城市軌道交通剛性接觸網探索

摘要：我國是人口大國，大中型城市的人口密集，隨之城市軌道交通的承載壓力很大。軌道交通的牽引供電是由變電所直接向電動機車組供應的，直接傳輸供電而沒有備用供電設施，其重要性顯而易見。本文將從剛性懸掛接觸網的性能、特點、防護進行深入探討和研究。

關鍵詞：剛性;柔性;接觸網

1引言

軌道交通的投資和建設在經濟性、技術性和可靠性的選擇上成接觸網組建的重要先決條件。軌道交通模式、接觸網技術和牽引供電電壓制式緊密相關，直流制式供電多被用于城市軌道交通。城市軌道交通在全世界各國都被廣泛應用，一般電壓都在DC 600～1500 V之間。我國GB 50157—2003《地鐵設計規范》中 規定我國軌道交通直流電牽引的標準電壓等級為DC750和DC1500V。剛性接觸網，又稱剛性架空懸掛接觸網，是不同于接觸軌的另一軌道交通手段。按架空接觸網懸掛類型分為剛性懸掛和柔性懸掛。下面就談談關于剛性接觸網的探索和研究。

2剛性接觸網

電力牽引機車在通過車頂的受電弓與接觸網的連接向機車輸送電能。剛性接觸網是越來越被世界各國所重視，在其技術、性能、電能載流量、經濟性、穩定性上都有很大的優勢。與前期應用的柔性架空接觸網相比有四大優勢：一是，我國所應用的剛性接觸網為自主研發，具有很高的國產化程度，除需進口隔離開關和分段絕緣器兩個元件外，其他元件、材料都是國產的，經濟成本大大降低;二是剛性接觸網結構簡單、安裝方便，優化了接觸線張力，不用考慮斷線的問題，安全性和穩定性較高;三是剛性接觸網的載流面大，可為機車提供穩定的電力來源穩定;四是可減少隧道凈空，剛性接觸網的安裝在隧道頂部，不需要更多空間，使隧道凈空降低，大大減少投資成本。在隧道中的軌道交通適宜應用剛性懸掛接觸網，他具有很強的經濟效益和社會效益，而且我國自主研發的剛性架空懸掛接觸網填補了國內該項領域的空白，基本達到了世界先進水平。隧道內的剛性架空懸掛基本組成和技術參數如下：

懸掛組成：1×匯流排+1×CTA120+1×TJ120

支持部件：垂直懸掛吊架或水平腕臂結構

懸掛跨距：一般為6～8m

接觸線懸掛高度：4040mm，最低4000mm

錨段長度：一般為250～300mm

補償形式：接觸線無張力架設，無需補償裝置

其典型斷面如圖1

圖1" 隧道內剛性架空懸掛

3我國城市軌道交通剛性接觸網應用現狀

圖2 受電弓磨損情況圖

我國第一條軌道交通的剛性接觸網試驗示范段是1999年6月在廣州建成的地鐵1號線中約135米的“π”型接觸網。2003年6月，我國首次全線采用架空剛性懸掛技術的廣州地鐵2號線正式運營。隨著我國城市軌道交通的蓬勃發展，城市軌道交通接觸網懸掛方式的選擇絕大多數傾向于剛性接觸網方式，但從目前剛性懸掛接觸網軌道交通的運營狀態看，仍然存在一定的問題：一是對受電弓的碳滑條磨耗不均勻;二是接觸線局部異常磨損。雖然在設計的時候采用了正弦波方案來解決這兩個問題，但只是小有改善卻無法根除。受電弓磨損情況如圖2所示。

4剛性接觸網結構簡單合理

4.1剛性接觸懸掛結構簡單、無張力，不需要重力補償裝置，不用顧及受流時的接觸線振動、導線抬升和采用柔性懸掛時的空間占用問題。隧道的凈空高度可降低50～100mm，不存在通過長大空間實施難度大的問題。但采用柔性懸掛結構則不同，柔性懸掛的接觸線、承力索采用張力架設，錨段長度1500mm左右。如果柔性懸掛需要在區間內采用重力式補償裝置瞎貓，那么要在馬蹄形和圓形隧道內預留下毛裝置的安裝空間，如此一來，對隧道的土建工程影響非常大，施工困難。

4.2采用錨段關節來過渡折返線、渡線、交叉渡線等位置時，不需要添加任何補償裝置，因剛性接觸網結構本身是無張力的，大大節省了隧道空間，而且結構簡單。而柔性懸掛接觸網的布置較復雜，一般用重力補償裝置和無補償裝置在錨段兩端。尤其在采用重力式補償裝置時，占用空間較大，與其他管線、線路干擾很多。

4.3產生的電火花較少。在分段絕緣器上安裝密閉開關可以有效減少電火花。通過運行數據顯示，即使機車運營時速度達到110/h也沒有電火花的產生。

5剛性接觸網的可靠性

剛性接觸網的無補償張力，且無匯流排斷裂和接觸線斷開的情況，因此避免了類似柔性懸掛的燒融、不均勻磨損、鉆弓、接觸線缺陷、高溫軟化等斷線事故。剛性懸掛中所出的都是點故障，影響范圍小，處理簡單。柔性懸掛出現故障的處理。柔性懸掛存在張力，有斷線可能，一旦發生故障，短時間難以迅速恢復，尤其是在拆卸一個錨段的接觸網時施工難度較大。在維修障錨段的時候需要對兩端都進行拆卸，每個懸掛點都需要拆卸過程，拆卸不徹底會造成連鎖故障，擴大故障范圍;剛性懸掛故障時與隧道內其他線路基本不互相干擾，尤其是更換接觸線時，由于剛性接觸網的點故障特性，可以對接觸線一段一段的進行更換，無張力支撐，大大縮短維修工期;剛性懸掛接觸網在輕微磨損時車輛仍可以低速繼續運行;剛性懸掛接觸網可加裝防雨罩對接觸線進行防雨防水保護，避免接觸線腐蝕，導致斷線斷網的事故發生;剛性懸掛接觸網的跨距小，移動量小，變形量小，帶點部件發生對地短路故障的概率小。

6剛性懸掛接觸網的維護

剛性接觸網比柔性接觸網的優勢在于沒有軸向張力，不存在斷線的可能，這樣的接觸網結構簡單、維護的工作量要小的多。因其結構簡單、安裝方便、維護簡便、節省空間的優點，被稱之為免維護接觸網，大大降低減少建設成本和未來維護的工作量。在維護剛性接觸懸掛時，以“預防為主，修養并重”的原則，其中心工作是確保接觸網運行安全，幾乎很少維修量。剛性接觸網維護的主要工作為：懸掛緊固，優化調整正弦波拉出值和周期;打磨碳滑板，保持光滑外表面，避免出現深槽;采用氣囊式電弓增加弓網間彈性。緊固車頂設備、隧道附屬設備和過頂纜線，規范人員操作，杜絕違章操作，從技術和管理上制定規范的、有針對性的改善措施，保證機車正常運行。防止外部雜物進入，避免漂浮物、雜物對接觸網的纏繞、連接短路，尤其是受電弓被纏繞使故障進一步惡化。

7結束語

綜上所述，剛性接觸網優點非常明顯和突出，通過廣州、上海、南京等城市的剛性接觸網運營經驗，可以充分說明剛性懸掛接觸網是一種行之有效的牽引供電方式，值得廣泛推廣。但仍然存在一定的問題，這需要我們在不斷總結經驗的同時解決存在的隱患，為城市的軌道交通發展貢獻一份力量。

參考文獻：

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