城市轨道交通接触网技术性能和常见故障分析

何俊伟

（福州地铁集团有限公司，福建福州 350009）

1 城市轨道交通供电系统接触网的技术对比

随着我国城市轨道交通技术的迅速发展，地铁的安全稳定运行已受到广泛关注。接触网是一种特殊形式的供电设备，它可以把电源系统与列车电气系统相连接，为地铁列车提供电力。接触网技术在线路敷设和工作环境等方面受诸多因素的影响，如列车弓形、运行组织形式等。其特殊的受电弓耦合形式，直接决定了其与其他轨道交通设备有本质区别，不能配置同样的备用设备，也决定了接触网存在的脆弱性和特殊性。地铁及相关用电设备在实际运行中如出现故障等不良问题，将产生断电，严重影响列车组织运输。对城市轨道交通供电系统的接触网技术性能及各种故障进行深入的研究和分析，具有重要的现实意义，只有充分发挥其性能，采取有效措施处理各种故障，才能更好地发挥其巨大的价值和应用空间。接触网技术分为刚性接触网和柔性接触网两类，刚性接触网有较高的可靠性。

1.1 可靠性对比

可靠性主要表现在，刚性接触网悬挂时不需要重新进行张力补偿，电流汇流排不会出现断裂或断线等现象，因此很好地避免了柔性接触网悬挂时出现的过热软化、材料强度不足、接头烧毁和烧毁导线等现象，使用非常安全可靠。并且刚性接触网的安全隐患事故一般涉及的范围都很小，同时导线不会出现断线等情况，其损耗截面的允许值是柔性接触网的两倍，加上主要导线损伤面位于汇流排边缘位置，所以只要受电弓不与汇流排接触，就不会发生安全事故。

1.2 合理性对比

硬接触网在悬挂过程中没有表面张力，结构简单，在锚固段接头处不再需要安装补偿装置，所以可以不考虑其他结构在柔性接触网中占据的位置，使其结构更加合理紧凑。此外，由于刚性接触网络采用了过多的锚段过渡方式，不需要再消耗过多的隧道空间，该方法简便、快速。

2 刚性接触网的相关故障及防范措施

刚性悬挂的基本结构可以分为侧壁悬挂式和垂直悬挂式两种（图1）。

图1 刚性悬挂的基本结构

2.1 悬挂点问题

刚性接触网无弹性，可直接承受列车运行时所受的抬升力和冲击力的冲击。车辆行驶密度越大，整个悬吊点受其影响越小，悬吊点各部件问题就越难突出，当车辆行驶密度增加时，整个接触网系统受外界的冲击能量作用，各悬吊点长期处于振动冲击状态，悬吊点各螺栓螺母易受振动作用产生松动故障。采用直接夹持汇流排的部件，汇流排底部镶有接触线，当电力机车受电弓影响接触线受电时，会首先产生起升力和运行中的冲击力。方形T 头螺栓安装在悬吊点装置结构的中间部位，整个悬挂下部的力通过两根方形T 头螺栓传递给上部的槽钢基座，向隧道结构释放能量。方形T 头螺栓松动后会发生偏转，严重时甚至会与槽钢基座分离。针对各个部位的螺栓容易松动，目前可采取的有效措施是采用较大型号的螺栓螺母，采用双螺母紧固，并加上施必牢防松垫。两块施必牢垫片一套，中间防松齿纹结构独特，受力后不易变形，防松效果更佳。

2.2 绝缘部件问题

轨道交通隧道内空间相对封闭，列车运行时会在隧道内形成活塞风，吹起隧道内的尘埃，同时由于受电弓与接触网摩擦，受电弓碳滑板经过摩擦也会产生较多的金属尘埃，这些尘埃附着在绝缘子表面，造成绝缘子的污垢，大量的金属尘埃附着在绝缘子表面，使绝缘子的绝缘性能下降，严重时会造成局部放电，烧伤绝缘子。本安装形式采用隔热横撑，安装简单，且节省空间。而且隔热裙采用硅橡胶制成，极易受尘土污染，加速硅橡胶材料的老化。需采用安全、合格的绝缘元件产品，加大绝缘元件清洗次数，缩短清洗周期，特别是对风机出口污染严重的部位，减少绝缘元件表面金属粉尘附着，减少绝缘元件放电的隐患。

2.3 其他问题

刚性接触网式悬挂点装置既要将汇流排和接触线悬吊起来，又要保证汇流排在热胀冷缩时能自由伸缩，但在使用过程中常出现汇流排卡滞现象，造成悬挂点处的定位线夹和绝缘子发生扭曲，严重的还会使整个悬挂点发生扭曲。这一现象主要发生在曲线区段和接触网锚段的末端，其原因一方面是由于设计中采用的定位线夹设计不合理，锚段末端汇流排伸缩位移变化较大，汇流排纵向伸缩受到定位线夹卡滞，产生地力，使悬吊点发生倾斜；另一方面汇流排在曲线区段要保持与轨道面平行，曲线区段钢轨有一定的外轨超高，汇流排与水平面有一定角度，在定位线夹内除了正常与线夹接触时产生摩擦外，由于重力的作用又增加了与汇流排侧面的摩擦，相对直线段摩擦阻力增大造成汇流排卡滞，进而产生挂点歪斜故障。

采取的预防措施包括：加强对曲线区段和锚段端部悬挂点的巡检力度，发现有明显的弯曲、卡滞现象，及时对附近悬挂点进行维修检查，设计中采用新型技术，在曲线区段和锚段端部悬挂点悬挂伸缩量较大的弹性汇流排定位线夹，增加了在线夹上悬挂的活动空间，有效解决了悬挂点处的卡滞故障，消除了悬挂点扭曲和槽钢底座开裂等故障隐患。

3 柔性接触网的相关故障防范措施

柔性接触网的基本结构如图2 所示。

图2 柔性接触网的基本结构

3.1 接触悬挂问题

接触悬挂的弹性弧度直接关系到柔性接触网的性能，接触式悬挂的弹性问题主要表现在悬挂质量和提升速度上。当铁路低、中速运行时，由于重力支座和工程吊弦的物理垂直运动，接触网受压而产生弹性变值，会限制接触网的悬挂升降，造成供电不正常，影响接触网的性能。需防范以下3 类问题：①施工过程中应对接触线进行高强度研究，避免过多的磨损，使接触线的外延部位失去弹性，拉力降低；②采用新型轻质构件，减少物理作用下的垂直运动，使接触面长时间保持优质状态，增加承力索和张力；③采用硬点吊弦式机电一体化作业方式，使弓流与跨距保持正常接触，均匀增加接触悬挂的弹性弧度，解决了接触悬挂问题，改善了接触网性能。

3.2 轨道交通柔性接触网定位装置问题

若发生电气拉线断裂、过度扭曲，或受外力磨损、物化、化学作用腐蚀等情况，则定位装置将处于不良运行状态，不能及时给接触网供电，导致其性能大幅下降。此外，温度变化过快、干燥的空气和地铁运行中的振动都可能导致定位装置脱落，这样的事故问题必然会影响接触网的工作性能。预防措施主要包括以下两类问题：①由于定位装置的线路连接不能从表面观察到是否发生了化学反应，所以需要根据行业规定或实际情况对定位装置进行定时检查，通过试验方法分段测试接定位装置的线路，以判断其安全性，并更换故障、磨损或变形的线路；②严格把关定位装置本身的质量问题，做好配套工作，对安装和保护定位装置进行整改，避免因振动引起的弓网事故，提高接触网的性能。

3.3 轨道交通柔性接触网补偿装置问题

电接触线的拉力、电感补偿装置安装在电接触线的两端，用于自动补偿。地铁柔性接触网的补偿装置是影响其性能的最后关键环节。但由于补偿器的传动效率还不够稳定，负载容量有一定限制，而且维护难度较大，影响了接触网性能的提高。采用改进的锚链结构，在锚链两端加装新一代滑轮补偿器，使接触线和承力索在双环杆的作用下不会出现塌落。或在拉拔接触线时制作锚定角钢工具，使补偿绳固定在中心区域，减少摩擦，最大限度地发挥补偿作用。某些采用地面轨道的线路，可在此段距离采用滑轮使补偿装置的承载力在可承载范围内，以延长其使用寿命，提高接触网的使用性能。

4 结束语

在城市轨道交通运营中，接触网起着重要作用。应以当前城市轨道交通建设中存在的突出问题为着力点，以满足现代出行需求为重点，充分发挥轨道交通的比较优势，科学开展互联互通工作，提高枢纽城市轨道交通的安全性、便捷性和经济性。城市轨道交通作为现代交通网络的重要组成部分，在保障现代化城市稳定发展方面发挥着重要作用。城市轨道交通接触网作为供电的重要设施，能够减轻城市轨道交通的供电压力，需要相关单位和工作人员给予高度重视，及时发现问题、认真解决，积极采取有效措施，防止故障问题的发生，以保证城市轨道交通更好地满足现代化的交通需求。