接触网维修(M1-功能性能与故障)

SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage1接触网维修①功能、性能与故障SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage2受电弓受电弓集电靴接触网分类pCv5.0maxjjpmTC6.3高速SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage3日新月异的接触网维修普铁接触网：（1）设计裕量大，可靠且易于修复；对维修人员的技能要求要低；（2）无动车开行，预防设备故障并非头等大事；（3）预防性工作主要表现为日常维护+定期修。高铁接触网：（1）更加复杂，对维修人员的技能要求高；（2）动车组对接触网的依赖程度与日俱增；（3）预防性工作主要表现为日常维护+状态修。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage4RCM理念（1）在现行环境下，接触网的功能及相关的性能标准是什么？（2）什么情况下接触网无法实现其功能？（3）引起各功能故障的原因是什么？（4）各故障发生时，会引起什么后果？（5）哪些故障至关重要？（6）做什么工作能预防各种故障？（7）找不到适当的预防性工作该怎么办？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：SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage5机械：静态特性动态特性电气：温度弓网接口：接触点集流量材料接口动态性能几何匹配机械：静态特性、动态特性电气：载流量、短路载流量、防雷、接地与回流弓网系统组成系统与要素：（1）系统通过整体支配和控制要素；（2）要素通过相互作用决定系统特征和功能；（3）系统和要素的概念是相对的。结构与功能：（1）结构是系统的内在根据，功能是要素与结构的外在表现，一定的结构总是表现为一定的功能，一定的功能总是由具有一定结构的系统实现；（2）功能对结构具有相对独立性，同时还对结构具有反作用。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage6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SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage7（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SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage8（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。弓网系统性能指标0＜F≤350N（＞200km/h、AC系统）、s≤0.3Fm0＜F≤300N（≤200km/h、AC系统）、s≤0.3Fm0＜F≤400N（＞200km/h、DC系统）、s≤0.3Fm0＜F≤300N（≤200km/h、DC系统）、s≤0.3FmSWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage9期望性能：希望接触网能达到的性能。固有性能：接触网能够达到的性能，设计和施工赋予。投入使用的接触网，若固有性能≥预期性能，称为可维修的接触网。投入使用的接触网，若固有性能＜期望性能，此接触网处于故障状态！维修也无能为力，这种接触网称为不可维修。对于不可维修的接触网，有两个选择：（1）对其进行改造，提高固有性能；（2）降低期望值，与故障相伴，在力所能及的范围内使用。接触网的性能SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage10一个锚段内的主要设备承力索终端锚固线夹接触线终端锚固线夹吊弦弹性吊索定位管定位器平腕臂定位管支撑腕臂支撑斜腕臂定位支座电连接接触线承力索补偿装置接触网与零部件SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage11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SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage12零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。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage13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SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage144%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SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage15零部件名称故障模式吊弦与弹性吊索B、E、F终端锚固线夹B、E、F定位管与定位管支撑B、E、F腕臂与腕臂支撑B、E、F定位器与定位支座B、E、F电连接B、E、F补偿装置A、E、F承力索B、E、F接触线B、C、E、F零部件故障模式（一个锚段内的）主要零部件（滑道+电路）SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage16零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）SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage17零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）。磨耗工龄的观念完全不适用于随机故障。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage18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。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage19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！SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage20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。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage21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SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage22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。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage23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。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage24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SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage25视情维修（1）功能故障之前不止一个潜在故障应考虑适用于每种故障模式的所有潜在故障与视情工作。（2）潜在故障和功能故障的区别一个环境下的潜在故障在另个环境下可能成为功能故障。（3）P-F间隔和工龄的关系随机故障在其发生前出现或不出现某种警告信号的机会一样多。易犯错误SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage26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。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage27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。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。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage28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，必须采取的暂定措施由故障后果决定。SWJTUOCS-WU2015.08.12-BJPage29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