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

武承晨

（中鐵建電氣化局集團軌道交通器材有限公司，江蘇 常州 213179）

隨著國家經濟的發展和科學技術水平的提升，城市軌道交通技術也得到迅猛發展，地鐵成為了人們重要的出行工具，但是地鐵運行的供電系統中存在接觸網故障的問題，因此，本文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。

1 剛性和柔性的接觸網技術性能對比

城市軌道交通供電系統主要有接觸軌、接觸網及跨坐式獨軌接觸等方式，就目前城市軌道交通供電系統的發展而言，大多數城市選擇接觸網方式為主。接觸網為電機車提供電能，接觸網按照懸掛類型分為柔性接觸網和剛性接觸網，柔性接觸網和剛性接觸網在城市軌道交通供電系統中都得到了廣泛的使用。

柔性接觸網一般采用棘輪方式下錨、或彈簧補償裝置及滑輪下錨等。其結構較為復雜，零部件較多，接觸線抗拉強度要求高，但是其斷線后事故影響較大，維修困難，工作量大，費用較高。而柔性接觸的也有跨距長、前期投資少，具有動態均勻性和受流良好的特點。

剛性接觸網無需下錨，結構比較而言要簡單的多，零部件較少，接觸性抗拉強度要求低，安裝空間小，土建費用低，抗斷能力強，且維修工作量小，維修費用較低，能夠滿足城市軌道交通系統的運營可靠性和穩定性的需求。

2 剛性接觸網常見故障及優化措施分析

（1）螺栓松動。剛性接觸網懸掛點通過化學錨栓進行錨固，選點的部分零部件通過螺栓的作用使其更為禁錮，城市軌道列車在運行中會產生一定的沖擊和波動，受電弓接觸網的壓力會隨著列車的沖擊和波動進行動態的變化。由于城市軌道交通運行頻繁，在經年累月的積累下，其產生的動態沖擊和波長長期存在，這就很容易導致懸掛點部位的螺栓松動，進而影響弓網狀態，使弓網無法正常運營。針對這一問題，可采用相應的解決措施，可采用機械防松和摩擦防松兩種形式，其中機械防松可采用止退墊圈、開口銷、止動墊圈等方法，摩擦防松可采用雙螺母、和彈性墊圈對螺栓進行緊固，這種方式是機械中的常見防松形式，可以有效降低螺栓松動的幾率。此外，防松方式雖然有效，但不能起到絕對性效果，還應該建立完備的檢修體系，增加檢修頻率，定期對懸掛點的螺栓進行檢修，及時緊固螺栓，出現嚴重損傷的螺栓要進行更換。

（2）接觸線和受電弓的磨損。城市軌道交通列車在運營中通過剛性接觸網進行供電取流，電流接觸受電弓網。由于城市軌道列車在運行中會產生一定的沖擊和波動，由于城市軌道交通列車運行的需要，在長期的使用中會對受電弓網造成不同程度的磨損，可能會造成錨桿段銜接端口不平整、拉出值布置不均勻等問題，進而弓網進一步嚴重磨損。出現這種情況，要采用相應的解決措施，在設計之初，計算拉出值分布，進行仿真優化弓網關系，大大提高施工工藝要求，盡可能減少可能存在的硬點，改善弓網的流動質量，進而降低弓網的磨損。

（3）電化學腐蝕。由于地鐵隧道內環境復雜，地鐵隧道的施工一般是在地下進行的，地鐵也是在地下運行的。地鐵隧道頂部容易發生潮濕、污水滲水、漏水等現象，且這種現象較為普遍。當隧道頂部的污染滴落至接觸網中，就容易匯流至接觸線，造成接觸線的腐蝕，在列車運營中，接觸線都會通電，因接觸線由不同材料組成，在電流的作用下，進而引發電化學腐蝕，進而導致定位線夾緊不足，發生接觸線松動或托槽的現象。針對這種問題，可采用物理隔離的辦法，將匯流排上方安裝保護罩，使接觸線與污水進行物理隔離，進而避免了污水與接觸線的接觸。除此之外，還可采用化學措施，開展化學融合、隔離，接觸線應選擇抗腐蝕性較強的材料，在接觸線表面鍍錫，以此降低接觸線產生的電化學腐蝕現象。

3 柔性接觸網常見故障及優化措施分析

（1）空間尺寸問題。柔性接觸網具有零部件較多、結構復雜、接觸線抗拉強度要求高，安裝時需要考慮施工條件對接觸網安裝空間的影響，應結合土建空間，分析柔性接觸網懸掛安裝空間，優化仿真分析懸掛點結構，優化懸掛點的支持結構，避免出現擠弓、變形等問題，因此在螺栓處要進行防松加固，采用止動墊圈、雙螺母、或彈性墊圈對螺栓進行緊固，降低螺栓脫落風險。同時還要明確設備出廠的驗收標準，定期對這些結構進行檢查，發現問題及時維修和更換，減少安全隱患，確保城市軌道交通系統平穩安全運營，保障城市交通系統的良性發展。

（2）剛柔過渡方式。在柔性接觸網和剛性接觸網的連接部分需要由剛柔過度方式，剛柔過度方式結構較為復雜，剛柔過渡的接觸部位容易出現剛柔彈性漸變，帶來剛柔過渡區安全隱患。因為在這個接觸部位容易發生不平順的情況，進而導致接觸網磨損的異常和拉弧等現象，為了解決這一問題，采用貫通式剛柔過度方式，貫通式剛柔過度方式對降低剛柔漸變中的振動具有明顯降低作用，其在過渡中較為平順，具有安裝簡單和調整方便的優勢，在城市軌道交通的供電系統中得到廣泛應用。因此貫通式剛柔過度方式能夠有效解決剛柔過渡中劇烈振動及不平順的現象，促進城市軌道交通的供電系統剛柔過渡的平穩，保障其安全運行。

（3）分段絕緣器。根據調查結果和柔性基礎網分段絕緣器的運行反饋情況看，分段絕緣器容易出現的故障有局部腐蝕、調整狀態不良等問題。此外，分段絕緣器作為接觸網供電分割的重要部位，由于其具有較大的重量，如果分段絕緣器底部的接觸線和導滑板連接線不再同一個平面上，就會出現硬點，進而造成分段絕緣器造成嚴重的磨損、拉弧等現象。

分段絕緣器長期露天工作，受陽光直曬和風吹雨打，分段絕緣器極容易發生材質老化，且其表面堆積的污染物過多時，就會腐蝕分段絕緣器的內部，造成局部腐蝕，導致分段絕緣器被擊穿。針對分段絕緣器的這一問題，應在采購之初就加強驗收管理，保障設備的質量和完整性，在安裝過程中，也要仔細檢查，盡可能消除可能存在的硬點，保證鏈接部位的平順性，同時后期的使用過程中也要做好定期的檢修和維護，清理污染物，盡可能消除分段絕緣器可能存在的安全隱患。

4 結語

本文主要對比分析了剛性和柔性的接觸網技術性能，闡述了剛性接觸網和柔性接觸網的優缺點。針對剛性接觸網常見故障類型，采用螺栓防松的方法防止螺栓松動，進行仿真優化弓網關系，提高施工工藝要求，減少接觸線和受電弓的磨損，采用物理隔離和化學隔離等方法減少電化學腐蝕。針對柔性接觸網常見故障類型，采用明確設備出廠的驗收標準，定期對柔性接觸網結構進行檢查，及時檢修等方法解決空間尺寸問題，采用貫通式剛柔過度方式確保剛柔過渡的平順，加強對分段絕緣器驗收管理。通過不斷的優化接觸網方案，及早發現接觸網存在的安全隱患，能夠更好的保障城市軌道交通列車平穩運行。