城市轨道交通供电系统中接触网技术性能和常见故障分析

余冲

摘要：当今城市的发展速度越来越快，作为重要交通工具的城市轨道交通的发展，也发挥着越来越重的作用。城市轨道交通具有占地面积小，时速快的特点，在很大程度上缓解了城市交通拥堵的情况。对于城市轨道牵引供电系统来说，接触网是一个非常重要的组成部分，然而在城市轨道交通系统运营中，按照接触网的类别可分为刚性接触网故障和柔性接触网故障，文章将刚性和柔性的接触网技术性能进行对比，对故障类型进行分析后并提出相应的改进措施，以保障城市轨道交通系统的安全平稳运行。

关键词：轨道交通;接触网;故障分析

引言：

接触网和列车上的受电弓这两种特别耦合的模式，这就决定了该接触网并非如其它轨道交通装置那样，能够与之配置共享的备用装置。因此，在这种情况下，城市轨道交通运营人员工作的模式直接决定了铁路接触网自身的安全性，一旦城市轨道交通线路发生了故障，电客车和其他相关的用电设施就可能会被停止或者切换，并对于列车的组织和运输产生巨大的影响。

一、刚性接触网和柔性接触网技术性能对比分析

城市轨道交通的供电系统主要包括接触铁路、接触互联网及各种跨坐式的独轨接触等多种供电方式，就目前我国城市轨道交通供电系统的设计与发展来看，大多数城市以接触互联网这种供电方式。柔性接触网通常采用棘轮法下锚、或者采取弹簧补偿装置以及滑轮法下锚。其结构较为复杂，零部件繁多，接触线的抗拉强度相对要求很高，但是其在断线后的事故损失影响很大，维修困难，工作量大且成本相对较高。而这些柔性接触也具有跨越距长、前期投入少，并且具有动态均衡性和受流优良的特征。刚性接触网没有必要下锚，结构相对于比较而言更加简单的很多，零部件相对较少，接触网抗拉强度的要求低，安装空间小，土建成本低，抗断能力强，且设备维护工作量小，维修成本相对较低，能够充分满足对城市轨道交通系统运营的可靠性与稳定性的要求。

二、刚性接触网和柔性接触网常见故障和改进措施分析

1、刚性接触网常见故障及改进措施

1.1 刚性接触网电化学腐蚀问题

地铁隧道顶部经常会出现漏水的情况、导致内部环境比较潮湿。当工业污水从电线管道直接排出滴落至其他接触网上时，很容易直接造成污水汇流排和其他接触网电线管道受到严重腐蚀。二者由于本体材质略有差异，均由于带有过大的接触电流，容易直接引起金属电化学物质锈蚀，造成接触定位器导线的夹紧和耐应力不够，接触定位线容易脱槽等不良问题。解决办法就是通过系统采取各种物理层和分层安全隔离的预防措施，在每个汇流排上方特别增设了一个汇流排双层防火墙的保护罩。

1.2 刚性接触网螺栓松动问题

刚性触网的部分悬挂连接点通常上都是经过各种不同化学物质锚栓的焊来连接进行锚固，悬挂连接点的部分轴承零件则是经过连接螺栓焊来进行连接紧固，受到的轴承电弓对刚性接触网的巨大摩擦力和压力一般上都是由于伴随着我国轨道列车的正常运行，而不断产生一些相应的机械冲击及其它的波动。针对阀门螺栓松动的各种问题，建立完备的轨道车辆检查养护维修管理体系，增加车辆悬挂固定点位与螺栓连接处的实时检查和日常维护，发现后及时对其进行螺栓紧固并随后予以及时更换。

1.3刚性接触网受电弓和接触线磨耗问题

城市轨道交通在运营时，列车的一台受控集电弓通常是通过一个接触网向其上方线路进行一次弓网供电和线路取流，弓网之间还会有一种动态变化的接触力，当长期无法工作时，弓网就可能会自动产生一定的电力磨耗。在实际进行弓网设计时，对使用弓网运动拉出值的运动分布计算方式设计进行了精确计算、弓网之间的运动关系计算方式设计进行了深度仿真和设计优化、对于弓网施工工艺技术的进行严格要求，减少了硬质焊点，改善了使用弓网的运动受流量和质量，进而有效大大降低了其与弓网之间的机械摩擦和应力磨耗。

2、柔性接触网常见故障及改进措施

2.1 柔性接觸网的空间尺寸问题

柔性接触网结构是比较复杂的，零部件非常多，接触线抗拉强度要求也很高，所以就需要提前结合土建空间条件对柔性接触网悬挂安装空间进行分析，对悬挂点结构仿真分析，进一步去优化悬挂点支撑结构，尽可能的避免出现悬挂装置变形、钻弓、挤弓等问题，在螺栓处采用带防滑纹路的垫片，进行双螺母紧固，降低螺栓脱落几率。最后一定要明确出厂验收标准，定期去进行维护和检测，尽量减少安全隐患。

2.2 柔性接触网刚柔过渡的方式

刚柔过渡处于刚性和柔性接触网过渡连接部位，它的结构是相对复杂的，刚柔弹性渐变是影响过渡区段的重要原因，如果这个渐变的过程不是很平顺，就很容易产生弓网磨耗异常、拉弧等现象。贯通式刚柔过渡能够在渐变时降低接触线的振动，具有调整和安装简便、平滑过渡等一些优良特性。

2.3柔性接触网的分段绝缘器

根据国内柔性绝缘接触网电缆公司以及分段绝缘器电缆生产商和经营技术人员的客户反馈，分段柔性绝缘器的电缆常见故障主要是因为电缆调试系统状态不佳、局部导线受到物质腐蚀，分段柔性绝缘器导线是电缆作为柔性接触网上与供电线路分隔的重要连接装置，具备一定的承载重量，如果底部导线的滑板与柔性接触网导线的内部连接点与电缆内部夹紧的不在同一个的水平面上，易直接使其内部形成坚固的连接零件，造成局部磨损、拉弧等异常情况。针对产品分段连接绝缘器安装工作不善的存在问题，可以及时研究采取措施，加强对该产品安装出厂后的生产验收和安装管理，保证其设备齐全，安装时候还应注意消除坚硬点，保证平滑面的过渡，对于含有污染物的连接附着污水处理也应及时加强清洁，优化其用于连接污水处理处的结构。

三、结束语

城市轨道交通供电系统能够为城市内部的地铁和服务提供电源，保证供电系统的稳定运行，这对于城市轨道交通有着非常重要的意义。文章针对我国城市轨道交通的常见故障各种类型分别对其进行了统计分析，并提出建议以及一些相应的故障解决和技术改进对策措施，以期尽量减少故障的产生。

参考文献：

[1]考虑多种维修模式的城市轨道交通关键设备维护检修技术研究[D]. 张成光.西南交通大学 2018

[2]城市轨道交通直流供电系统故障建模与保护仿真系统开发[D]. 柴段鲲.北京交通大学 2017

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