城市軌道交通接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介

城市軌道交通供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)是沿軌道架設(shè)的特殊供電線路，將變電所的電能傳送給車輛。目前，主要采用的供電制式有兩種：DC750V供電制式和DC1500V供電制式。

城市軌道交通的接觸網(wǎng)有3大類型：第三軌類接觸網(wǎng)、架空柔性接觸網(wǎng)和架空剛性接觸網(wǎng)。

1 第三軌接觸網(wǎng)

第三軌接觸網(wǎng)用于城市軌道交通中的地鐵、全封閉的城市鐵路和輕軌等線路，因其牽引供電線路中的導(dǎo)電軌沿線路在車輛的走行軌旁設(shè)置而被形象地稱為“第三軌”。第三軌距走行軌中心距離約為1.4m，距軌面高度約0.44m（具體數(shù)據(jù)要根據(jù)機(jī)車集電靴設(shè)置參數(shù)而定），由接觸導(dǎo)電軌、端部彎頭、防爬器、隔離開關(guān)和防護(hù)罩等組成，并用絕緣子支撐。與之相配合，車輛采用集電靴受流。接觸軌通常設(shè)在列車前進(jìn)方向的左側(cè)。絕緣子通常采用額定電壓為3kV的瓷質(zhì)絕緣子。端部彎頭設(shè)置在接觸軌斷口的端部，便于車輛受流器平滑順利地過渡。為了避免因溫度變化及受流器作用引起接觸軌竄動(dòng)，在每一段接觸軌中部均設(shè)置有防爬器。

一般地，車輛集電靴與導(dǎo)電軌的接觸受流方式分為上接觸式、側(cè)接觸式和下接觸式，對(duì)應(yīng)的第三軌也就稱為“上接觸式第三軌”、“下接觸式第三軌”和“側(cè)接觸式第三軌”。

2 柔性架空接觸網(wǎng)

柔性架空接觸網(wǎng)在電氣化鐵道中得到了廣泛的應(yīng)用，適用于城市軌道交通的架空式接觸網(wǎng)的懸掛類型大致可分為兩大類：半補(bǔ)償彈性簡(jiǎn)單懸掛方式、全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛方式。

目前，在城市軌道交通供電系統(tǒng)架空柔性接觸網(wǎng)里都采用Ris的銀銅接觸線，截面積120mm2。此種含0.1%銀合金的接觸線具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是耐溫好，大幅度提高了接觸網(wǎng)系統(tǒng)的抗退火、抗短路能力，克服了銅接觸線軟化現(xiàn)象；二是抗拉強(qiáng)度好，Ris120額定張應(yīng)力也高于同類銅接觸線，在接觸線截面積磨損20%后，其額定張應(yīng)力仍然維持在正常的架設(shè)張應(yīng)力范圍之內(nèi)，使用壽命長(zhǎng)，大大提高了運(yùn)營(yíng)的可靠性。

3 剛性懸掛接觸網(wǎng)

剛性懸掛接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，由懸掛裝置、絕緣子、匯流排等組成。剛性懸掛方式相當(dāng)于安置在隧道頂部的接觸軌。因此，剛性懸掛方式同時(shí)具有接觸軌和接觸網(wǎng)所具有的優(yōu)點(diǎn)，在20世紀(jì)70年代后期被許多國(guó)外的城市所采用。

剛性懸掛接觸網(wǎng)經(jīng)過十幾個(gè)國(guó)家40多條地鐵的運(yùn)營(yíng)，在設(shè)計(jì)上不斷改進(jìn)，目前已經(jīng)臻于完善。剛性懸掛試驗(yàn)段在廣州地鐵1號(hào)線運(yùn)行近5年，廣州地鐵2號(hào)線已經(jīng)正式使用，受流質(zhì)量較好。剛性懸掛的國(guó)產(chǎn)化率可達(dá)到96%以上，工程造價(jià)低于柔性懸掛接觸網(wǎng)，在隧道內(nèi)使用仍能保證較寬的受電弓所需要的空氣絕緣間隙，長(zhǎng)隧道區(qū)間不需要預(yù)留接觸網(wǎng)下錨空間，匯流排載流截面大、溫升小，沒有事故斷線之虞，不需要輔助饋線，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，零件種類少，維護(hù)簡(jiǎn)單易行。所以，盡管剛性懸掛在我國(guó)使用的時(shí)間不長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)不多，在制造、施工、設(shè)計(jì)等方面還有值得改進(jìn)之處，但其總體優(yōu)勢(shì)得到了業(yè)界的肯定，正在許多新建城市軌道交通項(xiàng)目中得到推廣，南京地鐵1 號(hào)線也在隧道中采用了剛性懸掛方式。

4 三類接觸網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)

第三軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，在安裝、維護(hù)上的費(fèi)用和工作量要低于架空接觸網(wǎng)（相同電壓下），受天氣的影響也小得多（除了上接觸式外），并且能夠較好地適應(yīng)小尺寸隧道。

接觸軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性固定、維護(hù)工作量小，故障率低，最常見故障為支持絕緣子污穢、裂紋或損壞，無需配備專用的接觸軌系統(tǒng)搶修機(jī)械。由于接觸軌系統(tǒng)的零部件種類少，作業(yè)面也低，因此，搶修作業(yè)程序也較為簡(jiǎn)單。

但由于第三軌系統(tǒng)距地面很近，無法做到全方位的人員接近防護(hù)是一個(gè)主要的缺點(diǎn)，電力操作規(guī)程所規(guī)定的斷電標(biāo)志（打開斷路器有明顯的斷路點(diǎn)，掛地線）在第三軌系統(tǒng)實(shí)行存在困難，對(duì)日常維護(hù)或緊急情況下的旅客疏散造成不便。另外，第三軌系統(tǒng)在運(yùn)行軌道岔處必須留出間隙，在某些環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)列車中斷運(yùn)行的情況，需要使用跳線電纜臨時(shí)搭接或其他列車救援。再者，由于直流電場(chǎng)的吸附作用和距地面很近的原因，第三軌系統(tǒng)中的絕緣器件容易被污染，加之自然風(fēng)和雨水無法對(duì)絕緣器件產(chǎn)生自潔作用，需要經(jīng)常清掃，否則極易發(fā)生絕緣閃絡(luò)事故，影響行車。

另外，由于接觸軌的不連續(xù)性，受流器在滑人接觸軌時(shí)會(huì)受到?jīng)_擊，當(dāng)列車速度過高時(shí)，沖擊力較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞受流器，因此，采用接觸軌受流方式時(shí)列車的最高運(yùn)行速度較低。根據(jù)英國(guó)的研究，采用第三軌的列車運(yùn)行極限速度為160km/h。在國(guó)內(nèi)，采用第三軌的北京地鐵列車運(yùn)行極限速度為90km/h。

剛性架空接觸網(wǎng)與接觸軌一樣具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、事故影響范圍小、運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，但由于其作業(yè)面較高，運(yùn)營(yíng)維護(hù)仍須配備專用的維護(hù)檢修車輛。

柔性架空接觸網(wǎng)適合列車高速運(yùn)行。但是，柔性架空接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，且有斷線之虞；接觸線磨耗快，換線周期短；在隧道內(nèi)，張力補(bǔ)償下錨要求高，在地面或高架橋上會(huì)對(duì)城市景觀造成一定影響。柔性簡(jiǎn)單鏈形架空接觸網(wǎng)的接觸導(dǎo)線和承力索均帶張力，接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)存在斷線隱患，其支持部件除承受各類線索的垂直荷載外，還要承受線索張力引起的各類水平荷載及斷線沖擊荷載，部件發(fā)生故障的幾率相對(duì)較大。一旦發(fā)生斷線事故，影響較大，同時(shí)由于檢修作業(yè)為高空作業(yè)，需要的人員多，搶修和恢復(fù)比較困難，需要專用檢修設(shè)備。