探析城市軌道交通供電系統中接觸網技術性能和常見故障

石磊

（城市軌道交通建設管理有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

如今城市軌道交通運輸業為社會經濟的發展提供了源源不斷的動力。在各大城市當中的輕軌、地鐵等軌道交通安全受到了社會各界的廣泛關注。在軌道交通當中，供電系統是其中最為重要的部分，而接觸網又是供電系統的關鍵所在，該設施是軌道列車接受電力輸送的重要環節接口，并且接觸網也是全軌道路段鋪設。因此，接觸網的可靠性關乎著城市的運轉狀態。但就目前很多城市的軌道交通運行狀態來看，接觸網由于所處的環境和條件也是出現故障最為頻繁的一處，該處出現故障會給城市軌道交通帶來嚴重的影響。并且再軌道交通當中，由于接觸網與列車的特殊接觸模式，導致了接觸網無法像其他設備一樣準備一套備件。因此，如何提高接觸網的安全性和可靠性對于相關部門和企業是最為重要的研究課題[1]。

1 柔性接觸網和剛性接觸網相關對比

電力系統是城市軌道交通運行的動力源泉。并且電力系統在其中主要有三種接觸形式為列車供電，分別是軌道接觸式、接觸網、一級跨軌道接觸式。就目前我國大多數城市的軌道交通建設電力系統而言，供電接觸方式主要是以接觸網的形式供電。該種方式根據相關性能可以將其分為剛性接觸網和柔性接觸網為電力有軌列車供電。這兩種供電接觸方式在軌道交通行業當中得到了廣泛的應用。

就電力系統供電接觸網而言，柔性接觸網下錨方式有種形式，其中棘輪、彈簧補償一級滑輪的下錨方式最為常用。柔性接觸網相較于剛性接觸網結構比較煩躁，其中所需要大量零部件。而且在抗拉扯力方面，該種方式的接觸線要求的強度也是較高的。如果在運行過程中出現斷線現象，將會對城市軌道交通運行造成嚴重不良的影響[2]。

2 測量供電系統接觸網的具體方式

2.1 靜態測量

靜態測量是對供電系統接觸網測量方式中最為常見的一種測量方式。該種檢測是對接觸網中懸掛點在靜止狀態下尺寸的測量，根據具體的測量數據于標準數據進行對比，從而判斷出實際與標準之間的差距。靜態測量的方式需要在有軌列車停止時進行測量，相關測量人員利用專用設備對接觸網中接觸線的抬升高度、禁止高度進行測量，在進行相應的對比。

2.2 接觸式檢測方式

接觸式檢測要使用結構檢測裝置、性能檢測裝置、靈敏檢測裝置、誤差與線性度檢測裝置，將這四個裝置分別安裝到受電弓的四個測角部位。在接觸網和受電弓受流運行中，作用在受電弓的頂部位置，這樣受電弓、接觸線之間的壓力會產生相互作用，形成形變，對應得到弓網兩側的接觸力[3]。

2.3 激光雷達掃描法

激光雷達掃描法作為一種非接觸式檢測方法，主要是利用了激光反射原理。雷達激光掃描技術具有速度快、穿透性強、測量距離長等優勢。采用計算機處理雷達信號保證了效率和精度。但是，在列車行駛中，還存在著其他電磁波，可能會干擾雷達信號，在一定程度上會影響電磁波精度。

2.4 三維圖像測量法

在實際應用中，接觸網主要是融合了紅外線技術，可以全天候檢測接觸線運行狀態。在成本方面，三維圖像測量方案通過收集圖像信息、經過計算機處理、系統分析，從中獲取多項檢測數據，可以取代很多的傳統檢修設施，減少了裝備投入量，降低了整體檢測成本和運維成本[4]。此外，系統的信息采集和信息處理是兩個獨立系統，在很大程度上提升了計算精度和效率。隨著計算機硬件功能不斷強大，該項技術的應用范圍也會更加廣泛。

2.5 動態測量法

動態檢測法是在有軌列車行進中對其供電接觸網各種狀態數據進行實施的監測采集。該種測量方式不僅需要利用到網規檢測車設備，想要實現應有的功能還需要利用三角監測技術。動態測量的主要目的是對接觸線與電弓之間的接觸摩擦力進行測量，明確其分布狀態，并進行相應的定量分析，從而能夠提高整個供電系統的穩定性和可靠性。

3 剛性接觸網常見故障和維護措施

3.1 螺栓松動

雖說剛性接觸網不需要進行下錨，但其也需要固定錨。剛性接觸網在懸掛點采用固定錨的方式是通過化學錨栓手段，固定錨之后采用螺栓進行后續的加固。根據多個城市軌道列車的運行故障來看，由于軌道列車在運行的過程中會產生劇烈的震動和沖擊，在長期的不規則力的作用下，在懸掛點固定錨的螺栓會出現松動脫落的現象。如果螺栓松動將會對弓網產生不利的影響，進而造成弓網失靈的現象。為了避免這一問題的出現，在進行螺栓固定的過程中，采用摩擦防松或是機械防松的手段來阻止螺栓的松動脫落[5]。

3.2 接觸網和受電弓的磨損

上述所提高的城市軌道列車在運行過程中會產生較大的震動和沖擊力，該種沖擊波動不僅會對懸掛點固定錨的螺栓造成影響，對于電弓網也會產生不利的影響。在列車長期運行下，沖擊力長時間的作用于電弓網上，會造成電弓網產生嚴重的磨損。巨大的磨損量會使剛性接觸網的關節部位出現不均勻、不平整的問題。

為了有效地解決這樣的問題，在城市軌道交通設計之初便需要將拉出值的分布情況進行計算，之后根據計算結果對弓網關系進行仿真，從而提出優化的措施，并且在城市軌道交通的具體施工過程中，應當加強施工監控，提高施工質量。這樣才能夠有效的提高城市軌道弓網的流動質量，從而減輕弓網在日常運行過程中的磨損[6]。

3.3 電化學腐蝕

現如今，我國各大城市的軌道交通管理部門主要是采取物理隔絕的方式來解決該問題的出現。主要方式是在剛性接觸網上方安裝防水保護罩，以物理的形式隔絕水流，從而避免水流對于接觸網的影響。除此之外，化學法也可以解決高中問題，采用該種手段便是通過對抗腐蝕、抗水浸的材料對接觸線進行包裹，或者對于剛性接觸網中的接觸線進行鍍錫處理，從而避免接觸線出現電化學腐蝕的現象。

4 柔性接觸網常見故障和維護措施

4.1 空間尺寸

相比較剛性接觸網而言，柔性接觸網的結構極為復雜，其中含有大量的零部件。因此在進行柔性接觸網的建設是需要空間的建設量較大。在進行柔性接觸網安裝的施工時，首先需要考慮安裝空間是否足夠。在安裝前，首先要對具體的施工環境進行勘察，從而在此基礎上對其進行仿真模擬，進而提出優化方案。之后通過有效手段對相關結構進行優化處理，從而能夠防止接觸網中的電弓網出現受力變形等問題[7]。

4.2 過渡方式

一般在城市軌道交通供電系統方面，接觸網是采用剛性接觸網、柔性接觸網相結合的方式來對列車進行供電。但在實際情況來看，剛性接觸網和柔性接觸點處往往結構較為復雜，而且在該點容易出現剛柔彈性漸變得情況，這種情況的出現大大的提高了供電網出現故障的概率。

目前，在我國大多數城市軌道交通的電力系統當中，貫通式接觸點的鏈接較為普遍，該種鏈接方式不僅施工方便，而且結構較其他方式簡單，對于軌道交通的安全性和可靠性有些有利的影響。

4.3 分段絕緣器

就目前我國城市軌道交通電力系統柔性接觸網分段絕緣器的情況來看，該種設施容易出現局部局部腐蝕的情況，這種情況可能引發分段絕緣器出現不良狀態的情況。除此之外，分段絕緣器由于結構較為復雜，其重量也比較大。如若導滑板處的連接線與分段絕緣器處的連接線不在同一個平面內，便會出現硬度較大的凸點，從而嚴重的磨損分段絕緣器，并且該種問題也會出現拉弧的現象。除此之外，分段式絕緣器在日常的運行過程中在日光暴曬和風吹雨淋的影響下，其外表材質容易出現老化破損現象，再加上外表層污垢沉積，便會使絕緣器內部出現腐蝕的情況，最終導致絕緣器內部擊穿無法使用[8]。對于這樣的問題而言，相關人員在分段式絕緣器采購之初便需要對其質量進行檢驗，從而能夠保障該設備的完整性和可靠性。

5 結語

城市軌道交通行業的發展在社會的進步當中起到了重要的作用。在我國各大城市當中，軌道交通是城市人民重要的出行方式，該種交通運行的安全性和可靠性關乎著人們的生命財產安全。電力系統作為軌道交通的動力源，其接觸網的可靠性對軌道交通的運行有著重要的作用。對此，本文對剛性接觸網和柔性接觸網的性能進行對比研究，根據相關特性分析其各自的優缺點。并且針對現如今城市軌道交通供電系統接觸網中常常出現的問題進行深入分析，提出一系列改進優化措施，從而提高接觸網的運行安全性和可靠性，這不僅能夠對于軌道交通行業的發展有著重要的意義，還能夠提高城市軌道交通的安全性而推進社會的進步。