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振动环境下接触网紧固件松动的应对措施

 

    作者：陈睿供电公司触网检修车间指导老师：石磊

    中铁电气化局一公司网七段

    1摘要：接触网紧固件在长期振动环境下工作容易松动，本文通过分析八号线高架段反定位斜支撑多次脱落而引发弓网事故的原因，得出结论：其松脱的原因是桥梁共振频率过高及施工质量等综合因素导致。由此实施多种针对性措施，如加装防松螺母、弹垫、止动锁片，及采取自检、互检等措施进行整改，并取得良好效果。

    关键词：故障，振动，松动，分析，整改

    目

    录

    引言...........................................................................................................................................2

    1、事故概述...........................................................................................................................2

    2、原因分析...........................................................................................................................62.1受力分析.......................................................................................................................62.2高频振动分析................................................................................................................72.3施工质量分析...............................................................................................................8

    3、应对措施.............................................................................................................................83.1采用防松部件................................................................................................................93.2加装直吊线....................................................................................................................93.3加装反光标识牌..........................................................................................................103.4实施质量卡控...........................................................................................................11

    4、成效及结论.....................................................................................................................11

    1引言

    上海轨道交通六大核心专业中，唯有接触网系统无备用设备，其一旦发生故障，势必对轨道交通运营安全造成重大影响。近几年，触网设备多次发生因紧固件松动导致零部件侵入受电弓限界而引起的弓网故障。本文针对八号线高架段反定位斜支撑屡次脱落这一现象，通过深入分析其原因，以寻找出应对紧固件松动的有效方法。

    1、事故概述

    事件一：2021年8月17日19：03芦恒路牵引站213开关△i跳闸（6018a），浦江镇牵引站211开关imax跳闸（8056a），自动重合闸均成功。经触网人员登车巡视发现浦江镇站－芦路站下行25#支柱定位斜支撑脱落，随即检修人员申请停电抢修，对故障点进行临时绑扎处理，如图1所示。当晚运营结束后对25#杆斜支撑进行恢复，如图2所示。

    （图18月17日故障点示意图）

    （图28月17日故障修复示意图）

    经过现场检查，在故障点附近找到该定位点脱落的螺栓销，如图

    3、图4所示。

    （图38月17日故障现场脱落的螺栓）

    （图48月17日故障脱落螺栓的安装位置）

    3事件二：时间追溯至2021年7月4日，车辆调度报：殷行路停车场发现多列电客车受电弓有受损痕迹。通过调取弓网录像检查发现江月路站下行出站173＃定位点处反定位斜支撑严重偏移，直接造成定位管侵入限界，列车经过时，与受电弓发生碰撞，如图

    5、图6所示。

    （图57月4日定位管与受电弓发生碰撞图）

    （图67月4日反定位斜支撑故障图）

    经现场检查，紧固部件u形螺栓的螺帽缺失，如图7所示。

    （图77月4日故障u形螺栓的螺帽松脱现场照片）

    事件三。2021年7月13日下午，联航路站－航天博物馆站上行244＃支柱处再次出现反定位斜支撑脱落，故障点打坏电客受电弓。电客车带着损坏的受电弓继续运营至航天博物馆站折返线，又拉坏触网电连接线，如图8所示。继而挂在线岔上并折断，如图9所示，并导致浦江镇站～航天博物馆站上行触网失电。

    （图87月13日故障中拉断的电连接）（图97月13日故障受电弓挂在线岔上）

    从故障现场拆下的套管单耳及u形螺栓的外观看，u形螺栓紧固后的螺纹外露不一，如图10所示。

    （图107月13日故障套管单耳/u形螺栓图）

    2、原因分析

    2.1受力分析

    八号线二期自2021年7月开通至2021年8月，因触网定位斜支撑脱落致运营中断的事故共四次。定位斜支撑受力分析如图11所示：

    1a定位斜撑2平腕臂f1f2（图11定位斜支撑受力分析图）

    b定位杆反定位器腕臂斜撑斜腕臂支柱如上图。当电车通过定位点时，受电弓给予反定位器抬升力为f1，定位斜撑及定位杆、反定位器、接触线重力和环境因素（例如风力）所形成的合力为f2。当定位斜撑与平腕臂的连接部件套管单耳1紧固不足或在长期振动影响下紧固件松动时，在f1与f2的反复作用下，定位斜撑便会顺着定位杆向a方向滑移，定位杆与反定位器组成的定位装置也随之下压，最终导致反定位器侵限造成打弓现象，如图6所示。反之，当定位斜撑与平腕臂连接部件套管单耳2紧固不足或在振动影响下紧固件松动时，定位斜撑便会在f1与f2的反复作用下，顺着定位杆向b方向滑移，最终同样导致反定位器侵限造成打弓现象，如图6所示。

    2.2高频振动分析

    定位斜撑与平腕臂（或定位杆）的连接部件套管单耳，如图12所示，除在八号线二期使用外，还用于七号线北延伸及十一号线户外段，除八号线外，其余线路运营至今均未发生类似故障，可见连接部件本身并无问题。

    （图12套管单耳）

    那么究竟是什么原因造成八号线斜支撑多次脱落呢。经了解八号线二期高架段桥梁为“上下行分离分体” 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，此种高架结构体的振动频率远大于其他“上下行一体”桥梁设计。据施工检修人员及八号线客运人员反映，该线桥梁在电客车行经时的振动较大，明显超过其他高架线路。同时，二期高架桥梁紧邻“浦星公路”，常有大型货车往来，当平板大货车驶过公路时，在高架上能明显感觉到桥体的振动。为此工务公司请专业人士对各线路运行状态下的桥梁振动频率作

    7了测试。结果发现，八号线在运行时，桥梁振动的频率一般处于150－750hz，而其余线路为60hz左右。专业人士指出，55－155hz的振动频率属于低频振动，不会影响紧固件设备的正常运行，当振动频率超过155hz时属于高频振动，此时会对螺栓的紧固效果产生明显影响，采用常规的措施并不足以使零部件达到紧固要求。

    2.3施工质量分析

    定位斜撑与平腕臂（或定位杆）连接部件套管单耳的结构如图12所示，连接部位主要由套管单耳（平腕臂连接处为70型、定位杆连接处为55型）、支撑双耳及u型螺栓（红色箭头所示）组成。

    从关键零部件的安装技术要求看，u型螺栓必须铅垂于平腕臂（或定位杆），在此前提下，用力矩扳手（80n.m）对两边的螺栓进行交替紧固，以确保受力均衡、到位（此时外露长度应一致）。通过对7.4故障u型栓分析，即是由于施工人员未按要求交替紧固，致使u型栓两侧受力不一致，在不断地振动冲击下螺帽逐渐松动后脱落，导致斜撑与定位杆发生相对位移，进而下压定位器并影响行车。

    此外，套管单耳与支撑双耳之间连接的螺栓销在安装时，必须安装开口销，并将其按照要求向下插入螺栓销，同时掰开60～90度以防脱落。通过查看8.17故障现场找到的螺栓销，发现该螺栓销螺纹和销孔未有明显剪切痕迹，应是施工中未安装开口销或开口销（安装不到位）掉落后引起螺栓销的螺母松脱，进而导致螺栓销在不断地振动中脱落，最后造成该处定位器在反定位斜支撑偏移情况下侵限撞击受电弓。

    3、应对措施

    其实即便是在高频振动环境下运行的设备，只要采取得当的紧固措施，并不必然会引发紧固件松动甚至脱落的故障，为此应根据设备所处的环境选用针对性的措施加以应对。

    83.1采用防松部件

    （图13u型栓与套管单耳连接构造图）

    经过反复比对，决定在连接件套管单耳上加装防松螺母、弹垫和止动锁片（如图13所示），并制定相关施工工艺。防松螺母在紧固过程中必须交替进行，同时还须注意紧固力拒不能过大（应为80nm），过大则螺母里层的蓝色防松垫会外露（若防松垫外露，防松螺母便失去防松功效）；紧固到位的螺母必须确保弹簧垫压平；在紧固到位后进行止动锁片的锁死，并确保止动锁片的两片下叶抱紧套管单耳，两片上叶与防松螺母密贴。

    3.2加装直吊线

    在综合分析总结多次斜撑脱落事故后，决定在定位管与平腕臂之间加装一根软态不锈钢丝直吊线，如图14所示。

    直吊线必须保证铅垂于平腕臂（定位管），确保其处于受力状态，这才能保证即便定位斜撑脱落，也不会引发定位管低头，更不会造成反定位器的侵限打弓。2021年9月前施工人员完成八号线二期高架段全部反定位装置的直吊线加装工作，自安装直吊线以来，经过现场多次调查观测，效果尤为明显，至今未再发生此类事故。

    （图14直吊线效果图）

    3.3加装反光标识牌

    考虑到八号线二期高架多次发生斜撑脱落事故，事前均难以准确观察，决定在定位斜撑的受力方向侧安装反光标识牌，如图15所示，以便于检修人员登车或步行巡视时清晰观测定位斜撑是否存在位移迹象。

    （图15反光标识牌效果图）

    在斜撑的受力方向侧（平腕臂上方为线路侧、定位管上为支柱侧）距离套管单耳20mm处安装反光标识牌。通过该项措施，检修人员可以在巡视时通过观测反光标识牌与斜撑连接件的相对位置是否变化，为及时观测斜撑状态提供了最为

    10便捷有效的途径。

    3.4实施质量卡控

    虽然该区段桥梁的振动较大，但从历次反定位斜支撑脱落的故障现象看，人为因素也是起到了重要作用，例如：有的是开口销脱落，有的是螺母紧固不到位，有的是u型栓安装不到位。

    在供电公司组织的八号线二期高架段专项整治过程中，从施工质量卡控方面着手，落实以下几项保障措施：

    3.4.1加强施工中的《安全技术交底》。由相关主管工程师制定详细的《安全技术交底》，并结合现场对全员进行技术 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 。

    3.4.2在u型栓施工中实行当日施工自检、互检，次日派人专检。自检是施工完成后，由作业组自行对施工质量进行检查。互检是由不同的作业组对施工质量进行检查。同时对关键部位进行拍照取证，由质检人员对照片进行审核分析，对不符合要求的进行及时整改。专检由质检人员对前日施工部位进行专项检查，通过自检、互检、专检、巡检等多种方式杜绝缺陷零部件长时间带病运行。

    3.4.3施工实行实名制作业 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ，使得每一处关键作业部位都能追溯到具体的施工日期、施工人员，以此督促作业人员提高自身的责任心。

    3.4.4值守点建立自己辖区内设备的更换维护台账，台账必须以实名制的形式，将更换的零部件或关键维护部位的详细检修维护信息进行统计建档，并及时更新，定期进行观测复查。

    3.4.5实行施工责任包保制度，各班组负责人包保辖区内的专项或重要施工项目的现场质量控制；主管工程师包保各项作业的安全、技术交底及安全质量检查；主管领导包保管内所有班组的总体施工作业的质量、安全管理。

    在各项检查中发现隐患的，除执行相应的奖惩制度外，严格执行限时整改、复查消缺制度，确保每一个部件都能安装紧固到位。

    4、成效及结论

    通过以上各种施工改进措施、安全质量卡控措施，八号线二期高架段在供电

    11公司组织的专项整治后，成效尤为明显，到目前为止未发生因接触网零部件松脱现象造成的弓网事故。

    其实，轨道交通接触网紧固件在振动环境下松动的现象并非八号线二期所独有，例如：2021年5月2日，三号线多辆电客车受电弓碳棒受损。当天夜间检修人员对三号线全线进行车梯检查，发现江杨北路站-铁力路站下行区间的中心锚结可调螺栓松动，导致锲型线夹侵限打弓，如图16所示。

    （图165月2日中锚故障示意图）

    又如，四号线分段绝缘器导滑板调整部件的螺栓松动亦多次引起导滑板下压，导致电客车受电弓拉弧严重，如图17所示。

    （图17分段故障紧固件示意图）

    12引发上述事故的共同原因都是紧固件长期在振动环境下工作，而防松措施不当及施工质量难以保证。通过对八号线二期高架段反定位斜支撑专项整治措施的总结：