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[摘 要]本文主要介绍西南某地铁接触网系统运营开通后存在的主要缺陷，及从分段绝缘器滑靴断裂、分段绝缘器改进、线岔改造、刚柔过渡改造四个方面进行了研究，并提供了合理的解决方案，为西南某地铁接触网系统运营提供改进经验。
[关键词]地铁；接触网；改进；改造
中图分类号：TM922.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0180-02
1 引言
随着我国政府对轨道交通建设的高度重视，以地铁为代表的城轨交通也迎来了飞速发展的黄金契机。西南某地铁自2010年底开通后，一直是大部分市民的首选。在新线陆续开通，客流量的持续增大壓力下，也给地铁各设备系统的保障能力提出了更高的要求。
在西南某地铁开通运营后的6年内，接触网系统曾先后出现过多起设备故障，由于处理整改及时幸而未对运营服务造成重大影响。如何进一步提高接触网系统的安全可靠性，避免更大供电事故的发生，成为了一项必须且紧迫的任务。
2 故障概述
2.1 分段绝缘器滑靴断裂
分段绝缘器是供接触网进行电气分段时采用的绝缘设备。2014年1月6日，接触网作业班组对高新至世纪城上下行正线及辅助线接触网设备进行梯车巡视，巡视人员在世纪城渡线时发现DM1（5#-6#）分段绝缘器靠上行侧长滑靴在弯头处断裂（图1）。
2.2 分段绝缘器磨耗异常
2015年6月4日接触网工班对四河DM07-11#分段绝缘器进行检修作业时，测量该分段来车方向左侧长滑靴D点最小残存厚度为12.17mm，可磨部分磨耗为4.2mm，接近要求更换标准4mm，当晚工班组织人员对该分段长滑靴进行了更换（图2）。
2.3 线岔改造
道岔上空接触网线岔两支接触悬挂均布置成交又的直链形（无交叉线岔不在此例），通过线岔的辅助作用，实现机车受电弓从接触线一支向另一支的顺利过渡。地铁2号线行政学院至大面铺区间3020分段绝缘器在东延线空载运营后，受电弓通过时存在碰撞、打火现象，2014年10月19日，拆除了L-2锚段3020分段绝缘器，在原3020分段绝缘器位置通过接头线夹进行新旧线接头处理（两接头错开500mm），运行到现在依然有轻微打火现象，在电气和机械双重磨耗下导致该处导线磨耗异常，同时对受电弓的损伤也较大。
2.4 刚柔过渡改造
刚柔过渡是刚性网与柔性网过渡衔接的重要部位，西南某地铁二号线接触网刚柔过渡处发现接触线异常磨耗，严重威胁运营安全，需进行改造处理。
3 故障分析及处理方案
3.1 分段绝缘器滑板断裂处理
分析结论：发现该问题后，对其展开分析研究后认为1、此处分段位于世纪城电客车出站区段，电客车通过此处，受到道岔的影响，受电弓摆动过大，撞击造成。2、《接触网运行检修规程》中规定“相邻的悬挂点相对高差一般不得超过所在跨距值的0.5‰，变坡段不应超过1‰”，使分段绝缘器滑靴不水平，电客车受电弓通过分段绝缘器时撞击滑靴，造成滑靴断裂，是此次事件的直接原因。
应对措施：通过加强班组对《接触网运行检修规程》组织培训，对关键设备检修进行重点培训后，已杜绝了类似事件的再次发生。
3.2 分段绝缘器磨耗异常处理
发现该问题后，对其展开分析研究后认为：
通过表1数据前后对比分析，磨耗产生的滑靴被磨形狀相同，磨耗后产生的导高数据类似。接触线与滑靴同时与受电弓正常接触，无冲击碰撞，前后定位点几何数据无异常，但导致磨耗的原因相同（图3）。
在受电弓登顶的作业时发现，长期运营的受电弓碳滑板在受电弓中心处左右各100mm处，有磨耗产生出的曲线形状波谷（如图5所示）。该状况的产生主要是接触网拉出值正线区间布置为“之”字值，曲线区间布置为直线值（如图6所示）。且拉出值最大值不大于300mm（1号线二期南延线），两者布置作用在受电弓上，照成碳滑板中心处磨耗比受电弓碳滑板两端更大。
产生磨耗异常的DM07-11#分段绝缘器A1、A3两点测量拉出值为+41、-77，投影在受电弓碳滑板上位置恰好是集中磨耗产生的曲型波谷的圆弧点（如图5、图7所示）。当列车行驶经过分段绝缘器，造成了分段绝缘器A1、A3（图4）点导高数据测量水平，但接触线磨耗更大，表1中所显现的接触线A2点导高比分段绝缘器A1、A3点导高磨耗更小，证明了磨耗发生的原因。
分析结论：1、由于该分段绝缘器处在两正线过渡位置，频繁过车，且位于进站来车方向，车速相对四河站上行经过分段绝缘器快。2、大量频繁进站列车导致分段绝缘器滑靴磨耗加剧，同时受受电弓碳滑板产生曲型波谷效应，使分段绝缘器A1、A3两点磨耗加剧。
应对措施：2016年9月12日接触网工班已对该磨耗的A1、A3点导高进行抬高2mm调整，使滑靴始触点往后移动3mm，避开已磨耗严重区域；待弹性定位线夹到位后更换前后7处定位线夹，尝试通过加装弹性定位线夹改善分段绝缘器所处锚段弹性，减小受电弓与滑靴之间的磨耗；对受电弓碳滑板产生的曲型波谷进行打磨处理，消除碳滑板曲型波峰波谷现象，加强受电弓与接触网的磨合能力。
3.3 线岔改造
分析结论：西南某地铁2号线西延线接触网自2013年10月开通运行以来，导致27个受电弓羊角磨耗超标，所有的受电弓羊角磨耗最大值在520mm（偏离受电弓中心）处（如下图所示）。根据接触网开通运行后的设备状态，全面盘查，并邀请专家教授分析，初步认定为是由于犀浦站接触网线岔引起的，因为岔32-01#（单开）、岔33-02#/岔（单开）、41-02#（单开）、岔39-40#（菱形）等线岔正线采用单承双导、渡线为单承单导，电客车从渡线过正线时，受电弓在渡线太升量较高，在正线时抬升量较小，导致受电弓羊角会提前接触到正线，造成羊角磨耗。L-5、L-6、L-7为渡线，锚段长度分别为192.4m、398m、177m。 应对措施：
1、将2号线行政学院至大面铺区间L-2锚段的双导线拆除，重新架设新接触线：1.52条公里CTAH-120接触线拆除、1.52条公里CTAH-120接触线架设和1.62条公里接触网悬挂调整。
2、将犀浦站L-5、L-6、L-7渡线锚段增加一根接触线，变成双导线：0.83条公里接触线架设、7处道岔电连接拆除、7处道岔电连接安装、3处单接触线下锚补偿装置拆除、3处双接触线下锚补偿装置安装、4处单承单导分段绝缘器拆除、4处单承双导双滑道分段绝缘器安装、7处道岔定位安装、5处正定位安装、5处反定位安装、2.58条公里接触网悬挂调整。
3.4 刚柔过渡改造
分析结论：犀浦至天河下行接触网刚柔过渡处接触线异常磨耗，经现场勘查导致异常磨耗的原因为：承力索下锚底座位置安装不合理，致使刚柔过渡处有明显的下压（根据接触网检修规程，刚柔过渡处严禁出现明显的上抬或下压）过渡处接触线非正常磨耗。
连山坡站接触网渡-1、渡-2锚段在结构形式上是交叉布置，该处线岔的电连接安装方式不合理，致使两渡线存在电位差，在风负荷等外力作用下导致渡-1承导线、渡-2接触线放电烧伤。
行政学院站L-1锚段靠近行政学院方向因前期设计考虑2号线一期和东延线供电方式转化问题，在该锚段靠近行政学院站一侧安装了一台分段绝缘器，该分段绝缘器同时靠近柔性线岔，导致柔性线岔数据难以调整，经过近几年的运营观察发现该处分段磨耗加劇同时在该分段处弓网关系较差。
车辆段、停车场出入段线受电弓通过分段绝缘器时弓架次较多，根据厂家提供的技术规格书，柔性分段绝缘器滑靴的初始高度为6.2MM，在磨至还剩4MM时必需更换。
应对措施：犀浦至天河下行接触网刚柔过渡具体改造方法为：將承力索下锚底座后移2米，更换L-1锚段承力索和接触线，彻底解决该安全隐患；连山坡站接触网渡-1、渡-2锚段现处理方式为对烧伤的承力索采取重做接头补强的方式、对烧伤的接触线进行了打磨，但这种方式不能确保长时间安全运营的需求，考虑对渡-1、渡-2进行更换并优化设计改变电连接安装方式；将分段绝缘器拆除并将相邻的关节式刚柔过渡改造为绝缘锚段关节，改善弓网运行质量（上行已经于2016年度技改实施）；行政学院站L-1锚段靠近行政学院方向通过近几年对该设备的观察，分段绝缘器滑靴频率超出检修规程的要求，增加了运营维保成本同时也存在不确定安全隐患；车辆段、停车场出入段线分段绝缘器需进行优化将现有分段绝缘器改为双滑道分段绝缘器，消除隐患。
4 结束语
地铁接触网是个庞大的系统工程，要获得更安全稳定的设备运行质量，需在总结国内外运营经验的基础上，结合持续的设备更新，才能保证供电系统的可靠运行。本文仅从西南某地铁运营过程中所出现的关键设备问题进行了探讨和改进，从长远考虑还需联合设计单位和生产厂家，对零部件的结构设计、材料选用及制造工艺等方面加以优化，以达到地铁安全运营的目的。
作者简介
兰志坤（1989-），助理工程师，本科，主要从事城市轨道交通、供电系统、接触网。
[关键词]地铁；接触网；改进；改造
中图分类号：TM922.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0180-02
1 引言
随着我国政府对轨道交通建设的高度重视，以地铁为代表的城轨交通也迎来了飞速发展的黄金契机。西南某地铁自2010年底开通后，一直是大部分市民的首选。在新线陆续开通，客流量的持续增大壓力下，也给地铁各设备系统的保障能力提出了更高的要求。
在西南某地铁开通运营后的6年内，接触网系统曾先后出现过多起设备故障，由于处理整改及时幸而未对运营服务造成重大影响。如何进一步提高接触网系统的安全可靠性，避免更大供电事故的发生，成为了一项必须且紧迫的任务。
2 故障概述
2.1 分段绝缘器滑靴断裂
分段绝缘器是供接触网进行电气分段时采用的绝缘设备。2014年1月6日，接触网作业班组对高新至世纪城上下行正线及辅助线接触网设备进行梯车巡视，巡视人员在世纪城渡线时发现DM1（5#-6#）分段绝缘器靠上行侧长滑靴在弯头处断裂（图1）。
2.2 分段绝缘器磨耗异常
2015年6月4日接触网工班对四河DM07-11#分段绝缘器进行检修作业时，测量该分段来车方向左侧长滑靴D点最小残存厚度为12.17mm，可磨部分磨耗为4.2mm，接近要求更换标准4mm，当晚工班组织人员对该分段长滑靴进行了更换（图2）。
2.3 线岔改造
道岔上空接触网线岔两支接触悬挂均布置成交又的直链形（无交叉线岔不在此例），通过线岔的辅助作用，实现机车受电弓从接触线一支向另一支的顺利过渡。地铁2号线行政学院至大面铺区间3020分段绝缘器在东延线空载运营后，受电弓通过时存在碰撞、打火现象，2014年10月19日，拆除了L-2锚段3020分段绝缘器，在原3020分段绝缘器位置通过接头线夹进行新旧线接头处理（两接头错开500mm），运行到现在依然有轻微打火现象，在电气和机械双重磨耗下导致该处导线磨耗异常，同时对受电弓的损伤也较大。
2.4 刚柔过渡改造
刚柔过渡是刚性网与柔性网过渡衔接的重要部位，西南某地铁二号线接触网刚柔过渡处发现接触线异常磨耗，严重威胁运营安全，需进行改造处理。
3 故障分析及处理方案
3.1 分段绝缘器滑板断裂处理
分析结论：发现该问题后，对其展开分析研究后认为1、此处分段位于世纪城电客车出站区段，电客车通过此处，受到道岔的影响，受电弓摆动过大，撞击造成。2、《接触网运行检修规程》中规定“相邻的悬挂点相对高差一般不得超过所在跨距值的0.5‰，变坡段不应超过1‰”，使分段绝缘器滑靴不水平，电客车受电弓通过分段绝缘器时撞击滑靴，造成滑靴断裂，是此次事件的直接原因。
应对措施：通过加强班组对《接触网运行检修规程》组织培训，对关键设备检修进行重点培训后，已杜绝了类似事件的再次发生。
3.2 分段绝缘器磨耗异常处理
发现该问题后，对其展开分析研究后认为：
通过表1数据前后对比分析，磨耗产生的滑靴被磨形狀相同，磨耗后产生的导高数据类似。接触线与滑靴同时与受电弓正常接触，无冲击碰撞，前后定位点几何数据无异常，但导致磨耗的原因相同（图3）。
在受电弓登顶的作业时发现，长期运营的受电弓碳滑板在受电弓中心处左右各100mm处，有磨耗产生出的曲线形状波谷（如图5所示）。该状况的产生主要是接触网拉出值正线区间布置为“之”字值，曲线区间布置为直线值（如图6所示）。且拉出值最大值不大于300mm（1号线二期南延线），两者布置作用在受电弓上，照成碳滑板中心处磨耗比受电弓碳滑板两端更大。
产生磨耗异常的DM07-11#分段绝缘器A1、A3两点测量拉出值为+41、-77，投影在受电弓碳滑板上位置恰好是集中磨耗产生的曲型波谷的圆弧点（如图5、图7所示）。当列车行驶经过分段绝缘器，造成了分段绝缘器A1、A3（图4）点导高数据测量水平，但接触线磨耗更大，表1中所显现的接触线A2点导高比分段绝缘器A1、A3点导高磨耗更小，证明了磨耗发生的原因。
分析结论：1、由于该分段绝缘器处在两正线过渡位置，频繁过车，且位于进站来车方向，车速相对四河站上行经过分段绝缘器快。2、大量频繁进站列车导致分段绝缘器滑靴磨耗加剧，同时受受电弓碳滑板产生曲型波谷效应，使分段绝缘器A1、A3两点磨耗加剧。
应对措施：2016年9月12日接触网工班已对该磨耗的A1、A3点导高进行抬高2mm调整，使滑靴始触点往后移动3mm，避开已磨耗严重区域；待弹性定位线夹到位后更换前后7处定位线夹，尝试通过加装弹性定位线夹改善分段绝缘器所处锚段弹性，减小受电弓与滑靴之间的磨耗；对受电弓碳滑板产生的曲型波谷进行打磨处理，消除碳滑板曲型波峰波谷现象，加强受电弓与接触网的磨合能力。
3.3 线岔改造
分析结论：西南某地铁2号线西延线接触网自2013年10月开通运行以来，导致27个受电弓羊角磨耗超标，所有的受电弓羊角磨耗最大值在520mm（偏离受电弓中心）处（如下图所示）。根据接触网开通运行后的设备状态，全面盘查，并邀请专家教授分析，初步认定为是由于犀浦站接触网线岔引起的，因为岔32-01#（单开）、岔33-02#/岔（单开）、41-02#（单开）、岔39-40#（菱形）等线岔正线采用单承双导、渡线为单承单导，电客车从渡线过正线时，受电弓在渡线太升量较高，在正线时抬升量较小，导致受电弓羊角会提前接触到正线，造成羊角磨耗。L-5、L-6、L-7为渡线，锚段长度分别为192.4m、398m、177m。 应对措施：
1、将2号线行政学院至大面铺区间L-2锚段的双导线拆除，重新架设新接触线：1.52条公里CTAH-120接触线拆除、1.52条公里CTAH-120接触线架设和1.62条公里接触网悬挂调整。
2、将犀浦站L-5、L-6、L-7渡线锚段增加一根接触线，变成双导线：0.83条公里接触线架设、7处道岔电连接拆除、7处道岔电连接安装、3处单接触线下锚补偿装置拆除、3处双接触线下锚补偿装置安装、4处单承单导分段绝缘器拆除、4处单承双导双滑道分段绝缘器安装、7处道岔定位安装、5处正定位安装、5处反定位安装、2.58条公里接触网悬挂调整。
3.4 刚柔过渡改造
分析结论：犀浦至天河下行接触网刚柔过渡处接触线异常磨耗，经现场勘查导致异常磨耗的原因为：承力索下锚底座位置安装不合理，致使刚柔过渡处有明显的下压（根据接触网检修规程，刚柔过渡处严禁出现明显的上抬或下压）过渡处接触线非正常磨耗。
连山坡站接触网渡-1、渡-2锚段在结构形式上是交叉布置，该处线岔的电连接安装方式不合理，致使两渡线存在电位差，在风负荷等外力作用下导致渡-1承导线、渡-2接触线放电烧伤。
行政学院站L-1锚段靠近行政学院方向因前期设计考虑2号线一期和东延线供电方式转化问题，在该锚段靠近行政学院站一侧安装了一台分段绝缘器，该分段绝缘器同时靠近柔性线岔，导致柔性线岔数据难以调整，经过近几年的运营观察发现该处分段磨耗加劇同时在该分段处弓网关系较差。
车辆段、停车场出入段线受电弓通过分段绝缘器时弓架次较多，根据厂家提供的技术规格书，柔性分段绝缘器滑靴的初始高度为6.2MM，在磨至还剩4MM时必需更换。
应对措施：犀浦至天河下行接触网刚柔过渡具体改造方法为：將承力索下锚底座后移2米，更换L-1锚段承力索和接触线，彻底解决该安全隐患；连山坡站接触网渡-1、渡-2锚段现处理方式为对烧伤的承力索采取重做接头补强的方式、对烧伤的接触线进行了打磨，但这种方式不能确保长时间安全运营的需求，考虑对渡-1、渡-2进行更换并优化设计改变电连接安装方式；将分段绝缘器拆除并将相邻的关节式刚柔过渡改造为绝缘锚段关节，改善弓网运行质量（上行已经于2016年度技改实施）；行政学院站L-1锚段靠近行政学院方向通过近几年对该设备的观察，分段绝缘器滑靴频率超出检修规程的要求，增加了运营维保成本同时也存在不确定安全隐患；车辆段、停车场出入段线分段绝缘器需进行优化将现有分段绝缘器改为双滑道分段绝缘器，消除隐患。
4 结束语
地铁接触网是个庞大的系统工程，要获得更安全稳定的设备运行质量，需在总结国内外运营经验的基础上，结合持续的设备更新，才能保证供电系统的可靠运行。本文仅从西南某地铁运营过程中所出现的关键设备问题进行了探讨和改进，从长远考虑还需联合设计单位和生产厂家，对零部件的结构设计、材料选用及制造工艺等方面加以优化，以达到地铁安全运营的目的。
作者简介
兰志坤（1989-），助理工程师，本科，主要从事城市轨道交通、供电系统、接触网。