接触网维修与检测课件

1、接触网维修管理与检测技术2015年12月成都弓网科技有限责任公司主要内容1、以可靠性为中心的接触网维修2、高铁接触网修程修制改革介绍3、接触网检测参数及评价方法4、接触网检测设备1、以可靠性为中心的接触网维修定义维修：确保设施处于其设计功能的状态以可靠性为中心的维修（RCM）：是一种用于确定设施在其现行环境下维修需求的方法1、以可靠性为中心的接触网维修维修模式的发展第一阶段故障时就维修第二阶段周期性预防修第三阶段RCM新期望值（依赖性、经济性）新研究（故障模型）新技术（监测技术、专家系统等）（1）现行环境下，接触网的功能及其性能标准是什么？（功能与性能）（2）什么情况下接触网无法实现其功能？（

2、功能故障）（3）引起各功能故障的原因是什么？（故障模式和故障原因）（4）各故障发生时，会有什么影响？（故障影响）（5）哪些故障至关重要？（故障后果）（6）做什么工作能预防各种故障？（预防性工作）（7）找不到适当的预防性工作该怎么办？（暂定措施）接触网维修：用于确定为确保接触网在现行环境下保持实现其设计功能的状态所必须的活动的方法。以可靠性为中心的维修（RCM）需要解决以下问题：1、以可靠性为中心的接触网维修接触点固定设备移动设备机械作用电气作用电能传输！两个振动子系统小接触面传输大电流摩擦磨损（接触力与接触线抬升）（静态温升与热侵蚀）（机械摩擦与电气磨损）运行可靠性接触质量运行寿命动态性能静态

3、电接触温升接触力、接触材料、电流滑动电接触摩擦磨损接触力、接触材料、电流、速度可分合电接触燃弧接触力、接触材料、电流、速度弓网系统功能（4）几何匹配（2）材料组合横向参数垂向参数接触线材料（铜或铜合金）滑板材料（金属、浸金属碳、碳）（1）接触点集流量（3）动态特性接触线相对弓头中心的偏移接触线高度、接触线坡度线索温度弓网接触力（或燃弧）、接触线抬升集流受电弓的数量和间距磨耗中性区长度弓网系统性能指标（4）几何参数：（2）接触线磨耗：20%横向：由设计确定垂向：由设计确定（1）接触线温度：95（持续）、150（短时）（3）动态特性：支持结构：200万弓架次满足： 绝缘间隙； 动态性能。弓网系统性

4、能指标0F350N（200km/h、AC系统）、s0.3Fm0F300N（200km/h、AC系统）、s0.3Fm0F400N（200km/h、DC系统）、s0.3Fm0F300N（200km/h、DC系统）、s0.3Fm接触网与零部件弓网接触力使接触网结构产生形变，形变又反作用于弓网接触力；零部件在交变载荷的作用下，在低于材料屈服强度的情况下，经多次循环而产生疲劳；振动是导致接触网零部件失效的重要因素。受电弓经过时，定位点处接触线的振动零部件失效零部件承受各种载荷，载荷通过减弱零部件的抗载荷能力而导致零部件状况恶化。这种抗载荷能力最终减弱到零部件再也不能实现期望性能的地步，换言之，零部件失效

5、了。接触网故障关键零部件的失效导致接触网故障。维修维修就是处理故障或潜在故障。接触网与零部件弓网系统故障接触网故障导致弓网系统功能部分丧失或完全丧失。松动、接触不良接触网施工接触网维修不正确的安装、调整烧蚀、磨耗脏污、腐蚀安装精度不达标其他维修缺陷系统设计系统参数配置不良零部件匹配不合理制造与检验零部件设计缺陷零部件生产缺陷零部件材料缺陷措施针对性不强零部件故障原因外部因素外部影响4%2%5%7%14%68%工龄相关非工龄相关民用飞机统计（与接触网类似）零部件故障模式零部件故障特性工龄相关故障即使貌似相同的零部件，其初始抗故障能力也不尽相同。抗故障能力随工龄减弱的速度也不尽相同。不会有两个在整

6、个寿命期内承受完全相同载荷的零部件。即使差异很少，也会对部件的故障工龄产生岐化影响。运行条件相同的零部件，故障工龄也大不相同，大部分故障集中在平均工龄期附近。即使零部件的抗故障能力随工龄而减弱，故障工龄也很难预测。两个投入使用时具有相似抗故障能力的部件，在整个寿命期内，部件B承受的载荷水平比部件A普遍要高，劣化得也快。运行工龄（年）零部件故障特性非工龄相关故障（随机故障）B：载荷峰值使抗故障能力永久性降低，但未失效。降低的抗故障能力使部件易受到下一峰值的破坏。在部件更换之前，此峰值可能出现，也可能不出现（短路）。C：载荷峰值只削弱抗故障能力（绝缘子闪络）。D：载荷峰值加速了抗故障能力下降，最终

7、大大缩短了部件寿命（搬运、施工）。（1）劣化不一定与施加的载荷成比例；（2）施加的载荷不是始终不变。A：抗故障能力恒定不变，载荷突然增加引起故障发生（误操作）。接触网故障后果与预防隐蔽性后果无直接影响；安全性后果使人伤亡、破坏环境；使用性后果影响生产；非使用性后果只涉及直接维修费用。故障预防更多涉及的是避免或降低故障后果，这比预防故障本身更重要！接触网故障将使车辆失去牵引电能而导向安全，无安全性后果。接触网故障后果与预防隐蔽性后果对操作人员不明显，预防维修为主；安全性后果预防维修，或重新设计；使用性后果依据效果费用，预防维修或事后维修；非使用性后果依据效果费用，预防维修或事后维修。所有的故障都

8、需要花费时间和经费进行纠正。根据故障后果决定维修级别，保证花费在维修上的一切都是值得的！预防性工作视情维修对部件检查后，视其能保持满足规定性能标准这一情况继续使用；预定翻修按一个特定的工龄期限或在工龄期限之前，重新加工一部件或大修一组件，而不管当时其状态如何；预定报废按一个特定的工龄期限或在工龄期限之前报废部件，也不顾当时部件的状态。预防性工作探测正在发生的故障或将要发生的故障的预防性工作技术上可行、经济上值得吗？以小于P-F间隔的间隔进行视情维修以小于工龄期的时间间隔预定翻修以小于寿命期的时间间隔预定报废降低安全性后果的故障发生率的定期翻修工作技术可行且值得吗？降低故障发生率的定期报废工作技

9、术可行且值得吗？取决于故障后果的暂定措施否是是是否否视情维修大量的故障不会瞬间发生，如果发现故障过程正在继续的迹象，就可采取措施预防故障和/或避免后果；在故障发展过程中的某处，可以探测到故障正在发生或将要发生，该点（P）称为潜在故障；如未探测到也未纠正，则性能继续变坏，直到到达功能故障点（F）。P-F曲线特点：（1）潜在故障明显到一定程度才可能察觉；（2）劣化过程是加速的；（3）不同的故障模式常显示出相似的征兆。视情维修P-F间隔技术上是否可行取决于：（1）能够确定一个明显的潜在故障状态；（2）P-F间隔比较稳定；（3）以小于P-F间隔的时间间隔来监测切实可行；（4）最小P-F间隔必须足够长。

10、视情维修（1）状态监测探测潜在故障。技术应用合适就有效，否则费钱费事如：受电弓、接触网关键位置参数与设备的状态监测。（2）参数测量实测数据与参考信息对比，发现潜在故障的迹象如：动态参数（弓网接触力、接触线抬升等）、静态参数（接触网几何参数）等的测量。（3）人的感官望、闻、问、切，主观判断（范围广但不精确、滞后）如：接触网的结构状态、零部件的状态等评估。技术分类上医治未病，中医治欲病，下医治已病！视情维修（1）弓网系统的潜在故障可能源自受电弓，也可能源自接触网；（2）接触网的主要潜在故障可能源自支持结构，也可能源自接触悬挂；弓网系统（3）支持结构的潜在故障主要源自结构部件，接触悬挂的潜在故障主要

11、源自悬挂部件；（4）优先关注弓网系统，其次为受电弓或/和接触网，再次为零部件。预定翻修与预定报废按一个特定的工龄期限或在工龄期限之前，对接触网进行翻修，而不管当时的状态如何（大修）。 预定翻修预定报废按一个特定的工龄期限或在工龄期限之前，报废接触网，而不管当时的状态如何。 暂定措施（1）隐蔽性后果预防维修，将风险降低到低水平，否则重新设计；（2）安全性后果预防维修，将风险降低到低水平，否则重新设计；（3）使用性后果依据效果费用，预防维修或事后维修或重新设计；（4）非使用性后果依据效果费用，预防维修或事后维修或重新设计。对接触网的任何故障模式而言，如果无法找到一种既技术可行又值得做的预防工作，必

12、须采取的暂定措施由故障后果决定。小结（1）接触网的维修目标由其功能及相应的性能指标所确定；（2）故障后果远比故障的技术特性要重要得多；（3）采用新技术检测潜在故障，以便可以采取措施避免由于潜在故障劣化成功能故障而带来的后果（视情维修）；（4）找不到技术可行且值得做的预防性工作，须采用合适的暂定措施。1、以可靠性为中心的接触网维修以提高设备检修效率、提高供电设备质量、降低修理成本为目标，按照“定期检测、状态维修、寿命管理”维修原则，遵循精细化、机械化、集约化检修方式，依靠科技进步，采用先进检测和维修手段，保证接触网设备技术状态。 基本思路 2、高铁接触网修程修制改革介绍1C装置弓网动态检测2C装

13、置接触网巡检3C装置车载接触网运行状态检测4C装置接触网检测监测5C装置受电弓滑板状态检测6C装置接触网及供电设备地面监测6C装置数据中心6C系统简介2、高铁接触网修程修制改革介绍维修：在接触网系统的实际状态与安全运行状态之间出现不容许的误差或发生故障时，进行必要修复，以重新建立接触网系统的正常功能。大修：恢复性的彻底修理。通过整锚段更换接触网（含附加导线）并通过新设备、新技术的采用，改善接触网的技术状态，适应运输发展需要。 两 种 修 程 2、高铁接触网修程修制改革介绍维 修 方 式 出现故障后，再通过更换零部件等方式开展维修，恢复功能。接触网没有冗余，影响大，不采用。 故障修 适用于已知设

14、备寿命及状态分布规律，而且有明显耗损期的设备。计划性、可操作性强，可预防隐蔽性不拆开难以发现的故障。但因设备的各种情况及规律不同，难免造成维修过剩和不足。预防修 定期修 限于对设备显露出缺陷的部分进行修理。在指定的时间表内首先对设备进行检测，依据检测结果对设备技术状态进行诊断，制定修理措施。针对性强、经济，但对检测手段及诊断技术要求高。预防修 状态修 2、高铁接触网修程修制改革介绍状态检测 功能检测特殊检测1.接触悬挂2.支持装置3.附加悬挂4.主导电回路5.外部环境6.受电弓7.零部件1.弓网接触力2.弓网燃弧3.动态几何参数4.静态几何参数5.接触线磨耗6.绝缘强度7.接触网温度 1.一次

15、短路2.多次短路3.特殊事件4.状态恶化全面检测 全面的可视化 检查，以及特殊和单项检查、检测、试验等通过对高铁接触网功能与状态的检测，分析诊断设备技术状态参数，安排修理。预防维修 - 状态修 修理检测监测技术诊断经典检测项目及方法 采用6C装置、检查巡视、部件检验等方法和手段，实现对接触网设备功能与状态的检测预防维修 - 状态修 修理检测监测技术诊断我国采用检测项目方法手段 预防维修 - 状态修 限值 在设备维修技术标准中分类界定，描述方法上依托6C，注重量化、可视，为装置识别、检测数据综合处理创造条件。 标准值标准 安全值安全限界值二级缺陷一级缺陷诊断分析 标定设备状态限值 标准状态安全状

16、态一级缺陷标准值安全值限界值二级缺陷影响接触网功能安全状态预防维修 - 状态修 可能影响接触网功能临修全面修精测精修诊断分析 预防修 - 状态修 排除影响接触网功能性缺陷（一级缺陷）和设备故障，恢复正常行车秩序。临修 排除可能影响接触网功能的缺陷（二级缺陷），保障设备运行安全，结合全面检查进行。全面修 全面检调接触网静态几何参数、全面提升接触网动态指标、全面改善弓网配合关系，更换失效或接近预期寿命零部件，恢复接触网设备标准状态。精测精修 3年/次60-72个月或40万弓架次检修车间集中专业队伍按需及时安排运行工区三级维修利用6C系统、检查巡视、部件检验等方法和手段，分析和诊断接触网技术状态根据

17、技术状态，实施三级修理部件检验检查巡视 6C系统精测精修 全面修 临修 一级 修 二级修 高级修 预防维修 状态修 高铁接触网 - 检修 技术诊断 检测监测维修需求 大 修 整体大修 运行工区负责日常运用检测工区负责检测分析检修工区专业集中维修 运、检、修专业化管理03接触网维修02接触网检测01接触网运行检修组织与职能供电段检修组织与职能运行检修检测供电车间检测工区运行工区设备临修+应急处置单项检查+季节工作2C4C分析+数据复核施工配合+质量验收2C运用；2C4C数据即时分析；除2C4C外监测数据全面分析；动静态检测数据全面分析管理、协调、组织检修组织与职能检测室4C运用；3C 5C 6C

18、数据即时分析；6C装置及6C系统综合数据处理中心维护；定期分析总结通报检测工作。检修车间检修工区全面检查集中缺陷处理专项整治运行工区修前修后设备交接 质量检查验收检修体系运检分离供电车间1.2C、4C全面分析2.巡视、单项、非常规检查3.施工配合4.应急处置、临修5.质量检查验收正线侧线主要内容2C10天3个月1类设备：锚段关节、上网点、分相、跨线桥等关键部位2类设备：支柱、分段、线岔、定位装置等部件3类设备：悬挂、周边环境等其他部分1C10天3个月动检车或检测车，常速，测量弓网接触力、接触网动态几何参数等3C运行图运行图动车组，常速，测量弓网燃弧、接触网动态几何参数、接触网温度等4C3个月6

19、个月接触网静态几何及位置参数、接触网设备成像、接触线磨耗等5C实时实时受电弓状态、弓网状态6C实时实时接触网线索的张力、振动、温度、绝缘、特殊处所空气间隙特征参数巡视检查3个月3个月线路或栅栏外目视检查，对2C、4C装置检测不到的项目、供电线等单项检查6个月6个月主要对分段、分相、隔离开关、补偿、27.5kV电缆头等关键设备检查全面检查36个月36个月内容包括无法或不易通过间接测量手段掌握设备运行状态的所有项目零件检验在线运行零件拆卸送检，机械力学、化学性能试验等，确认质量状态特殊检测或检查根据需要根据需要短路跳闸后根据需要根据需要发生如台风、冰冻、水灾、大火等特殊情况，鸟害、雾闪等高发季节根

20、据需要根据需要接触网状态恶化、故障率上升、特殊运行环境下检修抢修后检修抢修后天窗维修后开行确认车检查，整锚段更换接触线、承力索、参数变化检测周期和内容 1C2C3C4C5C6C 即时诊断分析定期诊断分析检测工区报警严重缺陷、状态异常段检测室1日7日1日3日3日20日判定接触网状态，确定缺陷等级局检测室严重缺陷即时、定期诊断分析检测工区段检测室局检测室立即或现场组织分析在一定时间期限内分析3、接触网检测参数及评价方法弓网系统的作用：为电动列车提供电能滑动接触不间断、可靠、安全地供电弓网系统的要求1：可靠性空间几何位置匹配3、接触网检测参数及评价方法弓网系统的要求2：接触质量动态相互作用性能3、接

21、触网检测参数及评价方法弓网系统的要求3：运行寿命材料接口载流量3、接触网检测参数及评价方法弓网系统的最核心要求几何相互位置拉出值导高多支接触线相对位置定位器坡度接触线坡度运行可靠性接触质量运行寿命动态作用材料接口载流量弓网接触力燃弧定位点抬升接触网温度接触线磨耗3、接触网检测参数及评价方法静态检测接触网单方面参数动态检测弓网动态相互作用情况下弓网系统参数几何参数静态值、定位器坡度、接触线磨耗等几何参数动态、弓网接触力、弓网燃弧、定位点处接触线抬升等静态参数动态参数指导接触网修理评估弓网系统方案、判断是否需要修理3、接触网检测参数及评价方法受电弓接触网动态检测的听诊器GB/T 21561EN50

22、206 受电弓特性与测试静态接触力升降操作耐久性横向具有频率横向振动垂向振动落弓保持力平均抬升力加热试验3、接触网检测参数及评价方法与受电弓几何轮廓在空间位置上相互匹配，保证运行的可靠性接触线空间几何位置参数3、接触网检测参数及评价方法基准：轨顶平面接触线高度（导高）接触线横向偏移（拉出值）要求：最小空气绝缘间隙、受电弓的高度工作范围基准：受电弓中心线（轨道平面垂直中心线）要求：受电弓横向工作范围、接触线在滑板上的往复运动范围尽可能的大接触线空间几何位置参数3、接触网检测参数及评价方法接触线坡度（接触线高度变化）要求：满足弓网动态性能的要求接触线空间几何位置参数满足弓网接触质量要求尽可能减小振

23、动，延长零部件疲劳寿命3、接触网检测参数及评价方法垂向基准：轨顶平面多支接触线坡相对位置（横向间距、垂向高差）横向基准：受电弓中心线（轨道平面垂直中心线）受电弓安全通过线岔、锚段关节、关节式电分相等多支接触线转换区域3、接触网检测参数及评价方法检测结果评判依据为其设计值及误差要求接触线空间几何位置参数3、接触网检测参数及评价方法影响接触网几何参数的因素接触线高度接触线拉出值（接触线横向偏移）张力补偿器误差过大支持结构变形过大结构部件与吊弦等产生松、断、脱施工预配偏差过大施工安装偏差过大接触线磨耗过大附加负载过大轨道垂直不平顺过大张力补偿器误差过大支持结构变形过大结构部件产生松、断、脱施工预配偏

24、差过大施工安装偏差过大轨道横向不平顺过大3、接触网检测参数及评价方法接触网静态几何参数与弓网动态性能具有因果关系中心锚结绳安装不当引起弓网接触质量出现变化（左上：中心锚结绳过紧；右上：中心锚结绳过松；左下：接触线高度不连续；右下：接触力出现异常极值；下中：弓网系统产生燃弧）3、接触网检测参数及评价方法接触网振动是决定零部件疲劳寿命的重要因素 接触网几何参数的偏差对振动的贡献是直接的 零部件的松、断、脱、裂等现象 与接触网振动相关利用成像观察状态是治标，精确控制几何参数是治本。 保障接触网运营安全，需要标本兼治。接触网几何参数的测量结果是接触网维修的重要依据 接触线空间几何位置参数3、接触网检测

25、参数及评价方法定位器坡度3、接触网检测参数及评价方法定位器坡度在受电弓通过时，定位器不应妨碍接触线的自由振动接触线抬升到最大时，定位器下沿的轮廓应能保证受电弓顺利通过定位器坡度的评价标准为设计值3、接触网检测参数及评价方法定位器坡度3、接触网检测参数及评价方法弓网动态相互作用参数运行工况（列车速度、位置等）环境条件（雨、雪、温度、风、隧道等）测试配置（受电弓的参数和排列、接触网的类型）弓网接触力或燃弧率受电弓通过定位点时接触线的抬升辅助记录参数（测量的可重复性和结果的可比性）EN50317 弓网动态相互作用的测量要求与确认3、接触网检测参数及评价方法FAERFDYNFRF0FRFwindF =

26、 F0 FR + FAER FDYN受电弓设计接触网、轨道等弓网接触力F受电弓垂直作用到接触网上的力静态接触力F0 停车时，传动机构使受电弓垂直作用到接触网上的力磨擦力FR 关节间磨擦产生的力，与弓头运行方向相反空气动力FAER 气流对受电弓的作用力动态分力FDYN 由垂直振动引起的惯性力弓网接触力3、接触网检测参数及评价方法惯性力FDYN=maa振动加速度a1冲击加速度（接触网弹性 接触线波动 受电弓冲击垂直分量 ）3、接触网检测参数及评价方法为了保持受电弓滑板沿着接触线并不间断地与接触线接触，接触力必须保持在一定范围，即动态范围弓网接触力为评价弓网接触质量，应计算一个控制段内接触力的如下统

27、计值。（控制区段应不短于一个锚段）接触力平均值Fm标准偏差s接触力最小值Fmin接触力最大值Fmax接触力统计最大值Fm+3S接触力统计最小值Fm-3S3、接触网检测参数及评价方法弓网接触力标准偏差越小，弓网接触力离散性越小，弓网系统运行越平稳，最高速度下的标准偏差不大于0.3Fm弓网接触力必须保持在一定的范围内电流制式列车速度（km/h）接触力（N）最大最小AC20030002003500DC20030002004000 Fm3s F Fm3s0，F=0时弓网离线。3、接触网检测参数及评价方法弓网接触力动态接触力的极值（一般认为大于1.8Fm或者小于0.2Fm），多出现在接触网不规则的地方，

28、比如不均匀抬升量接触线安装缺陷接触线的缺陷单一质量块（集中负载） 3、接触网检测参数及评价方法滑板与接触线从分离到接触或从接触到分离时，满足一定条件时，两者之间便会产生电弧或其他放电现象；滑板和接触线脱离接触（离线）时，被断开的电流超过0.251A，断开后加在间隙上的电压超过1220V，则间隙中会产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体这就是电弧；产生电弧的最小电流如果小于一定数值，则开断时只能产生一为时极短的弧光放电通常称为电火花。弓网燃弧3、接触网检测参数及评价方法弓网燃弧3、接触网检测参数及评价方法电弧热功率导致滑板和接触线温度升高，同时，滑板和接触线的热量也会向周围介质传

29、递，当吸热大于散热时，滑板和接触线的温度才会升高，温升达到一定程度时，滑板和接触线的表面才会发生熔化和气化；弓网相对运动过程中，接触点的位置不断变化，电弧不断变化位置，位置变化的速度与接触线的拉出值、列车的运行速度有关；相对运动阻止了燃弧引起的固定位置的温度升高弓网电弧的影响3、接触网检测参数及评价方法低速走行时电弧对接触线的热侵蚀v=0.216km/hI=666A弓网电弧的影响3、接触网检测参数及评价方法绝大部分由弧柱直接散向接触区域上部，导致接触线上部设备烧损程度较大；电火花与电弧是造成滑板和接触线电气磨损的主要原因；日积月累，电弧及强劲电火花引起的电气磨损会导致接触线表面坑坑洼洼弓网电弧

30、的影响3、接触网检测参数及评价方法燃弧评价弓网接触网质量电弧是指通过滑板和接触线之间的电流流动，通常伴有强光产生。测量燃弧应记录的数值：每个电弧的持续时间测试期间的列车运行速度受电弓电流评价受流质量，应计算燃弧率 持续大于1ms的电弧的持续时间 测量电流超过30%额定电流的时间 3、接触网检测参数及评价方法燃弧评价弓网接触质量EN50367要求的最大速度下的燃弧率小于250km/h线路 燃弧率不超过0.1%大于等于250km/h线路 燃弧率不超过0.2%考虑燃弧的最小持续时间 5ms局限性取流情况下才有电弧产生弓网接触过紧的情况不能反映3、接触网检测参数及评价方法定位点处的接触线抬升在接触网支

31、柱上安装固定的测量装置测量受电弓通过时定位点处接触线的抬升，运用于以下情况动态评估时，确认弓网系统的方案设计是否符合标准要求确定新型车辆或受电弓的最高允许速度商业运营中固定监测受电弓3、接触网检测参数及评价方法定位点处的接触线抬升在正常运行条件下及最大跨距时，定位处的抬升应由弓网系统设计人员进行计算机仿真采用非限定式定位器，抬升量应至少是仿真值的2倍采用限位式定位器，抬升量应至少是仿真值的1.5倍定位点处接触线的抬升量，不得超过定位器设计的最大抬升量3、接触网检测参数及评价方法定位点处的接触线抬升最大抬升量与弓网接触力和接触线的波动等相关，对于某一速度的列车，抬升量任何明显的增加和减少，均表明有干扰或受电弓缺陷。这些缺陷可能由以下原因造成 空气动力的过高或过低，由于风挡调节不当或损坏、受电弓倾斜引起的接触滑板间接磨耗静态接触压力过高或过低，由于静态接触压力调节不当、因磨损超过极限等原因造成接触滑板质量的有较大变化接触压力的动态分力过高或过低，由于调节器