西安地铁分段绝缘器运行情况分析及改进措施

摘 要：根据西安地铁分段绝缘器的实际运行情况，从地铁接触网分段绝缘器的设计、施工、维护方面提出了改进措施。通过优化可以减少分段绝缘器导滑板的非正常磨耗，延长分段绝缘器的使用寿命，降低分段绝缘器故障数，避免弓网故障导致的中断行车，同时提高了地铁运营的安全性。

关键词：地铁；分段绝缘器；运行情况；改进措施

中图分类号：U231.8

0 引言

分段绝缘器在接触网系统中是最大的集中荷载，在有限的空间内集合接头线夹、导流滑道和绝缘元件等刚性部件于一体，悬挂弹性不如柔性较大的线索结构[1]。在地铁中，分段绝缘器故障已成为影响行车的常见故障。在自然环境、行车速度、受电弓压力、接触网振动和线路条件等因素的综合作用下，西安地铁 2 号线接触网系统在运营 8 年内发生的所有重大故障都与分段绝缘器相关。因此，研究分段绝缘器的故障成因和改进措施显得非常重要。

1 分段绝缘器简介

分段绝缘器是实现接触网电气分段但又不影响受电弓与接触线正常滑行的一种电气设备。西安地铁目前在正线和车辆段使用的分段绝缘器均为浙江旺隆生产的非绝缘滑道式分段绝缘器。柔性分段绝缘器型号为 FDJYQ-CWL-1、FDJYQ-CWL-2，刚性分段绝缘器型号为 G-FD-CWL-1800，下文将对各典型运行情况进行分析。

2 分段绝缘器运行情况分析及改进措施

2.1 分段绝缘器与信号机位置不在同一垂直面

西安地铁渭河车辆段与正线接触网之间的分段绝缘器设置位置距出入段信号机约 230 m。在车辆段接触网停电时，分段绝缘器和信号机之间的接触网就会相应停电，造成部分出入段线停电，影响正线范围。同时，分段绝缘器和信号机之间接触网属于正线，不方便纳入车辆段检修中。

为解决这一问题，应将出入段线的分段绝缘器尽量靠近出入段信号机，且为了方便出入段信号机检修，应设在出入段信号机外侧。同时，当电客车停在信号机处等待进入车辆段时，受电弓应避开分段绝缘器，防止电客车通过 2 个受电弓将正线接触网的电误带入车辆段，确保停车取流时的运行安全。目前，西安地铁后续线路在设计时，都要求出入段处分段绝缘器设在出入段信号机以外 15 m 处。

2.2 曲线处分段绝缘器

分段绝缘器一般设置在渡线、折返线等特殊线路处[2]。由于线路、建筑结构等影响，部分分段绝缘器位于钢轨曲线。在实际运营检修时发现，由于轨道超高等原因，检修时很难将 4 个导流板的平面相对于轨平面平行。如图 1 所示，曲线处分段绝缘器的调整只能保证A、B、C、D 中的 3 个滑板在一个平面，另一个滑板通常磨耗严重。

该问题加剧了受电弓与分段绝缘器的撞击、离线和拉弧，不利于弓网运行安全。因此，重点分段绝缘器应尽量避免设置在曲线处，设计安装时可在曲股转入直线段后再设置分段。

2.3 变坡区段处分段绝缘器

在实际运行检修中，在坡度较大的位置设置分段绝缘器很难将 4 个导滑板的平面与轨平面相对平行[3]。地铁出入段线和出入场线、正线变坡区段都有较大的坡度，例如西安地铁 2 号线渭河车辆段出入段线处分段绝缘器处于坡度较大的地方，下坡方向的导流板磨耗非常明显。经分析，受电弓在通过变坡区段时，位置较低侧的导流板更容易受到冲击，导致离线、磨损，造成异常磨耗，甚至可能导致导滑板断裂引发弓网事故。

因此，分段绝缘器应尽量设在变坡结束后的第一个跨距。同时，由于在一个跨距中，接触线呈现一个曲线形势，分段绝缘器应当安装在跨中，从而使分段绝缘器两端受压平衡，减少受电弓通过时发生的侧磨、打弓、产生大电弧等现象。

2.4 绝缘棒碳粉磨痕

由于目前使用的受电弓碳滑板为石墨材质，其在分段绝缘器上滑动摩擦时，会在分段绝缘器上形成一层碳粉，致使绝缘元件的表面形成污穢层。在西安地铁车辆段的分段绝缘器的绝缘棒上经常会形成一层碳粉磨痕。

经过分析研究，绝缘棒上附着碳粉后，在大雾雨雪天气时，将大大降低绝缘棒的耐压值[4]。在接触网检修中，分段绝缘器一侧处于耐压状态，尤其在雾、雨、雪等恶劣天气时，将极大地影响接触网检修作业人员的安全。因此在日常巡视中一定要加强对绝缘棒的检查，如发现有碳粉磨痕，一定要及时进行处理。

2.5 刚性分段绝缘器导滑板断裂

西安地铁正线所用的刚性分段绝缘器如图 2 所示，其导滑板由 2 个短滑板和 2 个长滑板组成[5]。由于刚性分段绝缘器的 1 个长滑板断裂，造成接触网短时短路跳闸故障，并且导致列车无法正常通过分段所在的折返线，后续列车采用站前折返方式行车。

如图 2 所示，导滑板断裂位置为滑板与分段基座固定螺栓的安装孔处。由于长滑板与汇流排在沿线路方向存在一个角度，当受电弓从小头向大头滑动时，会对长滑板产生向上顶起、向汇流排两侧挤压的力。因此滑板固定螺栓的安装孔处是整个滑板的薄弱环节。由于分段绝缘器具有双向通过的功能，为了有效避免滑板薄弱处断裂，应使分段绝缘器的安装方向满足受电弓从分段大头向小头滑动。

导流板导角为受电弓从接触线过渡到分段绝缘器的始触区。分段绝缘器因本身质量太大，易形成较严重的硬点。当受电弓由接触线过渡至分段绝缘器的瞬间，会对导流板转角处施加较大的水平撞击作用力，垂直方向上受电弓由于自身的弹力，对导流板施加一个垂直方向的接触压力。导流板在这两种合力的作用下，在一定的循环次数后出现裂纹或折断。在检修过程中，应加强对导角处的观察，当其发生异常磨耗时，要及时对其进行调整，使其与相邻的导流板保持在一个平面上。

2.6 刚性分段绝缘器短滑板从贯通式螺栓脱落

刚性分段绝缘器的两块短导滑板连接在一根贯通式螺栓的两侧，两端再通过螺母进行紧固。如图 3 所示，在地铁实际运行中，发生过因一侧螺栓外露过多，导致另一侧螺母丝未完全扣在螺栓上，最终在行车振动的作用下，螺母因紧固力不够而脱落，该侧导流板随之脱落而引发接触网跳闸事故，该故障直接导致列车中断行车[6]。

在地铁运营维护中，部分检修人员因对其检修特点不熟悉或责任心不足，在对分段绝缘器导滑板进行调整后，不注意贯通式螺栓的紧固。因此在检修中，针对此类贯通式螺栓要注意调整，使两端外漏长度基本相同，并且应以螺母丝全部紧固入螺栓为标准，确保两侧螺母具备足够的紧固力矩。

3 结束语

本文对西安地铁运行过程中发现的分段绝缘器设计位置不合理及运行中出现的绝缘棒碳粉磨痕、调节螺杆、导流板等故障原因进行了深入分析，并对分段绝缘器的设计位置、安装方法、检修要点等提出了改进措施。作为地铁运营安全的重点，分段绝缘器一旦发生事故将直接中断行车，因此只有在设计、施工、运行维护各个阶段重点卡控，才能保障分段绝缘器运行状态优良，为地铁安全行车提供坚实保障。

参考文献

[1] 杨森林，桑晓明. 浅谈城轨接触网系统的应用、施工及维护[J]. 现代城市轨道交通，2007（3）：23-25.

[2] 刘杰. 分段绝缘器与分相绝缘器安装存在问题的探讨[J]. 电气化铁道，2001（4）：34-35.

[3] 钱余生. 城轨接触网分段绝缘器故障分析与优化方案[J]. 都市快轨交通，2013，26（2）：134-137.

[4] 宋奇吼，李学武. 城市轨道交通供电（第三版）[M]. 北京：中国铁道出版社，2012.

[5] 吉鹏霄，张桂林. 电气化铁路接触网（第二版）[M]. 北京：化学工业出版社，2011.

[6] 江洪泽，高卫忠. 接触网分段绝缘器抢修演练及应急处理[J]. 现代城市轨道交通，2006（4）：28-29.

收稿日期 2017-07-19

责任编辑 宗仁莉

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