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地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施分析

发表时间：2020/11/4 来源：《基层建设》2020年第21期作者：许密林

[导读] 摘要：目前，我国的生产和生活水平不断的发展，地铁在生活中的应用也越来越便捷。

        贵阳市城市轨道交通集团有限公司运营分公司贵州贵阳 550000
        摘要：目前，我国的生产和生活水平不断的发展，地铁在生活中的应用也越来越便捷。电气化铁路接触网零部件中的紧固件对列车的安全运行发挥着重要作用。针对现有电气化铁路紧固件的应用现状，对紧固件的防松原理、常见防松措施以及防松性能的检测原理进行了对比分析，发现采用锥压抱紧式自锁防松螺母、弹簧垫圈+止动垫圈、尼龙嵌件锁紧螺母防松为接触网零部件中最常见的防松措施；横向振动试验是评估接触网紧固件防松性能的重要方法，接触网紧固件振动时的轴向力和摩擦力是评估紧固件防松性能的重要指标，为后续改进电气化铁路接触网零部件中紧固件的防松性能提供理论参考。
        关键词：地铁供电系统；刚性接触网；常见故障；防范措施分析
        引言
        接触网是电气化铁路系统内必不可少的一部分结构，随着我国电气化铁路全面发展，列车的行驶速度大幅提升，所以对于接触网的要求也更高，这就需要进行必要的接触网系统改造和完善。
        1 地铁刚性接触网的相关内容
        1.1 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。
        1.2 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。
        2 螺纹紧固件作用原理
        紧固件是将2个甚至更多的部件紧固连接成为一个整体时所采用的一类机械零件的总称。螺纹紧固件紧固连接过程是通过扭矩间接实现在连接件上施加轴向预紧力，施加预紧力则是一个克服摩擦的过程，预紧力的大小是保证螺纹与零部件连接质量的重要因素。拧紧螺栓等紧固件时，向紧固件中输入能量，撤去拧紧力矩后，由于螺纹副的自锁作用（螺纹摩擦力）和螺母、螺栓头与被连接件支承面接触表面上的摩擦力，输入的拧紧能量大部分被存储在紧固件中，使螺栓承受拉力，被连接件承受压力，此即为预紧力，实现工件的连接。螺栓等紧固件受到外部的冲击振动或交变载荷作用时，螺纹副之间和支承面之间的摩擦力可能瞬时消失，或经过一段时间后连接松动甚至松脱，从而导致工件的连接失效。此外，在高温或温度变化较大的情况下，由于螺纹连接件和被连接件的材料发生蠕变和应力松弛，也会使连接中的预紧力和摩擦力逐渐下降，导致连接松动。因此，为了避免螺栓紧固件的松动，保证螺栓连接的安全可靠，必须采取有效的防松措施。
        3 铁路电气化接触网工程改造施工技术要点
        3.1 “天窗”施工把好安全关
        （1）临时措施严格要求。既有铁路电气化接触网在改进施工环节因为“天窗”影响而导致了工程的施工难以达到连续性的标准，给正常的铁路运行产生比较严重的负面影响，每个“天窗”作业施工不能达到竣工的标准，但是要想保证列车可以稳定运行，就必须要进行必要的临时处理。

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临时措施的设置要严格控制，不能低于正常运行的要求，以保证各个设施都能够达到使用的标准，满足工程的正常运行需要。（2）现场注重检测把关。在实践过程中，由于场地的限制，在进行接触网施工的时候就不能够在场内进行改造，这就难以满足施工标准要求。所以针对此类问题，在实践的过程中，需要在过渡段方案将相应的措施设置好，采用必要的限制方案，做好现场的检测把关控制。对于接触网悬挂来说，在实践的过程中，如果没有满足相关方案的要求，需要判断接触位置是否满足电工的标准，此外，新设置的软横跨无电区电梯是否能够达到安全性的标准要求，过渡线岔安装是否满足标准，悬挂调整过渡关节是否符合电机运行的电流等，这些都需要在“天窗”中确定。要想保证铁路列车运行能够达到安全性标准，就应该在“天窗”施工阶段进行必要的检测控制，以保证各个方面都能符合标准要求。
        3.2 过渡工程施工
        接触网工程所应用的过渡结构主要分成两种情况：一种是既有支柱会给线路的铺设产生比较大的影响，就是通过既有线路进行支柱位置的设置，因为既有线路要保证列车的安全性运行不能拆除，那么需要采用临时的支柱方式进行处理，此外在实践的过程中，对于战场的咽喉位置改造施工时需要做好程度的控制，保证每个衔接施工能够有序进行。通过临时接头方式来增大线索长度，以满足车辆运行的需要。对于这两种情况，要结合实际情况来确定过渡方案。（1）既有支柱会给线路运行产生影响的情况下，新建设支柱目前不能完全替代承担悬挂网的情况，过渡方案要根据目前的施工单位进行交桩，施工现场单立柱来达到过渡的要求；在实践过程中，如果不能够采用单独立柱的方法进行设置，那么在相对的距离上需要采用软横跨的方式进行过渡处理。（2）站场咽喉区改造阶段，接触网过渡施工方式就是在该位置上的道岔进行改进，由于工务和供电来同时开展现场的施工，相互存在影响，接触网施工所应用的天窗时间是非常短的，所以整个接触网部分需要采取小范围的临时过渡处理。接触网过渡部分的施工应该根据当前已经存在的支柱、拔移既有接触网过渡等实际情况来选择合适的方式来进行。
        3.3 正式工程施工
        虽然，过渡部分的施工中对于施工工艺、美观性的要求相对比较低，但是在正式施工阶段要提起足够的重视，尤其是正式施工中的材料和过渡时的应用条件是不同的，因此，所选用的标准也是不同的。材料规格、型号都要达到设计标准的要求，所有零部件应该根据施工标准要求来确定，保证其达到施工要求，且要进行严格验收，从而可以达到外部美观性与内部功能性合格的要求。
        3.4 防松措施应用
        通过对比分析发现，在电气化铁路接触网零部件中，利用摩擦防松和机械防松的紧固件应用最多。其中，采用止动垫圈、弹簧垫圈、双螺母、开口销等是最为常见且成本较低的防松措施，在早期的电气化铁路就已开始广泛使用。随着列车速度的不断提高以及对接触网零部件的重量、维护、性能以及寿命提出较高要求，一些新的防松措施逐渐被推广使用，如尼龙嵌件锁紧螺母、锥压抱紧式自锁防松螺母等。在现有的电气化铁路接触网零部件中，还存在着多种防松措施并用的现象，如套管双耳就使用了弹簧垫圈+止动垫圈防松和锥压抱紧式自锁防松螺母2种措施。在接触网零部件的使用过程中，不仅需考虑紧固件的防松性能，还需考虑防松措施的成本以及维护等因素，因此需要综合考虑防松措施的使用。
        4 结语
        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]鲁修宇，夏艳花，周勇，等.我国汽车紧固件的现状及发展[J].热处理技术与装备，2015，36（6）：76-80.
        [2]王双，王波，侯兆新，等.自锁式单向螺栓工程应用现状与研究方向[J].钢结构，2016，31（9）：30-33.