刚性汇流排接触线脱槽故障的成因与处理策略

摘要：2019年5月21日，在奥体至永中站上行区间进行刚性接触网检查时，发现接触线脱槽现象。检查人员使用橡胶锤处理线索脱槽，却因汇流排与线索间作用力及线索张力，使脱槽长度从1米延伸约4米，导致次日该区间东段无法进行电客车试验，严重影响了地铁的正常运营与调试进度。

本文旨在深入分析刚性汇流排接触线脱槽的原因，并提出有效的解决办法。首先介绍架空刚性接触网的结构与原理，接着分析脱槽事件案例，探究成因，阐述处理办法，最后给出预防性维护策略与技术改进建议。

关键词：刚性汇流排接触线；脱槽故障；处理策略

架空刚性接触网技术原理与结构特征

刚性接触网的核心组成

架空刚性接触网主要由架空刚性汇流排、接触线、支持定位装置、绝缘部件等构成。汇流排是核心部件之一，它依靠自身刚性使接触线保持在同一高度，为接触线提供支撑和固定，同时承担着传导电流的重要功能。接触线则是直接与电客车受电弓接触的部分，负责将电能传输给列车，其性能直接影响供电质量。支持定位装置起到固定汇流排和接触线位置的作用，确保它们在列车运行过程中保持稳定，避免出现晃动或移位。这三者相互配合，形成一个有机整体。在空间利用方面，这种设计取消了链形悬挂承力索，使接触悬挂具备最小的结构高度，从而最大程度地利用了隧道的有限空间，提高了地下隧道净空的使用效率。

刚性悬挂系统的运行特性

刚性悬挂系统中，接触线的张力平衡机制至关重要。通过合理的设计和调整，使接触线在整个线路上保持均匀的张力，确保受电弓与接触线之间能够稳定接触。当电客车运行时，受电弓与接触线动态交互，受电弓以一定的升力（如（70±10）N）与接触线接触，在摩擦力的作用下获取电能。与传统链形悬挂相比，刚性悬挂系统取消了承力索，结构更加简洁，减少了零部件数量，降低了维护成本。同时，刚性悬挂系统的结构高度更小，更适合在空间有限的地下隧道中使用，但对接触线的张力控制和受电弓的动态性能要求更高。

某地铁线路接触线脱槽事件案例分析

故障发生与应急处置过程

2019年5月21日，工作人员在奥体至永中站上行区间开展刚性接触网检查工作。在检查过程中，仔细对接触网的各个部位进行查看，最终发现了接触线脱槽现象。起初，脱槽长度为1米，检查人员迅速采取应急处置措施，决定使用橡胶锤对线索脱槽进行处理。然而，在操作过程中，由于对汇流排与线索之间的作用力以及线索本身张力估计不足，导致脱槽长度从1米延伸至约4米。这一失误使得故障情况进一步恶化，次日奥体至永中站上行区间（东段）无法按计划进行电客车试验，严重影响了地铁的调试进度和正常运营安排。在地铁运营中，应急处置具有严格的时效性要求，一旦发现故障，需要迅速、准确地采取措施，以减少对运营的影响。此次事件中，处理失误不仅没有解决问题，反而使故障扩大，凸显了应急处置过程中准确判断和科学操作的重要性。

故障扩大化的关键诱因

使用橡胶锤处理接触线脱槽时，导致脱槽长度扩展存在一定的力学机制。当橡胶锤敲击接触线时，会产生瞬间的冲击力。由于汇流排与线索之间存在摩擦力和相互作用力，这种冲击力会打破原有的力平衡状态。线索本身具有一定的张力，在冲击力的作用下，张力分布发生改变，使得原本处于临界状态的接触线与汇流排之间的连接更加不稳定，从而导致脱槽长度进一步扩展。此外，施工介入与验收环节可能存在潜在疏漏。在刚性段进行接触线架设时，若施工不合理，如接触网作业车行驶速度不均、放线小车未调整好等，会使接触线在初始安装时就存在隐患。而验收环节若未能严格把关，这些潜在问题未能及时发现和解决，在后续运营过程中就容易引发故障，并且在故障处理时可能会进一步恶化情况。

刚性接触线脱槽的成因系统分析

施工工艺缺陷导致的初始隐患

在刚性接触网接触线的架设过程中，施工工艺缺陷是导致脱槽的重要初始隐患。接触线架设时的张力失衡是关键问题之一。当张力不均衡时，接触线在汇流排内的受力状态不稳定，部分区域张力过大，而其他区域则相对松弛。这种张力差异会使接触线与受电弓之间的接触状态不稳定，紧绷和松弛状态交替出现，进而造成汇流排区段力量不平衡。在列车运行过程中，受电弓与接触线的动态交互会进一步加剧这种不平衡，最终导致刚性接触网接触线无法完全植入汇流排中，增加了脱槽的风险。

放线小车调控失当也是常见的施工问题。放线小车的运行速度、高度和角度等参数需要精确调整，以确保接触线能够平稳、准确地放入汇流排中。如果放线小车的调控出现偏差，接触线在放入汇流排时可能会出现扭曲、卡顿等情况，影响接触线与汇流排的配合精度，为后续的脱槽埋下隐患。

此外，施工车辆速度波动也会对接触线架设产生不利影响。接触网作业车在行驶过程中，如果速度不稳定，会导致接触线的放线速度不均匀，使接触线受到的拉力发生变化，破坏了接触线的张力平衡，从而增加了脱槽的可能性。

环境因素与材料劣化影响

环境因素和材料劣化对刚性汇流排接触线脱槽有着重要影响。隧道内的特殊环境是导致问题的主要因素之一。隧道内潮气大，空气中散布着大量灰尘。施工人员在架设接触线时使用导电膏过多，导电膏具有吸附杂质的特性，会吸附周围空气中的灰尘和杂质，在汇流排附近形成障碍。这些杂物会阻碍接触线与汇流排之间的紧密配合，降低了它们之间的摩擦力和稳定性，从而导致刚性接触网接触线脱槽。

隧道内的潮气还会加速接触线和汇流排的氧化过程。长期处于潮湿环境中，接触线表面可能会发生氧化突变，形成氧化层。氧化层的存在会改变接触线的物理和化学性质，降低其导电性和机械性能，使接触线与汇流排之间的连接变得脆弱，容易出现脱槽现象。

弓网动态交互力的作用机制

弓网动态交互力是导致刚性接触线脱槽的重要原因之一。电客车受电弓与刚性接触网接触供电时，受电弓具有一定的抬升力，通常为（70±10）N。在列车运行过程中，受电弓的抬升力会使接触线产生向上的位移。同时，受电弓与接触线之间存在摩擦力，摩擦力的大小与受电弓的压力、接触线的表面状况等因素有关。

抬升力和摩擦力的复合效应会对接触线产生复杂的作用力。当受电弓以一定的速度通过接触线时，摩擦力会使接触线产生横向和纵向的振动，而抬升力则会使接触线向上脱离汇流排。在这种复合作用力的长期作用下，接触线与汇流排之间的连接会逐渐松动，最终导致脱槽。

热滑试验数据可以验证动态载荷对接触线脱槽的影响。在热滑试验过程中，列车以较高的速度运行，受电弓与接触线之间的动态交互更加剧烈。通过对热滑试验数据的分析，可以发现接触线在动态载荷作用下的应力分布和变形情况，进一步证明弓网动态交互力是导致接触线脱槽的重要因素之一。

刚性接触线脱槽分级处理技术体系

短距离脱槽的现场复位方法

对于刚性接触网接触线短距离脱槽（脱槽现象在50mm以下），橡胶锤或木锤敲击法是较为常用的现场复位方法。该方法适用于短距离且脱槽情况较轻的场景，也可用于长距离但脱槽情况较轻（接触线小面有大部分在槽内）的接触线入槽。操作时，检修人员需手持橡胶锤或木锤，沿接触线脱槽方向，有节奏地轻轻敲击，使接触线逐渐复位到汇流排槽内。敲击力度要适中，避免用力过猛导致接触线受损或再次脱槽。

然而，在隧道内使用此方法存在一定安全风险。隧道空间有限，检修人员行动不便，在操作过程中容易受到周围设备和结构的限制，增加了操作难度。同时，敲击产生的冲击力可能会引起周围部件的松动或移位，引发二次脱槽等问题。因此，在操作前，检修人员需对周围环境进行充分评估，做好安全防护措施。

中长距离脱槽的放线小车修复工艺

当刚性接触网接触线脱槽长度适中（脱槽长度＜跨距）时，可使用放线小车进行修复。首先，要对脱槽跨距长度进行准确判定，根据接触网的设计参数和实际情况，确定是否适合使用放线小车进行修复。

放线小车作业流程如下：先将放线小车安装在汇流排上，并与接触线连接。然后，缓慢推动放线小车，使其沿着汇流排移动，同时调整接触线的位置和张力。在移动过程中，要密切关注接触线的状态，确保其顺利进入汇流排槽内。张力控制是关键要点，需根据接触网的设计要求，通过调整放线小车的速度和拉力，使接触线保持合适的张力，避免张力过大或过小导致再次脱槽。

异物侵入场景下的深度处理方案

当汇流排与接触线之间出现杂物或水垢时，需要进行深度处理。首先，将接触线从汇流排中完全移出，使用螺丝刀、抹布等工具对汇流排内部和接触线表面进行彻底清理，清除杂物和水垢。清理过程中，要注意避免损伤接触线和汇流排的表面。

清理完毕后，进行导电膏的规范涂抹。选择合适的导电膏，按照规定的用量和涂抹方法，均匀地涂抹在汇流排和接触线的接触面上。导电膏的涂抹要适量，过多会吸附更多杂质，过少则无法起到良好的导电和润滑作用。

最后，再次使用放线小车，将接触线植入汇流排中。在植入过程中，要确保接触线的位置准确，张力符合要求，以保证接触线与汇流排之间的良好接触和稳定运行。

预防性维护策略与技术改进建议

施工质量控制强化措施

为避免刚性汇流排接触线脱槽问题，需强化施工质量控制。在架线过程中，应引入先进的张力监测设备，实时监控接触线的张力变化，确保张力均匀稳定，避免因张力失衡导致脱槽。同时，定期对放线设备进行校准，保证放线小车的运行速度、高度和角度等参数精确无误，使接触线能够平稳、准确地放入汇流排中。此外，加强对施工人员的培训和管理，提高其操作技能和质量意识，严格按照施工规范进行作业，从源头上减少脱槽隐患。

周期性检查与状态评估机制

建立接触线嵌入状态量化检测指标至关重要。通过对接触线的嵌入深度、偏移量等参数进行定期测量和分析，能够及时发现潜在的脱槽风险。同时，利用红外成像技术对接触线和汇流排进行检测，可检测出因接触不良产生的发热点，提前发现故障隐患。红外成像技术具有非接触、快速、准确等优点，能够在不影响地铁正常运营的情况下进行检测，具有广阔的应用前景。通过周期性检查和状态评估，可及时采取措施，避免脱槽故障的发生。

新型材料与结构优化方向

研发新型材料和优化结构是解决刚性汇流排接触线脱槽问题的重要方向。低摩擦系数汇流排涂层能够减少接触线与汇流排之间的摩擦力，降低脱槽的可能性。这种涂层应具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，能够在长期使用过程中保持性能稳定。自清洁导电膏则可以减少杂质吸附，保持接触线与汇流排之间的清洁，提高导电性和稳定性。此外，还可以对汇流排和接触线的结构进行优化，提高其配合精度和稳定性，从而有效预防接触线脱槽故障。

综上所述，刚性接触线脱槽故障是由施工工艺缺陷、环境因素与材料劣化、弓网动态交互力等多维度因素共同作用的结果。在处理方面，针对不同脱槽情况有短距离敲击复位、中长距离放线小车修复、异物侵入深度处理等方法。通过强化施工质量控制、建立周期性检查机制和研发新型材料结构等预防性维护策略，能有效降低脱槽风险。未来，智能监测技术有望在刚性接触网运维中广泛应用，实时监测接触线状态，提前预警故障，保障地铁供电系统的安全稳定运行。

六、结语

刚性汇流排接触线脱槽故障成因多样，需精准诊断，明确处理策略并有效实施，对保障供电系统稳定运行意义重大。