楊文旭

（西安市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，陜西 西安 710016）

地鐵的穩(wěn)定運(yùn)行既能提供快捷、便利的出行交通方式也有助于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，應(yīng)該保證其動(dòng)力能源供應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，而在此過(guò)程中，接觸網(wǎng)發(fā)揮的作用很大，是重要的供電裝置。因此，需要對(duì)地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性深入分析，明確系統(tǒng)運(yùn)行期間存在的主要故障，并在掌握成因的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地制定故障解決措施，強(qiáng)化對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)和管理。

1 地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)概述

接觸網(wǎng)為沿鐵路線(xiàn)建設(shè)，通過(guò)滑動(dòng)接觸、移動(dòng)負(fù)荷方式為機(jī)車(chē)車(chē)輛供電的電力線(xiàn)路，在地鐵建設(shè)中，接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)中最直接為電客車(chē)提供電能的系統(tǒng)，文章主要對(duì)地鐵供電系統(tǒng)中柔性接觸網(wǎng)及剛性接觸網(wǎng)進(jìn)行表述和分析。

由于運(yùn)行環(huán)境等因素的影響，地鐵供電接觸網(wǎng)在應(yīng)用期間，存在的不足之處也比較多：①對(duì)于露天架空接觸網(wǎng)，如果遇到惡劣天氣，弓網(wǎng)事故出現(xiàn)概率便會(huì)增大。②電客車(chē)運(yùn)行弓網(wǎng)關(guān)系極易被多方面因素干擾，包括慣性、空氣動(dòng)力、受電弓抬升力等，最終出現(xiàn)弓網(wǎng)振動(dòng)情況，嚴(yán)重干擾了接觸網(wǎng)的正常工作，一旦情況嚴(yán)重，弓網(wǎng)事故便會(huì)隨之而來(lái)。③接觸網(wǎng)設(shè)備均沒(méi)有備用，如果接觸網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題，不得不中斷車(chē)輛的運(yùn)行，導(dǎo)致地鐵運(yùn)行受到影響。

2 地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性分析

在地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要想減少問(wèn)題出現(xiàn)頻率，規(guī)避故障造成的經(jīng)濟(jì)損失，需要結(jié)合具體問(wèn)題，采取不同的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析。

2.1 故障樹(shù)分析法

在分析地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性過(guò)程中，可以選擇利用故障樹(shù)分析法。該方法在應(yīng)用期間，首先要將地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)看成是有多個(gè)元件和部分組成一個(gè)完整系統(tǒng)，其中各個(gè)部件的聯(lián)系密切。同時(shí)做好實(shí)地勘察和調(diào)研工作，收集與地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，包括接觸網(wǎng)各部件出現(xiàn)故障的時(shí)間、頻率、故障造成的影響、故障的維修時(shí)間等，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的整理和分析，對(duì)故障發(fā)生概率精準(zhǔn)計(jì)算。在計(jì)算可靠性過(guò)程中，要結(jié)合系統(tǒng)的具體運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)建立故障樹(shù)模型，準(zhǔn)確計(jì)算割集，并依照最小割集確定可靠性指標(biāo)，最后將這一指標(biāo)作為基礎(chǔ)，綜合分析地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性，并以此為前提制定優(yōu)化策略，保證系統(tǒng)能平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 懸掛支撐裝置受力分析法

在地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)中，其中懸掛支撐裝置發(fā)揮的作用很大，但因?yàn)槿嵝詰覓焱蟊?、定位器等，剛性懸掛安裝底座、懸吊槽鋼等需要承受較大的作用力，所以在分析可靠性期間，要將重點(diǎn)放在受力情況上。通過(guò)有針對(duì)性地分析，因?yàn)閼?yīng)力原因而造成損壞的情況能得到針對(duì)性預(yù)測(cè)，接觸網(wǎng)在工作期間，懸掛支撐零部件出現(xiàn)狀態(tài)異常或失效的概率會(huì)降低，有利于系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的提升。

3 地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)主要故障

在地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行期間，故障問(wèn)題主要包括以下內(nèi)容：

3.1 剛性接觸網(wǎng)主要故障

在地鐵供電接觸網(wǎng)體系中，剛性接觸網(wǎng)相對(duì)柔性接觸網(wǎng)沒(méi)有太多零部件，且無(wú)張力，維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，但長(zhǎng)期運(yùn)行零部件會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題，接觸線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，影響了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性及安全。

（1）零部件松動(dòng)。在定位點(diǎn)對(duì)底座槽鋼定位連接時(shí)，剛性接觸網(wǎng)應(yīng)用的是T型螺栓，地鐵在運(yùn)行一段時(shí)間后，因?yàn)檫\(yùn)行振動(dòng)等因素的影響，T型螺栓會(huì)被振動(dòng)發(fā)生偏移，久而久之，最終松動(dòng)脫落。剛性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)各連接零部件中，對(duì)螺栓的使用量很大，在這種情況下，會(huì)出現(xiàn)很多的連接節(jié)點(diǎn)，一旦地鐵處于運(yùn)行狀態(tài)，弓網(wǎng)便會(huì)受到來(lái)自各方面力的沖擊，此時(shí)，絕緣子和匯流排之間會(huì)處于振動(dòng)狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)致使螺栓因?yàn)樗蓜?dòng)而脫落，影響了系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)，還存在了很大的安全隱患。

（2）接觸線(xiàn)磨損嚴(yán)重。地鐵在實(shí)際行駛過(guò)程中，由于速度相對(duì)很快，因此線(xiàn)面很容易出現(xiàn)打火或者放電痕跡，加劇了電氣磨損。剛性接觸網(wǎng)的弓網(wǎng)壓力參數(shù)大，且剛性接觸網(wǎng)彈性較差，接觸線(xiàn)機(jī)械磨損的程度會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重，阻礙了系統(tǒng)的高效運(yùn)行，也為安全管理工作的有序?qū)嵤?lái)難度。一方面，錨段關(guān)節(jié)存在磨損現(xiàn)象，影響受電弓的正常過(guò)渡，潛在的安全隱患大。另一方面，針對(duì)部分比較特殊的區(qū)域，比如曲線(xiàn)區(qū)段磨損程度劇烈，再加上減振道床的應(yīng)用，導(dǎo)致弓網(wǎng)問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，甚至?xí)?duì)地鐵整體運(yùn)行的安全性造成影響。

（3）中間接頭螺栓故障。在地鐵剛性懸掛結(jié)構(gòu)中，因受電弓存在接觸壓力，在車(chē)輛運(yùn)行情況下，接觸網(wǎng)受到的沖擊力比較大，懸掛系統(tǒng)在車(chē)輛運(yùn)行期間長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，加上地鐵運(yùn)行環(huán)境特殊，電客車(chē)運(yùn)行密度大，接觸網(wǎng)整體振動(dòng)幅度數(shù)值便會(huì)發(fā)生變化（增大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)），從而出現(xiàn)接頭螺栓松動(dòng)、脫落或滑牙問(wèn)題，不僅影響了運(yùn)行質(zhì)量，也加大了安全問(wèn)題發(fā)生的概率。

3.2 柔性接觸網(wǎng)主要故障

（1）空間結(jié)構(gòu)尺寸故障。在對(duì)空間結(jié)構(gòu)尺寸問(wèn)題研究與判斷過(guò)程中，一般根據(jù)故障原因、接觸網(wǎng)狀態(tài)變化等因素進(jìn)行研斷，故障時(shí)接觸網(wǎng)線(xiàn)索設(shè)備失效、基礎(chǔ)零件松動(dòng)以及接觸網(wǎng)零件變形等情況比較嚴(yán)重。究其原因：主要是由于設(shè)計(jì)與施工中存在不合理的情況，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作不能?chē)?yán)格根據(jù)規(guī)定與規(guī)范實(shí)施，另外在施工時(shí)接觸網(wǎng)構(gòu)件如果沒(méi)有嚴(yán)格依照規(guī)范流程有序作業(yè)，將會(huì)出現(xiàn)損傷和變形等問(wèn)題，會(huì)影響接觸網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)以及設(shè)備參數(shù)，相關(guān)部門(mén)施工過(guò)程中工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，對(duì)后期接觸網(wǎng)的性能、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，像螺栓無(wú)法有效固定、接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)超標(biāo)等諸多問(wèn)題出現(xiàn)。除此以外，因接觸網(wǎng)的外部運(yùn)行環(huán)境造成空間結(jié)構(gòu)尺寸絕緣距離不夠的情況，也會(huì)形成接觸網(wǎng)故障。

（2）電氣連接故障。地鐵在運(yùn)行期間，電氣連接設(shè)備結(jié)構(gòu)狀態(tài)不良，整體接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行質(zhì)量必然會(huì)降低，像電連接線(xiàn)夾安裝狀態(tài)不良等，很可能出現(xiàn)電連接線(xiàn)夾松動(dòng)甚至掉落的情況，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，可能會(huì)導(dǎo)致刮弓等弓網(wǎng)故障，故障影響及故障處理工作難度大。另外，電氣連結(jié)設(shè)置不規(guī)范、接觸不良會(huì)影響接觸網(wǎng)的電氣導(dǎo)通性能，造成接觸網(wǎng)局部高溫甚至熔損、熔斷形成接觸網(wǎng)故障，地鐵在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，零部件燒傷問(wèn)題比較常見(jiàn)，潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)較高，必須加強(qiáng)重視，并制定好應(yīng)對(duì)措施。

（3）絕緣設(shè)備故障。在地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，絕緣設(shè)備作為其中關(guān)鍵的電氣設(shè)備，絕緣子絕緣強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到既定要求、運(yùn)行環(huán)境比較惡劣等問(wèn)題的存在，會(huì)對(duì)絕緣設(shè)備運(yùn)行有效性產(chǎn)生很大影響，最終使得絕緣設(shè)備發(fā)生放電現(xiàn)象甚至出現(xiàn)絕緣設(shè)備被擊穿的情況，使得系統(tǒng)絕緣設(shè)備無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的作用而造成系統(tǒng)故障。為解決這類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)該采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行絕緣設(shè)備選材、施工，并通過(guò)建立合理的維保機(jī)制來(lái)保障絕緣設(shè)備的良好狀態(tài)，避免絕緣設(shè)備相關(guān)故障，獲得最佳的運(yùn)行結(jié)果。

4 地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)故障的解決措施

為規(guī)避地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)故障問(wèn)題，首先要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)避免故障問(wèn)題出現(xiàn)的幾率，其次在運(yùn)行過(guò)程中將接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況作為依據(jù)，構(gòu)建完善的監(jiān)督和管理體系，并切實(shí)落實(shí)，合理檢測(cè)和診斷，定期做好維修和管理工作，除了能對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量全面提升之外，同時(shí)也能預(yù)防減少故障問(wèn)題。

4.1 剛性接觸網(wǎng)故障解決措施

針對(duì)剛性接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行特點(diǎn)，可以針對(duì)性的采取故障應(yīng)對(duì)措施。因此，應(yīng)該根據(jù)具體問(wèn)題，合理制定處理措施，做好故障預(yù)防，同時(shí)及時(shí)發(fā)出異常預(yù)兆，第一時(shí)間組織人員，短時(shí)間內(nèi)開(kāi)展診斷檢修工作，提高故障處理有效性，確保能達(dá)到系統(tǒng)全面優(yōu)化的目標(biāo)。

在解決零部件松動(dòng)、脫落以及中間接頭螺栓故障問(wèn)題的過(guò)程中，可以構(gòu)建并做好周期性的檢查維保機(jī)制，通過(guò)定期維護(hù)工作能及時(shí)發(fā)現(xiàn)零部件及接頭螺栓松動(dòng)、脫落等問(wèn)題，并采取相應(yīng)措施，避免問(wèn)題進(jìn)一步惡化。同時(shí)根據(jù)剛性接觸網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)控制好維修的次數(shù)，比如接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式以螺栓連接固定的形式為主，如果維護(hù)頻率過(guò)大，也會(huì)對(duì)設(shè)備工作質(zhì)量造成不利影響，像螺栓松緊的頻率過(guò)高會(huì)造成螺栓滑牙等情況，另外需要考慮維保中人工出錯(cuò)的幾率，所以在接觸網(wǎng)設(shè)備維保工作實(shí)施的過(guò)程中，要考慮地鐵接觸網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行頻率、強(qiáng)度的問(wèn)題，技術(shù)部門(mén)要根據(jù)實(shí)際情況，制定靈活性強(qiáng)且效果良好的設(shè)備維保機(jī)制及故障管理機(jī)制，通過(guò)制度的有效落實(shí)，整個(gè)剛性接觸網(wǎng)各部件因振動(dòng)產(chǎn)生的問(wèn)題能得到改善，故障問(wèn)題也能進(jìn)一步避免。

針對(duì)接觸線(xiàn)磨損問(wèn)題，首先要控制好接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提升減振床道和曲線(xiàn)線(xiàn)路設(shè)計(jì)的規(guī)范性和合理性，在設(shè)計(jì)階段要做好各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算，防止后續(xù)運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患，為地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性奠定基礎(chǔ)。在地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行期間，明確維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)維保操作流程合理設(shè)定，編制好相應(yīng)的維護(hù)規(guī)范，有針對(duì)性地制定維保辦法，以便可以為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供支持，降低異常磨耗問(wèn)題出現(xiàn)的幾率。為減少問(wèn)題的發(fā)生，還要掌握系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，嚴(yán)格依照運(yùn)行規(guī)律加強(qiáng)維護(hù)和管理，做好系統(tǒng)檢查工作，一旦出現(xiàn)異常情況，必須要第一時(shí)間處理，以便可以從根源規(guī)避故障問(wèn)題。

在故障處理期間，深層次剖析地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)故障以及機(jī)理，在整個(gè)系統(tǒng)中，需要將多種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用其中，對(duì)計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)等高效利用，將硬件與軟件銜接在一起，加強(qiáng)對(duì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與智能故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建，形成一套較為完善的故障處理體系，對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)展開(kāi)實(shí)時(shí)高效測(cè)量收集，將系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)信息輸入到計(jì)算機(jī)中，精準(zhǔn)計(jì)算和處理，結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，并能形成邏輯分析，能讓信息的采集以及判斷更加高效，進(jìn)而形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，確保故障問(wèn)題在全面解決的同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行效率也能提升。

4.2 柔性接觸網(wǎng)故障解決措施

在對(duì)柔性接觸網(wǎng)故障處理期間，需要結(jié)合具體問(wèn)題，科學(xué)處理。

（1）規(guī)范解決空間結(jié)構(gòu)尺寸故障。為有效解決空間結(jié)構(gòu)尺寸方面的問(wèn)題，要在施工驗(yàn)收階段明確驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的前提下，切實(shí)落實(shí)各項(xiàng)制度和規(guī)范，特別是在零部件安裝方面，驗(yàn)收部門(mén)要準(zhǔn)確測(cè)量和做好監(jiān)督，避免零部件安裝不規(guī)范造成空間結(jié)構(gòu)尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)，一旦施工完成后期處理相對(duì)都比較困難。同時(shí)在柔性接觸網(wǎng)日常運(yùn)營(yíng)維保中，要注意外部環(huán)境接地體對(duì)接觸網(wǎng)帶電體的空間距離，避免因外部環(huán)境原因造成空間尺寸不滿(mǎn)足要求從而形成接觸網(wǎng)故障。

（2）科學(xué)處理電氣連接故障。施工部門(mén)在地鐵建設(shè)期間，依據(jù)規(guī)范操作流程和標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展各項(xiàng)工作，加大控制管理力度，確保施工質(zhì)量，減少后期故障問(wèn)題的發(fā)生。工程驗(yàn)收時(shí)，要對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容嚴(yán)格驗(yàn)收，若在驗(yàn)收期間發(fā)現(xiàn)質(zhì)量或者安全等問(wèn)題，必須及時(shí)解決，當(dāng)所有環(huán)節(jié)都合格之后方可投入使用。在接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)期間，對(duì)電氣連接部位應(yīng)加強(qiáng)維保檢查，針對(duì)重點(diǎn)部位，要強(qiáng)化監(jiān)督和管理，結(jié)合運(yùn)行情況制定管理辦法，比如隔離開(kāi)關(guān)合閘刀頭接觸及電氣性能是否良好，通常檢測(cè)其合閘刀頭間隙是否符合要求、并測(cè)量隔離開(kāi)關(guān)合閘刀頭回路電阻，測(cè)試其阻值是否符合要求，保證良好的電氣導(dǎo)通性能，避免設(shè)備發(fā)熱甚至熔毀。

（3）謹(jǐn)慎處理絕緣設(shè)備故障。在絕緣設(shè)備選材過(guò)程中，對(duì)材料的性能質(zhì)量充分考慮，保證材料的防污能力能達(dá)到實(shí)際需求標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)接觸網(wǎng)正常供電提供保障，同時(shí)保證接觸網(wǎng)絕緣距離參數(shù)的設(shè)置合理，讓供電設(shè)備始終處于安全的運(yùn)行環(huán)境。在接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)維保時(shí)，充分考慮電氣設(shè)備所在工作環(huán)境的清潔程度，依據(jù)實(shí)際情況制定合理的絕緣設(shè)備表面的清潔周期。在日常運(yùn)行中保持接觸網(wǎng)周?chē)鷽](méi)有影響其運(yùn)行的異物等，比如鄰近架空金屬物、附近的林木草蔓等，為提高供電穩(wěn)定性和安全性，要及時(shí)采伐附近的林木草蔓等。同時(shí)盡量減少?gòu)?qiáng)風(fēng)、雷雨天氣對(duì)其的侵襲危害，如強(qiáng)風(fēng)吹動(dòng)異物短接絕緣設(shè)備、雷電流擊穿絕緣部件等，努力消除環(huán)境因素帶來(lái)的影響，才能讓整個(gè)系統(tǒng)得到優(yōu)化，有效解決絕緣設(shè)備問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合而言，深入分析地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性，能為系統(tǒng)檢修方案的制定提供支持，也可以讓故障處理更加有針對(duì)性。當(dāng)前，地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)在地鐵運(yùn)行中的作用非常重要，若想保證系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，需要針對(duì)現(xiàn)存故障，合理制定處理措施，并強(qiáng)化對(duì)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，完善系統(tǒng)工作模式，確?？梢詾槲覈?guó)地鐵行業(yè)的不斷發(fā)展提供支持。