轨道交通刚性接触网运营管理创新

摘要：刚性接触网系统较柔性接触网设备的管理重点有明显不同，刚性接触网的磨耗研究和治理是城市轨道交通中接触网设备管理的难点和重点。现根据西安地铁弓网的实际运行状况，展开影响弓网关系因素的全面分析，不断完善技术标准及管控措施，有效降低刚性接触网系统磨耗，预防发生设备故障，提高安全运行水平，降低运营维护成本。

关键词：刚性接触网；电气腐蚀；磨耗；受电弓选型

引言

刚性接触网以结构紧凑、无断线隐患、安装维护方便、成本低等优点，成为我国城市轨道交通地下线路接触网首选的类型。但从我国近几年已运营地铁线路的刚性接触网系统来看，相对于柔性接触网，刚性接触网系统弹性小，弓网之间的动态耦合关系较差，导致弓网异常磨耗问题严重，弓网关系恶化，影响受流质量，且直接对地铁的安全性和可靠性造成影响，使得接触网和受电弓的使用寿命变短，大大增加了运营维护成本。目前，各地铁对于刚性接触网磨耗的管理普遍采用接触线单点数据测量、分析、调整及研究的方式，在磨耗严重后采取换线的方式管理，不但未能解决产生异常磨耗的根本问题，还大大增加了运营风险和运营成本。本文根据弓网的实际运行状况，展开影响弓网关系因素的全面分析，不断完善各专业相关的管控机制，优化和完善管理手段，从而减少刚性接触网异常磨耗的产生，保证地铁列车的安全可靠运行。

1科学监测提升智能运维

1.1开展动态弓网检测，整治设备缺陷

通过定期开展网轨检测车动态测量工作，发挥接触网检测系统实时数据采集、分析功能，有效利用检测超限数据、缺陷提升刚性接触网维修技术参数的精准度，以指导接触网状态修、周期修和定时修，实现对接触网的科学管理。对于不符合检修标准的设备，应及时调整处理至标准状态；对于影响行车类缺陷，应立即组织调整处理，利用动态监测手段，紧盯参数突变，确保存在异常变化的设备早发现、早整治，避免长期运行形成局部磨耗，造成刚性接触网系统磨耗超标。

1.2研发弓网验收装置，确保检修质量

刚性接触网的日常维保采用单点静态参数测量调整的方式开展，但其不能准确反映真实的弓网关系，特别是无法有效发现跨中、中间接头的导高不平顺、硬点对弓网关系的影响，无法有效减少局部磨耗的产生。为了改善使用激光测量仪静态测量单点测量方法的缺陷，实现对接触悬挂弹性的观测，使人员能近距离观测受电弓运行状态，有效观察整个接触网的平滑度，研发了可安装式弓网验收装置，将其直接安装在日常的检修梯车上，并采用线路上预磨过有凸形磨耗的碳滑板，不但实现了检修中对接触线导高不平顺，是否存在偏磨、硬点的动态检查，还能观测到锚段关节、线叉由于碳滑板磨耗不均而很难与两支不同锚段的接触线同时良好接触，两支不同接触线与碳滑板的高差不同的现象，避免了关节等双线部位弓网间容易发生碰撞和间隙拉弧放电现象，实现了设备维护后弓网关系质量的验收。

1.3探索扩展维修手段，开展双轨维护

为了切实发现并整治电气隐患，在停电维护的基础上，创新开展带电设备状态排查，停电设备检修的双轨设备维护模式：即在设备取流的情况下，对关键部位利用红外成像仪进行测温，确认设备运行情况，对局部温度高的设备进行专项检查整治，避免电气腐蚀。

2技术攻关遏制硬点产生

刚性接触线硬点对弓网关系影响较柔性接触线后果更为严重，硬点会碰伤、刮伤碳滑板，造成机械磨耗过大。为了整治局部硬点，开展如下技术攻关工作：

2.1引进装备，增大悬吊结构的弹性

列车在经过加速区段、减震道床区段、线路变坡区段等时，受电弓会发生较大的震动，往往不能与接触线可靠接触。根据线路和刚性悬挂安装的具体情况，在出站加速区段、减震道床区段、线路变坡区段等加装硅胶弹性绝缘子、弹性线夹等弹性部件，增大悬吊结构的弹性，改善弓网关系的跟随性，达到减少弓网机械磨耗及降低其离线率的目的。

2.2强化检修，整治接触线跳线隐患

刚性接触网运行环境较柔性户外设备较为优良，但地下渗水对刚性接触网系统的影响不容小觑，特别是对铝质汇流排的影响极为严重。在沿海城市，发生过地下水腐蚀汇流排导致接触线出槽，造成运营故障的事件。西安地铁地下水水质较为单一，未对汇流排产生腐蚀情况，但出现多起因漏水后，水中钙化物在接触线线槽中堆积，致使汇流排钳口不能完全夹持住接触线，造成跳线形成硬点的情况。为了及时发现并整治跳线隐患，一是修订了作业指导书标准，在梯车（作业车）行进作业过程中，明确作业人员检查接触线和汇流排夹口状态的要求，确保接触线应可靠嵌入汇流排内；二是结合巡视、登乘检查汇流排上方漏水情况，及时发现并整治隧道渗水、漏水情况，避免造成汇流排的氧化和腐蚀；三是为便于处理刚性接触线跳线缺陷，发明了架空刚性接触网接触线脱槽快速处理装置，并取得了国家实用新型发明专利。

3专项整治治理电气腐蚀

3.1数据监测，确保过渡电阻

为了避免锚段关节电气回路不通造成电化学腐蚀而增加磨耗的情况，在检修中创新使用微欧计对锚段关节、线岔处电连接过渡电阻进行测量，通过监测发现电阻过大的电连接有不同程度的烧伤现象，经打磨涂抹导电膏后再次测量，发现电阻回归正常。通过此方式及时发现电连接线内部的轻微烧伤情况，处理电气隐患，并形成了《刚性接触网汇流排接头检修回路电阻测试标准》和《锚段关节电连接回路电阻标准》。

3.2大胆创新，改变连接方式

针对电连接线夹烧伤情况，大胆创新，形成双边导流连接方式，目前已全面应用于现有运营线路，并在新线建设中提出设计要求。原设计对侧的两套汇流排电连接线夹之间的电连接线安装方式不合理，电连接线夹内侧参与导流，汇流排与电连接线夹接触面小，对此，优化电连接线安装方式，使得电连接线夹内侧和外侧都参与导流，汇流排与电连接线夹接触面增大，且通过实验计算得知，两套电连接线夹之间的回路电阻可降低28%。

4优化弓网关系，降低磨耗

当地铁列车运行到锚段关节、分段绝缘器、线岔等位置时，受电弓将由单支悬挂接触到双支悬挂或者单个集中载荷。由于悬吊结构刚度大且几乎无弹性，受电弓所受的接触力和冲击压力得不到缓解，从而可能会出现弓网之间接触压力峰值，使得这些部位接触线的磨耗偏大。

4.1大数据分析，开展分段寿命管理

由于弓网间的机械磨损、氧化磨损和电化学腐蚀磨损都作用于物质的微观层面，这类磨损累积对接触线造成损耗是一个缓慢的过程，当发生局部磨损烧伤后，弓网关系的恶化会进一步产生电弧烧蚀接触线，慢慢积累叠加形成局部磨耗。为了总结磨耗规律，对关键磨耗点、分段绝缘器等定期完成数据的统计更新，形成磨耗趋势大数据，通过大数据的对比预判出不同弓架次、不同运行环境下检修周期磨耗率，并设有红显预警警示，为检修提供指导性建议。例如表1为某分段绝缘器全寿命管理分析表，由数据分析可知：（1）该分段目前有一支滑道磨耗已达40.32%，且根据检修周期磨耗率，预计下个检修周期检修时的预计磨耗为2.9mm，磨耗率达47%，即此滑道无法保证在下个检修周期内可靠运行，故本次维护需对该滑道进行更换。（2）该滑道在本检修周期内磨耗率明显增加，说明弓网关系匹配不良，需要进一步优化分段参数，减少磨耗。

4.2研究受电弓，做好受电弓的选型

在刚性接触网磨耗问题探究中，受电弓的结构、弓头质量、碳滑板材质等与碳滑板磨耗异常息息相关，受电弓的异常磨耗，反过来又影响着刚性接触网的异常磨耗。在列车运行过程中，通过受电弓滑板与接触线的滑动接触取流。要使受电弓良好地受流，必须保证受电弓滑板与接触线可靠接触，这就要求弓网之间必须保持一定的接触压力。建立弹性体受电弓模型，改善相对落后的弹簧拉力计手动测量技术，使用较为先进的受电弓检测系统，分析升弓机构、弓头弹簧及各部分阻尼对受电弓动态影响，选择合理的参数，减小动态接触压力变化幅值的标准差，使受电弓的动态特性达到最佳。目前，刚性接触网采用的受电弓并非针对刚性接触网特性所研制，因此，研制受速度影响、产生震动比较小的优质受电弓，是缓解因震动产生接触线磨耗的有力措施。

5结语

作为机械接触的弓网关系，机械磨耗是不可避免的，但通过技术及管理手段及时发现并治理异常磨耗和局部磨耗，是预防设备故障、降低运营维护成本的一个行之有效的手段。本文通过在日常设备技术管理中不断创新，从技术、管理方面提出了一些改善建议，可为刚性接触网磨耗研究及治理提供参考。

[参考文献]

[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2003.

作者：彭辉 张胜 李杰 单位：西安市轨道交通集团有限公司运营分公司