鐵路及城市軌道交通電氣化建設過程中接觸網(wǎng)設備的創(chuàng)新探究

詹磊

（甘肅綜合鐵道工程承包有限公司，甘肅 蘭州 730000）

電氣化鐵路是以電力為能源的現(xiàn)代化鐵路運輸工具，是鐵路事業(yè)發(fā)展中的一大進步。鐵路運輸在我國經(jīng)濟發(fā)展建設中占據(jù)著重要位置，同時，也是人們出行、貨物長途運輸?shù)闹饕绞剑姎饣F路不僅能夠大幅度提高列車速度，提升鐵路運輸能力，并且有利于環(huán)境保護。這些優(yōu)勢的實現(xiàn)主要通過接觸網(wǎng)設備來實現(xiàn)，在電氣化鐵路建設過程中，接觸網(wǎng)設備的運行特點、連接方式及安裝檢測手段都直接影響著列車行駛和行車安全。

1 接觸網(wǎng)設備的組成

接觸網(wǎng)設備是鐵路和軌道交通電氣牽引供電設備的重要組成部分，是沿鐵路架設的一條特殊形式的輸電線路。接觸網(wǎng)設備由接觸懸掛、定位裝置、支持裝置、支柱裝置幾大部分組成，其任務主要是沿著鐵路線路的軌道設置在特定的位置上，通過電力機車的受電弓將電力能量傳輸?shù)窖鼐€運行的電力機車上，是電氣化鐵路的基礎設施。

（1）鐵路接觸懸掛主要包括棒式絕緣子、連接件、吊弦、接觸線、承力索，將從牽引變電所獲得的電能輸送給列車，為列車提供電能動力；定位裝置負責固定接觸線位置，由定位管和定位器組成，能將接觸線負荷傳遞給支持裝置，保證接觸線與受電弓不脫離；支持裝置用來支持接觸懸掛，并將其負荷傳給支柱；支柱裝置是負責承受所有設備的負荷，將接觸懸掛固定在規(guī)定位置和高度，保障接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。各主要部分如圖1所示。

（2）APM線城市軌道交通主要構成：正極供電軌、負極供電軌、接地軌、導電軌支架、供電軌支架、膨脹接頭、空氣間隙、絕緣接頭、供電軌保護罩等為列車提供電能動力，保障列車的正常運行。各主要部分如圖2所示。

圖1 鐵路接觸網(wǎng)設備主要構成

2 接觸網(wǎng)設備的運行特點

2.1 接觸網(wǎng)設備建設條件苛刻

接觸網(wǎng)設備和線路的鋪設大多采用露天安裝，地理條件惡劣，建設安裝過程的難度大。整個接觸網(wǎng)相當于大的力學結構網(wǎng)，接觸網(wǎng)設備和零件不斷承受震動和拉應力，生產(chǎn)工藝和材料質量要求苛刻，接觸網(wǎng)設備及其零件的選取尤為重要。接觸網(wǎng)設備應做到：能經(jīng)受空氣中的鹽霧、酸雨、碳、銅、臭氧、硫化物、氧化物等化學物質的侵蝕，同時，還應能預防蟲蛀，防止嚙齒類動物的侵害，防止霉變并不被清洗劑腐蝕。為了減小安全故障，對于零件的維修檢測要求頻繁，工作量繁重。

圖2 新型軌道交通接觸網(wǎng)設備主要構成

2.2 易受外界環(huán)境影響

APM線采用直流牽引供電系統(tǒng)DC750V供電制式，設置正極供電軌、負極供電軌及接地軌，其中正極供電軌電壓為+DC375V，負極供電軌電壓為-DC375V。高壓意味著接觸網(wǎng)設備具有安全距離和嚴格的絕緣強度，但是在特殊的地理位置如隧道跨橋和人口密集的城鎮(zhèn)，雨雪、大風和冰雹天氣，易引起設備的突然跳閘，人為雜物的亂扔亂放也會導致接觸網(wǎng)設備損壞。從歷年經(jīng)驗看，人口密集的城鎮(zhèn)和冰雪天氣引發(fā)的安全事故占據(jù)絕大多數(shù)，接觸網(wǎng)設備與外部環(huán)境影響密切。

2.3 接觸網(wǎng)設備檢修困難

設備檢修時，需要對線路進行封鎖以及供電臂關閉，進行站場區(qū)間作業(yè)。電氣化鐵路運行安排緊張，列車班次的更換也相對頻繁，所以檢修時間非常有限。其次，接觸網(wǎng)設備建設檢修過程需要軌行車輛，而軌行車輛運輸不方便，從相關部門批準使用到正式投入維修，中間經(jīng)歷很多手續(xù)，這就極大地縮短了維修時間，維修任務艱巨，工作人員時間緊張。由于部分線路設備露天建設，建設過程中不免遇到狂風、大雨和冰雪天氣，降低維修效率，也為維修人員帶來了安全隱患。

3 鐵路電氣建設過程中的創(chuàng)新探究

3.1 優(yōu)化接觸網(wǎng)設備連接方式

接觸網(wǎng)設備建設是相當復雜的網(wǎng)狀結構，要根據(jù)具體的地理條件合理設計連接方式，從工程設計、設備安裝到接觸網(wǎng)安全運營需要投入大量人力、物力,在地理環(huán)境苛刻地帶需反復考察，并通過驗證，工作方能開展。

由于供電網(wǎng)絡中存在數(shù)個轉折點、斷線點，尤其需要注意設備材質和生產(chǎn)工藝要求，選材時需反復試驗測量，同時，還要考慮機車高速運行狀態(tài)下的外部溫差變化影響。因為在電氣化鐵路運營過程中，外部溫差變化導致線路剪切力增大，引起接觸網(wǎng)折斷，會導致列車停運，所以在建設施工過程中，需要留出足夠的余量，減小工程損耗。

3.2 分析接觸網(wǎng)設備APM線安裝方案

APM項目建設過程中，供電軌安裝也是特別需要注意的。在建設過程中采用機車底部安裝供電軌方式，供電軌材質選用矩形鋼軌，直線供電軌標準長度，約12.19（m）制作，曲線提前預彎，膨脹接頭約73.15m一處，（相當于接觸網(wǎng)錨段關節(jié)）。

底部供電軌安裝方式便于工作人員操作，穩(wěn)定性好，供電軌安裝在底部道岔處，示意圖如圖3所示。

圖3 APM線道岔處供電軌安裝方式

GS、GC為隔離開關柜和間隙接觸器柜，用于道岔處供電軌供電控制和電路連通。相較傳統(tǒng)接觸網(wǎng)設具有設備簡便、便于維修和操作、造價低廉等優(yōu)點。

3.3 完善接觸網(wǎng)電力燒傷檢測

在電力傳送過程中，尤其是對于易引發(fā)接觸網(wǎng)設備的故障的部位，難免發(fā)生接觸網(wǎng)設備燒傷故障，針對此種情況，在建設過程中可以通過設置相應的觸區(qū)范圍，努力將故障率降低，盡量避免出現(xiàn)電流過熱效應，在電力機車運行狀態(tài)下出現(xiàn)這種情況，會加大接觸網(wǎng)成本損耗；同時，在布設接觸網(wǎng)設備的接觸點數(shù)目時，要兼顧受電弓與接觸網(wǎng)線之間的劇烈碰撞因素，采用在一定的安全距離內不設置接觸網(wǎng)線線夾等零件，通過這兩點措施，可以有效減少電力機車運行中的電流過熱現(xiàn)象，確保機車運行的平滑過渡。

3.4 減小機車設備摩擦

電力機車運行過程中，摩擦力難免存在，接觸網(wǎng)供能方式采用電和力的相互作用，導致摩擦生熱，伴隨著設備磨損，這是不可避免的。可以對鐵路機車設備進行改造，改造和優(yōu)化鐵路機車設備的受電模式，以更好地降低機械摩擦阻力，減少損耗。

如果摩擦力過大，會加大設備機械磨損程度，降低電力機車運行速度和電流運用效率，帶來故障隱患。優(yōu)化電力機車受能模式可以有效減少機械摩擦損耗，降低機車設備擠壓程度，提高能量利用率和機車運行效率。

4 結語

電氣化鐵路中接觸網(wǎng)設備十分關鍵，是牽引供電系統(tǒng)的重要設備，其運行狀態(tài)直接影響著列車行駛和行車安全，本文通過分析接觸網(wǎng)設備的運行特點，總結出在電氣化鐵路建設過程中不同安裝形式所采取的對應措施，在接觸網(wǎng)設備設計和安裝施工方面采用新技術進行改進，同時對接觸網(wǎng)設備故障防治給出優(yōu)化措施，為接觸網(wǎng)供能系統(tǒng)和設備的安全運營提供了新依據(jù)。