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

王小飛

（重慶市軌道交通（集團）有限公司，重慶 401120）

1 城市軌道交通供電系統接觸網的技術對比

1.1 可靠性對比

可靠性主要表現在剛性接觸網懸掛時無需再進行張力補償，電流匯流排時不會出現斷裂或斷線等現象，從而很好地避免了柔性懸掛中出現的過熱軟化、材料不足、鉆弓燒毀以及導線燒毀等現象，使用十分安全可靠[1]。而且剛性接觸網的安全隱患事故一般涉及的范圍都很小，同時導線不會出現斷線等情況，其損耗截面的允許值是柔性的兩倍，加上主要導線的損傷面位于匯流排的邊緣位置，因此只要受電弓不與匯流排接觸，就不會發生安全事故[2]。

1.2 合理性對比

硬性接觸網在懸掛過程中沒有表面張力，結構簡單，錨段關節處不再需要安裝補償裝置，因此可不必考慮柔性接觸網內其他結構所占據的位置，使其結構更合理、緊湊[3]。另外由于剛性接觸網采用了過多的錨段過渡方式，因此不再需要消耗過多的隧道空間，此方法簡單、快捷。

2 剛性接觸網的相關故障及防范措施

剛性懸掛的基本結構如圖1所示，可以分為側壁懸掛式和垂直懸掛式兩種。

圖1 剛性懸掛的基本結構

2.1 懸掛點問題

剛性接觸網沒有彈性，在運行過程中直接承受列車受電弓抬升力和沖擊力的能量沖擊。行車密度較小時整個懸掛點受其影響較小，懸掛點各部部件問題很難凸顯出來，當列車行車密度增大后，整個接觸網系統受外部的沖擊能量作用，各個懸掛點長期處于振動沖擊狀態，懸掛點各部螺栓螺母受振動影響產生松動故障[4]。

定位線夾是直接夾持匯流排的零部件，匯流排底部鑲嵌接觸線，當電力機車受電弓影響接觸接觸線受電時，發生的抬升力和運行中的沖擊力在第一時間傳遞給定位線夾。定位線夾本體由兩部分零件組成，兩個小螺栓進行緊固連接，但在長期承受外部力的沖擊和振動后，兩個固定的小螺栓極易松動，造成線夾松脫。

方（T）型頭螺栓安裝在懸掛點裝置結構的中間部位，整個懸掛的下部作用力將通過兩支方（T）型頭螺栓傳遞給上部的槽鋼底座，進而將能量釋放到隧道結構中去。方（T）型頭螺栓長期受下部傳來的作用力加之整個懸掛處于振動狀態，使得在發生松動后便發生偏轉，嚴重時甚至從槽鋼底座中脫離出來[5]。

防范措施如下，針對各部螺栓容易松動，目前可采取的有效措施是型號較大的螺栓螺母，如方（T）型頭螺栓，采用雙螺母緊固和增加施必牢防松墊片。施必牢墊片兩片為一套，中間防松齒紋結構獨特，齒紋在施加作用力后不易發生變形，防松效果較好[6]。

2.2 絕緣部件問題

軌道交通隧道內空間相對密閉，列車運行時會在隧道內形成活塞風將隧道內的粉塵吹動起來，同時受電弓與接觸網進行摩擦運行時，受電弓碳滑板經過摩擦也會產生較多的金屬粉塵，這些粉塵附著到絕緣子表面后形成絕緣子臟污，大量的金屬粉塵附著在絕緣子表面后，降低了的絕緣子的絕緣性能，嚴重時引起絕緣子局部放電，燒傷絕緣子。采用絕緣橫撐這種安裝形式，安裝簡單，且節約空間。而絕緣裙材料是硅橡膠制作而成，極易受到粉塵的污染，加快硅橡膠材質老化。

防范措施如下，使用安全合格的絕緣部件產品，加強絕緣部件的清掃次數，縮短清掃周期，尤其對風機出口處嚴重污染區段，減少絕緣部件表面金屬粉塵的附著，降低絕緣部件放電的隱患。

2.3 其他問題

剛性接觸網懸掛點裝置既要懸吊起匯流排和接觸線，又要保障匯流排在熱脹冷縮時能夠自由地伸縮，但在運行過程中經常會出現匯流排卡滯，造成懸掛點處定位線夾和絕緣子歪斜，嚴重時整個懸掛點出現歪斜[7]。此種情況大部分出現在曲線區段和接觸網錨段的末端，出現這種情況的原因一方面是設計時采用的定位線夾設計不合理，錨段的末端匯流排伸縮位移變化較大，匯流排縱向伸縮受到定位線夾卡滯，產生地力使懸掛點發生歪斜；另一方面匯流排在曲線區段要保持與軌道平面相平行，曲線區段鋼軌有一定的外軌超高，繼而匯流排與水平面產生一定的夾角。由于重力作用匯流排在定位線夾內除正常與線夾接觸發生的摩擦外又增加了匯流排側面與線夾發生摩擦，相對直線區段增大了摩擦阻力，所以造成匯流排卡滯，進而出現懸掛點歪斜故障。

防范措施如下，加強對曲線區段及錨段末端處的懸掛點巡視檢查力度，發現匯流排有明顯彎曲、卡滯，及時對附近的懸掛點進行維修檢查，在設計時使用新型的技術，在曲線區段及錨段末端匯流排伸縮量較大的區段采用彈性匯流排定位線夾，這種新型的定位線夾增加了匯流排在線夾的活動空間，可有效解決懸掛點處匯流排卡滯故障，進而消除懸掛點歪斜及槽鋼底座開裂故障。

3 柔性接觸網的相關故障防范措施

柔性接觸網的基本結構如圖2所示，其中組成結構如圖2（a）所示，縱向結構示意如圖2（b）所示。

圖2 柔性接觸網的基本結構

3.1 接觸懸掛問題

接觸懸掛作為接觸網設備中的一個環節，其彈性弧度性能的好壞直接關系到軌道交通柔性接觸網的性能。接觸懸掛的彈性問題主要表現在其抬升和電弓取流質量兩個方面。當軌道交通運行在低速或中速時，由于重力承力索和工程吊弦的物理垂直運動，使得接觸網受壓而產生彈性變值，限制了接觸網懸掛的抬升，從而導致電力輸送的不正常，影響接觸網性能[8]。

防范措施主要包括以下3點。第一，在建設過程中要對接觸線進行高強度的研究，避免其過度磨損，造成接觸線的外延部分失去彈性，拉力減小。第二，利用新型輕質量部件，盡量減少物理作用中的垂直運動，使接觸線長期保持優質狀態，增加承力索和張力。第三，采用吊弦硬點機電運行方式，使電弓電流與跨距保持正常接觸，使接觸懸掛彈性弧度得到均勻提高，以解決接觸懸掛問題，并改善接觸網性能。

3.2 軌道交通柔性接觸網定位裝置問題

對于定位裝置，如果發生電氣拉線斷裂、過度扭曲，或受到外力的磨損，物理、化學作用的腐蝕等，那么定位裝置將處于不良操作工況下，不能及時為接觸網供電，導致其性能大大下降[9]。另外，溫度變化過快時，干燥的空氣加上地鐵運行時的振動可能導致定位裝置脫落，這樣的事故問題必然會降低接觸網的性能。

防范措施主要包括以下兩點。第一，由于定位裝置的線路連接不能通過表面觀察到是否發生了化學反應，因此需根據行業規定或實際情況對定位裝置采取定時檢查，通過試驗方法分段試驗接定位裝置的線路來判斷定位裝置的安全性，并更換故障、磨損或變形的線路。第二，嚴格把關定位裝置本身的質量問題，做好配套工作，整改定位裝置安裝及保護，杜絕因振動而引起的弓網事故，從而提高接觸網的性能。

3.3 軌道交通柔性接觸網補償裝置問題

電力錨段兩端安裝有根據感應進行自動補償或者拉伸電力接觸線張力的補償裝置。補償裝置是影響地鐵柔性接觸網性能的最后一個關鍵環節。然而，補償裝置存在補償器的傳動效率還不夠穩定、負荷容量有一定的限制以及維修困難較大等問題，影響了接觸網性能的提高。

防范措施如下，選擇改善電力錨段的結構，在其兩端加上新一代的滑輪補償器，這樣接觸線和承力索在雙環桿的作用下就不會發生塌網問題。或者在拉伸電力接觸線時制作錨角鋼工具，讓補償繩固定在中心區域，減少摩擦，更大限度地發揮出補償作用[10]。此外，由于某一些線路的軌道交通會在地面出現，因此可以利用這一段距離采取滑輪的形式使得補償裝置的承載力在可承載范圍之內，延長使用壽命，提高接觸網的使用性能。

4 結 論

作為現代交通運輸網絡的重要組成部分，城市軌道交通對于保障現代化城市的穩定發展具有舉足輕重的作用。其中，作為城市軌道交通供電重要設施的接觸網可以緩解城市軌道交通供電壓力，需要相關單位及工作人員對此予以高度重視，及時發現存在的問題并認真加以解決。同時也要積極采取有效措施防止故障問題的發生，以確保城市軌道交通更好地滿足現代交通需求。