承力索断股隐患发现与换线处置(机械/疲劳)

故障复盘 · 已脱敏 — 本案例已隐去单位、人名与具体里程

事件概况

某年 10 月,某普速电气化铁路区段(已脱敏,下同)。C4 接触网巡检装置检测图像复核时,发现某锚段承力索在临近锚段关节的一吊弦点外侧出现疑似断丝;人工登网复核确认该处承力索外层绞线已发生多股断股,断口呈疲劳扩展特征,断股处邻近承力索锚固线夹出口侧(断股股数与剩余强度评估以现场检测为准)。所幸发现及时,未发生断线塌网与跳闸,属重大设备隐患。事件未造成行车中断,但该锚段随即按隐患管控流程限速运行并组织处置。

经过与处置

  • 发现:C4 检测图像自动筛查提示疑似断丝,复核人员二次确认后下发隐患工单;
  • 复核:利用天窗点人工登网近距离检查并拍照测量,确认断股位置、范围与发展程度;
  • 临时补强:对断股处采用预绞式补强条(或接续条)缠绕补强,恢复线索局部机械连续性,同步检查相邻吊弦与线夹状态;
  • 限速观察:补强后至换线前对该区段实施限速并加密检测频次,监控断股是否继续发展;
  • 天窗换线:纳入月度天窗维修计划,对该锚段承力索进行局部接续更换(或整锚段换线),更换后复测张力、弛度(弧垂)与接触线高度,确认合格后恢复正常速度。

原因分析

承力索断股隐患发现与换线处置(机械/疲劳)示意图
振动交变载荷下承力索应力集中区单丝疲劳断股发展示意

直接原因:断股处位于吊弦点与锚固线夹出口附近的应力集中区,长期承受列车通过引起的振动与微风振动交变载荷,单丝疲劳裂纹萌生并逐丝扩展,最终发展为多股断股;绞线外层断丝后该处有效截面积下降,剩余股线应力进一步增大,呈加速扩展态势。

间接原因:一是该处邻近锚段关节与线夹出口,弯曲刚度过渡剧烈,属振动与应力集中高发位置;二是该锚段线索服役年限较长,镀锌层局部腐蚀降低了单丝疲劳寿命;三是既有防振措施(如防振锤、阻尼线夹)配置不足或失效。

管理原因:检测周期内未能更早识别初期断丝,图像自动识别对细小断丝的检出率有限,人工复核环节存在滞后;线索服役台账不健全,对超年限区段的更换优先级排序缺乏依据;断股隐患分级处置时限规定不够细化。

整改措施

技术整改

  • 对全段承力索、接触线的线夹出口、锚段关节、隧道口等断股高发位置开展专项普查;
  • 对振动集中处所评估加装或更换防振装置,改善线夹出口刚度过渡;
  • 对服役年限长、腐蚀明显的锚段编制换线计划,结合大修逐年实施;
  • 对断股处所建立"补强—监测—换线"三阶段跟踪档案,换线前加密 C4 复检。

管理整改

  • 完善 C4 图像"机器识别 + 人工复核"双确认流程,明确疑似断丝的复核时限;
  • 建立线索服役台账与寿命管理,按年限、通过总重、腐蚀等级排序换线优先级;
  • 细化断股隐患分级处置标准:按断股股数与发展速度明确限速、补强与换线的触发条件;
  • 将本次隐患纳入案例库培训,提升复核人员对疲劳断口特征的识别能力。

经验教训与相关条目

本案例的核心教训有三:其一,承力索断股是"早发现价值最大"的隐患类型,检测识别能力(图像分辨率、算法、复核时效)直接决定安全裕度;其二,线夹出口与锚段关节是机械疲劳的天然高发位,普查资源应向这些位置倾斜;其三,临时补强只是争取换线窗口的手段,绝不能以补强替代换线,跟踪档案必须闭环到换线销号。

参考资料
  • [1] TB/T 3111-2017《电气化铁路用铜及铜合金绞线》
  • [2] 接触网运行维修规则(现行有效版本)
  • [3] Fatigue (material)(Wikipedia, 访问日期 2026-08-24) —— 绞线单丝疲劳断口的典型特征;适用条款:§ 全文。