量。

4.3确保接触网设备处于良好状态

地铁工程供电系统刚性接触网结构相对简单，安装维护比较便利，改善工程项目故障问题。但是，在已投运线路运行过程中，无法有效地处理弓网关系，接触线和碳滑板不规则磨耗较大，尤其在高速铁路工程项目建设中比较明显，还未形成完善的解决方案[3]。在现代化社会的发展中，相关部门需要根据列车运行速度，合理地调整各项参数，如接触网正弦波布置拉出值、周期，并对碳滑板进行打磨，避免出现更深的凹槽，有效地改善了弓网关系，其长期效果还有待进一步研究。

5结语

本文从优化零件结构设计、引进BIM技术、维护系统良好运行状态等方面提出了解决刚性接触网常见故障的针对性措施，在工程实践中具有一定的可操作性。因此，被很多施工单位广泛采用。此外，地铁工程是一项系统工程，解决刚性接触网故障，首先，需要从技术层面着手；其次，还可以通过构建各项严格的管理制度、提高人员操作使用和检修水平、建立巡检巡查制度等方面入手，通过制度化的管理提高人员意识，从而将各种故障隐患消除在萌芽阶段，这也是一种消除故障或者进行故障管理的有效方法。关于制度建设和故障应急处置方案研究，可以作为今后开展研究的一个方向。综上所述，在现代化社会的发展中，我国城市交通拥堵问题比较严重，城市地铁工程项目建设能够有效地缓解这一问题。因此，越来越多的城市开始进行地铁建设。地铁的稳定运行依赖于电力供应保障，供电系统的故障对于地铁能否稳定运行具有决定性作用。地铁工程供电系统刚性接触网出现故障后，建设和运营单位需要第一时间组织抢修，事后相关部门需要深入分析刚性接触网故障，并采取相应的防范措施，建立并修订完善供电系统的应急方案，为地铁交通事业发展提供基础保障。

【参考文献】

【1】温志攀.地铁供电系统中柔性接触网常见故障和防范措施探讨[J].科技经济导刊,2019,27(33):64.

【2】刘二江.地铁供电系统中刚性接触网常见故障研究[J].中国设备工程,2019(21):24-25.

【3】钟人正.地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析[J].工程建设与设计,2018(14):72-73.

作者：冯志亮 单位：中国铁建电气化局集团第二工程有限公司