地铁供电接触网系统可靠性及主要故障分析

地铁供电接触网系统可靠性及主要故障分析

张润泽

济南轨道交通集团第一运营有限公司 山东 济南 250000

摘要：地铁的稳定运行既能提供快捷、便利的出行交通方式也有助于社会经济发展，应该保证其动力能源供应系统运行稳定，而在此过程中，接触网发挥的作用很大，是重要的供电装置。因此，需要对地铁供电接触网系统可靠性深入分析，明确系统运行期间存在的主要故障，并在掌握成因的基础上，有针对性地制定故障解决措施，强化对接触网系统的维护和管理。

关键词：地铁供电；接触网；可靠性

1 地铁供电接触网系统概述

接触网为沿铁路线建设，通过滑动接触、移动负荷方式为机车车辆供电的电力线路，在地铁建设中，接触网是牵引供电系统中最直接为电客车提供电能的系统，文章主要对地铁供电系统中柔性接触网及刚性接触网进行表述和分析。

由于运行环境等因素的影响，地铁供电接触网在应用期间，存在的不足之处也比较多：①对于露天架空接触网，如果遇到恶劣天气，弓网事故出现概率便会增大。②电客车运行弓网关系极易被多方面因素干扰，包括惯性、空气动力、受电弓抬升力等，最终出现弓网振动情况，严重干扰了接触网的正常工作，一旦情况严重，弓网事故便会随之而来。③接触网设备均没有备用，如果接触网出现问题，不得不中断车辆的运行，导致地铁运行受到影响。

2 地铁供电接触网系统可靠性分析

2.1 故障树分析法

在分析地铁供电接触网系统可靠性过程中，可以选择利用故障树分析法。该方法在应用期间，首先要将地铁供电接触网系统看成是有多个元件和部分组成一个完整系统，其中各个部件的联系密切。同时做好实地勘察和调研工作，收集与地铁供电接触网系统运行有关的数据信息，包括接触网各部件出现故障的时间、频率、故障造成的影响、故障的维修时间等，通过对数据信息的整理和分析，对故障发生概率精准计算。

2.2 悬挂支撑装置受力分析法

在地铁供电接触网系统中，其中悬挂支撑装置发挥的作用很大，但因为柔性悬挂腕臂、定位器等，刚性悬挂安装底座、悬吊槽钢等需要承受较大的作用力，所以在分析可靠性期间，要将重点放在受力情况上。通过有针对性地分析，因为应力原因而造成损坏的情况能得到针对性预测，接触网在工作期间，悬挂支撑零部件出现状态异常或失效的概率会降低，有利于系统运行稳定性的提升。

3 地铁供电接触网系统主要故障

在地铁供电接触网系统运行期间，故障问题主要包括以下内容：

3.1 刚性接触网主要故障

在地铁供电接触网体系中，刚性接触网相对柔性接触网没有太多零部件，且无张力，维护相对简单，但长期运行零部件会出现松动问题，接触线会出现严重磨损，影响了系统运行稳定性及安全。

(1)零部件松动。

在定位点对底座槽钢定位连接时，刚性接触网应用的是T型螺栓，地铁在运行一段时间后，因为运行振动等因素的影响，T型螺栓会被振动发生偏移，久而久之，最终松动脱落。刚性接触网结构各连接零部件中，对螺栓的使用量很大，在这种情况下，会出现很多的连接节点，一旦地铁处于运行状态，弓网便会受到来自各方面力的冲击，此时，绝缘子和汇流排之间会处于振动状态，长时间振动致使螺栓因为松动而脱落，影响了系统正常运行的同时，还存在了很大的安全隐患。

(2)接触线磨损严重。

地铁在实际行驶过程中，由于速度相对很快，因此线面很容易出现打火或者放电痕迹，加剧了电气磨损。刚性接触网的弓网压力参数大，且刚性接触网弹性较差，接触线机械磨损的程度会愈发严重，阻碍了系统的高效运行，也为安全管理工作的有序实施带来难度。一方面，锚段关节存在磨损现象，影响受电弓的正常过渡，潜在的安全隐患大。另一方面，针对部分比较特殊的区域，比如曲线区段磨损程度剧烈，再加上减振道床的应用，导致弓网问题越来越严重，甚至会对地铁整体运行的安全性造成影响。

3.2 柔性接触网主要故障

(1)空间结构尺寸故障。

在对空间结构尺寸问题研究与判断过程中，一般根据故障原因、接触网状态变化等因素进行研断，故障时接触网线索设备失效、基础零件松动以及接触网零件变形等情况比较严重。究其原因：主要是由于设计与施工中存在不合理的情况，接触网结构设计工作不能严格根据规定与规范实施，另外在施工时接触网构件如果没有严格依照规范流程有序作业，将会出现损伤和变形等问题，会影响接触网本身的结构以及设备参数，相关部门施工过程中工程质量不达标，对后期接触网的性能、结构产生影响，像螺栓无法有效固定、接触网结构参数超标等诸多问题出现。

(2)电气连接故障。

地铁在运行期间，电气连接设备结构状态不良，整体接触网结构的运行质量必然会降低，像电连接线夹安装状态不良等，很可能出现电连接线夹松动甚至掉落的情况，若不能及时发现并处理，可能会导致刮弓等弓网故障，故障影响及故障处理工作难度大。

4 地铁供电接触网系统故障的解决措施

4.1 刚性接触网故障解决措施

针对刚性接触网的结构及其运行特点，可以针对性的采取故障应对措施。因此，应该根据具体问题，合理制定处理措施，做好故障预防，同时及时发出异常预兆，第一时间组织人员，短时间内开展诊断检修工作，提高故障处理有效性，确保能达到系统全面优化的目标。

在解决零部件松动、脱落以及中间接头螺栓故障问题的过程中，可以构建并做好周期性的检查维保机制，通过定期维护工作能及时发现零部件及接头螺栓松动、脱落等问题，并采取相应措施，避免问题进一步恶化。

针对接触线磨损问题，首先要控制好接触网的设计环节，提升减振床道和曲线线路设计的规范性和合理性，在设计阶段要做好各项参数的计算，防止后续运行过程出现严重的安全隐患，为地铁供电接触网系统运行稳定性奠定基础。在地铁供电接触网系统运行期间，明确维护标准，对维保操作流程合理设定，编制好相应的维护规范，有针对性地制定维保办法，以便可以为系统的稳定运行提供支持，降低异常磨耗问题出现的几率。

4.2 柔性接触网故障解决措施

在对柔性接触网故障处理期间，需要结合具体问题，科学处理。

(1)规范解决空间结构尺寸故障。

为有效解决空间结构尺寸方面的问题，要在施工验收阶段明确验收标准的前提下，切实落实各项制度和规范，特别是在零部件安装方面，验收部门要准确测量和做好监督，避免零部件安装不规范造成空间结构尺寸不符合标准，一旦施工完成后期处理相对都比较困难。同时在柔性接触网日常运营维保中，要注意外部环境接地体对接触网带电体的空间距离，避免因外部环境原因造成空间尺寸不满足要求从而形成接触网故障。

(2)科学处理电气连接故障。

施工部门在地铁建设期间，依据规范操作流程和标准开展各项工作，加大控制管理力度，确保施工质量，减少后期故障问题的发生。工程验收时，要对项目内容严格验收，若在验收期间发现质量或者安全等问题，必须及时解决，当所有环节都合格之后方可投入使用。

5 结语

综合而言，深入分析地铁供电接触网系统可靠性，能为系统检修方案的制定提供支持，也可以让故障处理更加有针对性。当前，地铁供电接触网系统在地铁运行中的作用非常重要，若想保证系统能稳定运行，需要针对现存故障，合理制定处理措施，并强化对相关技术的创新和优化，完善系统工作模式，确保可以为我国地铁行业的不断发展提供支持。

参考文献

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[3] 丁坚勇，温建民，李娟，等.建立城轨供电系统可靠性评估体系的探讨[J].中国铁路，2020(12):45-48.