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

牛景露

摘  要：对于城市轨道牵引供电系统，接触网是一个重要的组成部分。对地铁接触网而言，刚性和柔性接触网技术性能特点不同，二者在运营过程中常出现螺栓松动、电化学腐蚀、磨耗、空间尺寸、分段绝缘器工作不良等问题。因此，针对城市轨道交通供电系统中接触网技术性能和常见故障进行了分析，并提出改进措施，为接触网选型和保证电机车安全平稳运行提供参考。

关键词：地铁;供电系统;接触网;故障分析

中图分类号：U223.6        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）07-0143-02

Abstract： Catenary is an important part of urban rail traction power supply system. For subway catenary， the technical characteristics of rigid catenary and flexible catenary are different. In the process of operation， bolt loosening， electrochemical corrosion， wear， space size， poor work of segmented insulator and so on often occur in the operation process of rigid catenary and flexible catenary. Therefore， this paper analyzes the technical performance and common faults of catenary in the power supply system of urban rail transit， and puts forward some improvement measures， which provides a reference for catenary selection and ensuring the safe and smooth operation of electric locomotives.

Keywords： subway; power supply system; catenary; fault analysis

1 概述

随着城市轨道交通技术的快速发展，地铁列车安全平稳运行在各地区倍受重视。接触网本身是一套形式独特的供电设备，是牵引动力供电系统为地铁列车提供电能的接口环节，其沿轨道线路铺设，工作环境涉及到土建条件、列车受电弓、运营组织模式等多种因素影响[1]。接触网与列车受电弓的特殊耦合模式决定了接触网不像其他轨道交通设备一样能够配置相同的备用设备[2]。因此，这种运营工作模式决定了接触网自身的脆弱性，一旦发生故障，电客车及相关用电设备就会断电，并对列车的组织运输造成很大影响。

因此，对城市轨道交通供电系统中接触网技术性能和常见故障进行分析研究是很有必要的，本文通过对比分析刚性和柔性接触网技术性能，对接触网常见故障进行了归纳总结，并给出相应预防和改进措施，为接触网的技术性能和常见故障分析提供参考。

2 刚性和柔性接触网技术性能对比分析

刚性接触网和柔性接触网在城市轨道交通领域均有广泛应用，当对两种不同类型接触网进行选型时，需结合线路条件，技术稳定性、运维便利性等多方面因素进行可行性分析。综合考虑，在GB 50157《地铁设计规范》、TB 10075《铁路电力牵引供电隧道内接触网设计规范》等标准的基础上，对刚性和柔性接触网技术性能和经济投资进行比较分析[3]（如表1）。

结合刚性和柔性接触网对比分析表，根据线路条件、土建盾构条件、悬挂点安装空间，刚性接触网具有安装空间小，土建费用低，悬挂装置结构简单，零部件较少，无下锚，维护便利，抗断能力强，运行可靠性较高等特点，能够满足地铁运营稳定性、可靠性要求。柔性接触网具有一次性投资稍少，跨距长，高速条件下弓网跟随性好，动态均匀性好，受流效果更好，维护调整稍多等特点。

3 刚性和柔性接触网常见故障和改进措施分析研究

3.1 刚性接触网常见故障及改进措施

3.1.1 螺栓松动

刚性接触网悬挂点一般通过化学锚栓进行锚固，悬挂点部分部件通过螺栓紧固，受电弓对接触网的压力一般跟随列车运行会有相应的冲击及波动，由于列车运营频繁，冲击次数长年累积，造成螺栓松动，影响弓网的正常运营。针对螺栓松动问题，可采用相应解决措施。在螺栓处采用带防滑纹路的垫片，进行双螺母紧固，有效降低螺栓松动几率。同时，建立完备的检修体系，增加对悬挂点螺栓处检修维护，发现后及时紧固和更换。

3.1.2 电化学腐蚀

地铁隧道内环境复杂，隧道顶部易出现污水漏水、潮湿等现象。刚性接触网中汇流排底部嵌口处夹持接触线。当污水滴落到接触网上，易造成汇流排与接触线腐蚀。二者材质不同，均带有电流，易引起电化学腐蚀，造成定位线夹紧力不足，接触线脱槽等问题。针对该问题，可采取两种解决措施。一種是采取物理隔离措施，在汇流排上方加装汇流排保护罩。一种是采取化学措施，选择抗腐蚀性强的汇流排和接触线，并在接触线表面镀锡，降低汇流排和接触线嵌口处发生电化学腐蚀的可能性。

3.1.3 受电弓和接触线磨耗

地铁运营时，列车受电弓通过接触网进行供电取流，弓网之间存在动态变化的接触力，当长时间工作时，弓网会产生磨耗。如果锚段关节衔接端口不平整、拉出值布置不均匀、轨道减振区频繁出现，可能会导致弓网产生严重磨耗[4]。针对弓网磨耗问题，可采用相应解决措施。设计时，对拉出值分布进行计算、弓网关系进行仿真优化、对施工工艺严格要求，减少硬点，改善弓网受流质量，进而降低弓网之间的磨耗。

3.2 柔性接触网常见故障及改进措施

3.2.1 空间尺寸问题

柔性接触网结构较复杂，零部件较多，接触线抗拉强度要求高，故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，优化悬挂点支撑结构，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。并明确出厂验收标准，定期维护检测，减少安全隐患。

3.2.2 分段绝缘器

根据柔性接触网分段绝缘器运营反馈，分段绝缘器常见故障为调试状态不良、局部腐蚀，分段绝缘器作为接触网供电分隔的重要设备，具备一定重量，如果底部的导滑板和接触线连接线夹不在同一平面，易形成硬点，造成磨耗、拉弧等现象。由于长期露天工作，易产生材质老化，表面沉积污染物，局部腐蚀，导致绝缘部分泄露距离不够被击穿。针对分段绝缘器工作不良问题，可采取措施，加强出厂验收管理，保证设备完好，安装时消除硬点，保证平滑过渡，对污染物附着部分加强清理，优化连接结构等。

3.2.3 刚柔过渡方式

刚柔过渡处于刚性和柔性接触网过渡连接部位，结构复杂，刚柔弹性渐变是影响过渡区段的重要因素，若渐变不平顺，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振动，具有调整和安装简便、平滑过渡等优良特性。

4 結束语

本文对城市轨道交通供电系统中不同类型接触网的技术性能及优缺点进行了对比分析，归纳总结了刚性和柔性接触网常见故障，针对供电系统中刚性和柔性接触网存在的腐蚀、硬点、拉弧、磨耗、螺栓松动、空间尺寸、分段绝缘器工作不良等问题进行了分析研究。鉴于常规城市轨道交通刚性和柔性接触网易产生这些故障，提出了相应解决办法及改善措施。

通过采用结构更合理的悬挂装置、防松螺栓、防腐部件、优化定位线夹、改善锚段关节、合理的拉出值布置、贯通式刚柔过渡、加强维护管理等措施，能够改善弓网关系，降低接触网故障率。通过提前考虑供电系统接触网常见故障，采用技术改进后的接触网方案，地铁接触网可以更好的保证电机车安全平稳运行。

参考文献：

[1]于万聚.接触网设计及检测原理[M].成都：西南交通大学出版社，1991：10-16.

[2]董昭德，李岚.接触网工程与设计[M].科学出版社，2014：12-15.

[3]傅俊武.刚性与柔性接触网若干功能差异及标准的探论[J].电气化铁道，2007（6）.

[4]芮小刚.地铁接触网常见故障和问题分析及其应对方法[J].科技信息，2012（2）：350-351.