城市軌道交通供電系統中接觸網技術性能和常見故障分析

牛景露

摘? 要：對于城市軌道牽引供電系統，接觸網是一個重要的組成部分。對地鐵接觸網而言，剛性和柔性接觸網技術性能特點不同，二者在運營過程中常出現螺栓松動、電化學腐蝕、磨耗、空間尺寸、分段絕緣器工作不良等問題。因此，針對城市軌道交通供電系統中接觸網技術性能和常見故障進行了分析，并提出改進措施，為接觸網選型和保證電機車安全平穩運行提供參考。

關鍵詞：地鐵;供電系統;接觸網;故障分析

中圖分類號：U223.6? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）07-0143-02

Abstract： Catenary is an important part of urban rail traction power supply system. For subway catenary， the technical characteristics of rigid catenary and flexible catenary are different. In the process of operation， bolt loosening， electrochemical corrosion， wear， space size， poor work of segmented insulator and so on often occur in the operation process of rigid catenary and flexible catenary. Therefore， this paper analyzes the technical performance and common faults of catenary in the power supply system of urban rail transit， and puts forward some improvement measures， which provides a reference for catenary selection and ensuring the safe and smooth operation of electric locomotives.

Keywords： subway; power supply system; catenary; fault analysis

1 概述

隨著城市軌道交通技術的快速發展，地鐵列車安全平穩運行在各地區倍受重視。接觸網本身是一套形式獨特的供電設備，是牽引動力供電系統為地鐵列車提供電能的接口環節，其沿軌道線路鋪設，工作環境涉及到土建條件、列車受電弓、運營組織模式等多種因素影響[1]。接觸網與列車受電弓的特殊耦合模式決定了接觸網不像其他軌道交通設備一樣能夠配置相同的備用設備[2]。因此，這種運營工作模式決定了接觸網自身的脆弱性，一旦發生故障，電客車及相關用電設備就會斷電，并對列車的組織運輸造成很大影響。

因此，對城市軌道交通供電系統中接觸網技術性能和常見故障進行分析研究是很有必要的，本文通過對比分析剛性和柔性接觸網技術性能，對接觸網常見故障進行了歸納總結，并給出相應預防和改進措施，為接觸網的技術性能和常見故障分析提供參考。

2 剛性和柔性接觸網技術性能對比分析

剛性接觸網和柔性接觸網在城市軌道交通領域均有廣泛應用，當對兩種不同類型接觸網進行選型時，需結合線路條件，技術穩定性、運維便利性等多方面因素進行可行性分析。綜合考慮，在GB 50157《地鐵設計規范》、TB 10075《鐵路電力牽引供電隧道內接觸網設計規范》等標準的基礎上，對剛性和柔性接觸網技術性能和經濟投資進行比較分析[3]（如表1）。

結合剛性和柔性接觸網對比分析表，根據線路條件、土建盾構條件、懸掛點安裝空間，剛性接觸網具有安裝空間小，土建費用低，懸掛裝置結構簡單，零部件較少，無下錨，維護便利，抗斷能力強，運行可靠性較高等特點，能夠滿足地鐵運營穩定性、可靠性要求。柔性接觸網具有一次性投資稍少，跨距長，高速條件下弓網跟隨性好，動態均勻性好，受流效果更好，維護調整稍多等特點。

3 剛性和柔性接觸網常見故障和改進措施分析研究

3.1 剛性接觸網常見故障及改進措施

3.1.1 螺栓松動

剛性接觸網懸掛點一般通過化學錨栓進行錨固，懸掛點部分部件通過螺栓緊固，受電弓對接觸網的壓力一般跟隨列車運行會有相應的沖擊及波動，由于列車運營頻繁，沖擊次數長年累積，造成螺栓松動，影響弓網的正常運營。針對螺栓松動問題，可采用相應解決措施。在螺栓處采用帶防滑紋路的墊片，進行雙螺母緊固，有效降低螺栓松動幾率。同時，建立完備的檢修體系，增加對懸掛點螺栓處檢修維護，發現后及時緊固和更換。

3.1.2 電化學腐蝕

地鐵隧道內環境復雜，隧道頂部易出現污水漏水、潮濕等現象。剛性接觸網中匯流排底部嵌口處夾持接觸線。當污水滴落到接觸網上，易造成匯流排與接觸線腐蝕。二者材質不同，均帶有電流，易引起電化學腐蝕，造成定位線夾緊力不足，接觸線脫槽等問題。針對該問題，可采取兩種解決措施。一種是采取物理隔離措施，在匯流排上方加裝匯流排保護罩。一種是采取化學措施，選擇抗腐蝕性強的匯流排和接觸線，并在接觸線表面鍍錫，降低匯流排和接觸線嵌口處發生電化學腐蝕的可能性。

3.1.3 受電弓和接觸線磨耗

地鐵運營時，列車受電弓通過接觸網進行供電取流，弓網之間存在動態變化的接觸力，當長時間工作時，弓網會產生磨耗。如果錨段關節銜接端口不平整、拉出值布置不均勻、軌道減振區頻繁出現，可能會導致弓網產生嚴重磨耗[4]。針對弓網磨耗問題，可采用相應解決措施。設計時，對拉出值分布進行計算、弓網關系進行仿真優化、對施工工藝嚴格要求，減少硬點，改善弓網受流質量，進而降低弓網之間的磨耗。

3.2 柔性接觸網常見故障及改進措施

3.2.1 空間尺寸問題

柔性接觸網結構較復雜，零部件較多，接觸線抗拉強度要求高，故需要提前結合土建空間條件對柔性接觸網懸掛安裝空間進行分析，對懸掛點結構仿真分析，優化懸掛點支撐結構，避免出現懸掛裝置變形、鉆弓、擠弓等問題，在螺栓處采用帶防滑紋路的墊片，進行雙螺母緊固，降低螺栓脫落幾率。并明確出廠驗收標準，定期維護檢測，減少安全隱患。

3.2.2 分段絕緣器

根據柔性接觸網分段絕緣器運營反饋，分段絕緣器常見故障為調試狀態不良、局部腐蝕，分段絕緣器作為接觸網供電分隔的重要設備，具備一定重量，如果底部的導滑板和接觸線連接線夾不在同一平面，易形成硬點，造成磨耗、拉弧等現象。由于長期露天工作，易產生材質老化，表面沉積污染物，局部腐蝕，導致絕緣部分泄露距離不夠被擊穿。針對分段絕緣器工作不良問題，可采取措施，加強出廠驗收管理，保證設備完好，安裝時消除硬點，保證平滑過渡，對污染物附著部分加強清理，優化連接結構等。

3.2.3 剛柔過渡方式

剛柔過渡處于剛性和柔性接觸網過渡連接部位，結構復雜，剛柔彈性漸變是影響過渡區段的重要因素，若漸變不平順，易產生弓網磨耗異常、拉弧等現象。貫通式剛柔過渡能夠在漸變時降低接觸線振動，具有調整和安裝簡便、平滑過渡等優良特性。

4 結束語

本文對城市軌道交通供電系統中不同類型接觸網的技術性能及優缺點進行了對比分析，歸納總結了剛性和柔性接觸網常見故障，針對供電系統中剛性和柔性接觸網存在的腐蝕、硬點、拉弧、磨耗、螺栓松動、空間尺寸、分段絕緣器工作不良等問題進行了分析研究。鑒于常規城市軌道交通剛性和柔性接觸網易產生這些故障，提出了相應解決辦法及改善措施。

通過采用結構更合理的懸掛裝置、防松螺栓、防腐部件、優化定位線夾、改善錨段關節、合理的拉出值布置、貫通式剛柔過渡、加強維護管理等措施，能夠改善弓網關系，降低接觸網故障率。通過提前考慮供電系統接觸網常見故障，采用技術改進后的接觸網方案，地鐵接觸網可以更好的保證電機車安全平穩運行。

參考文獻：

[1]于萬聚.接觸網設計及檢測原理[M].成都：西南交通大學出版社，1991：10-16.

[2]董昭德，李嵐.接觸網工程與設計[M].科學出版社，2014：12-15.

[3]傅俊武.剛性與柔性接觸網若干功能差異及標準的探論[J].電氣化鐵道，2007（6）.

[4]芮小剛.地鐵接觸網常見故障和問題分析及其應對方法[J].科技信息，2012（2）：350-351.