地铁供电接触网系统可靠性及主要故障研究

地铁供电接触网系统可靠性及主要故障研究

叶俣骅

大连地铁运营有限公司，辽宁大连  116000

摘要：地铁运行通常以电能作为动力，接触网系统作为地铁电力提供的关键方式，对地铁正常、稳定运行的影响很大，所以强化接触网系统可靠性分析很有必要。在地铁供电接触网系统运行期间，总结故障问题，同时制定行之有效的应对办法，为系统平稳运行提供保障。由于地铁供电接触网系统构造繁琐，因此工作人员在对故障分析过程中，要归纳各方面影响因素，做好系统故障的控制工作。基于此，本文以地铁供电接触网系统可靠性分析为切入点展开研究，综合探讨了地铁供电接触网系统主要故障，希望能为相关研究，提供一些全新的参考意见。

关键词：地铁；供电接触网系统；可靠性；主要故障

引言：

近些年来，地铁已经成为人们日常出行乘座交通工具的首选。但地铁线路的正常平衡运行却与供电接触网系统的可靠性紧密相关，必须采取有效措施保障并提高接触网系统的可靠性；同时，还要针对其常见故障问题制定出相应的改进策略，最大限度的降低故障影响。只有这样，地铁供电接触网系统运行质量必然会得到大幅提升。

1．地铁供电接触网系统可靠性分析

在地铁供电接触网系统运行过程中，要想减少问题出现频率，规避故障造成的经济损失，需要结合具体问题，采取不同的方法对系统进行可靠性分析。

1.1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。在计算可靠性过程中，要结合系统的具体运行状态，科学建立故障树模型，准确计算割集，并依照最小割集确定可靠性指标，最后将这一指标作为基础，综合分析地铁供电接触网系统可靠性，并以此为前提制定优化策略，保证系统能平稳运行。

1.2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。

2．地铁供电接触网系统主要故障

2.1刚性接触网常见故障

2.1.1接触线磨耗

在地铁运行的过程中，尤其在列车加速区段，线面会经济出现放电、打火等现象，在绝缘锚段关节处会出现较为严重的接触线磨耗；同时，由于刚性接触网弓网承受了较大的压力，曲线段、减振道床区段以及加速区段的弓网始终处于一种波动状态当中，还要同时承受不稳定的接触压力和冲击力，进一步增大了机械磨耗。通常情况下，直线段磨耗程度较曲线段和坡道段更严重一些，减振道床的磨耗程度要比整体道床更严重一些；此外，如果汇流排中间接头处的连接不够紧密，也会导致此处产生较为严重的磨耗。

2.1.2拉弧烧损故障

拉弧烧损故障造成的原因有很多，受电弓位置不平滑、汇流排变形、刚性定位线夹设计不够科学等都可能导致刚性接触网出现拉弧烧损故障。

2.1.3受电弓集中磨耗

对于地铁列车的运行过程来说，只有几个部位会发生电弓碳滑板磨耗，且分布不均匀。当地铁正线是刚性悬挂，车辆段是柔性悬挂时，列车此时又处在车辆段柔性悬挂区段，电弓滑板凹槽会使接触线出现拉线或卡线故障。之所以会出现此类故障，是因为按照刚性接触网的设计要求，每个锚段应呈正弦曲线状态分布，且周期在250m左右，拉出值最大不得超过200mm。但在实际施工的过程中，施工人员没有对安装位置进行严格的计算与控制，导致实际施工的精确度没有达到设计的要求。在这种情况下，碳滑板的接触点和接触线就容易在碳滑板的某一位置集中，最终造成磨耗不均匀。

2.1.4部件松动和脱落

首先，由于刚性接触网悬挂都是通过T头螺栓与底座槽钢进行连接定位的，随着列车长时间的运行，T头螺栓就会暴露出松动或脱落等问题。例如在列车运行振动的作用下，慢慢的T头螺栓会发生一定程度的松动，当松动程度过大时，T头螺栓就会从底座槽钢中脱落；其次，在地铁列车中，接触悬挂零部件的连接点较多，且基本都是通过螺纹进行连接，在长时间受到受电弓振动冲击的作用下，定位槽钢与定位绝缘子之间、定位绝缘子与汇流排定位线夹之间的零部件就会出现松动迹象，甚至脱落。在这种情况下，接触网就无法得到可靠固定，严重时还有可能发生塌网事故。

2.1.5中间接头螺栓故障

在地铁刚性悬挂结构中，因受电弓存在接触压力，在车辆运行情况下，接触网受到的冲击力比较大，悬挂系统在车辆运行期间长时间发生振动现象，加上地铁运行环境特殊，电客车运行密度大，接触网整体振动幅度数值便会发生变化（增大且持续时间长），从而出现接头螺栓松动、脱落或滑牙问题，不仅影响了运行质量，也加大了安全问题发生的概率。

2.2柔性接触网常见故障

第一，空间结构尺寸故障。在对空间结构尺寸进行分析和判定的过程中，要结合弓网故障、接触网参数变化等进行判定，接触网线索失灵、零部件脱落以及接触网零部件变形等问题较为严重。究其原因，主要是因为试剂设计施工存在不合理的问题，接触网部位结构设计没有按照要求和标准进行，加之安装方式的失控，也会影响零部件的应用效果，造成弓网故障问题。

第二，绝缘设备的故障问题，整个地铁接触网故障中，绝缘子绝缘强度不足以及材质和周围环境不符的问题就会影响其实际应用效果，尤其是材质和周围环境之间的差距，都是导致情节性以及绝缘效果失衡的关键，甚至会造成放电问题，导致整个基础元件被击穿，影响系统的绝缘效果。

第三，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。另外，电气连结设置不规范、接触不良会影响接触网的电气导通性能，造成接触网局部高温甚至熔损、熔断形成接触网故障，地铁在实际运行过程中，零部件烧伤问题比较常见，潜在的安全风险较高，必须加强重视，并制定好应对措施。

3．结语

综上所述，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：

[1]杨文旭. 地铁供电接触网系统可靠性及主要故障分析 [J]. 大众标准化, 2022, (15): 78-80.

[2]李想. 地铁供电接触网系统可靠性及主要故障分析 [J]. 电子测试, 2015, (23): 121+76.

[3]王建红. 地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析 [J]. 智能建筑与智慧城市, 2020, (12): 18-19.

[4]周小进. 地铁供电接触网系统可靠性及主要故障分析[J]. 魅力中国,2015(12):246.