提高架空柔性接触网供电可靠性的措施

李亚宁

【摘 要】接触网是城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。针对城市轨道交通牵引供电系统架空柔性接触网的特点，分析了架空柔性接触网的薄弱环节，提出了提高城市轨道交通供电系统柔性接触网可靠性的具体措施。

【关键词】城市轨道交通；柔性接触网；可靠性

0. 引言

接触网是城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。其沿轨道线路架设，通过受电弓或集电靴向客车供电。由于城市轨道交通接触网线路长，零部件多，工作环境恶劣，在受电弓和风的作用下一直处于动态变化之中。又因其无备用性，如果故障则将导致中断行车。因此若要减少城市轨道交通牵引供电系统的故障时间及故障次数，必须提高城市轨道交通牵引供电系统接触网的可靠性。本文主要讨论架空柔性接触网可靠性问题。

1. 城市轨道交通牵引供电系统架空柔性接触网的组成与特点

架空柔性接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础等几部分组成。在隧道中的架空柔性接触网直接通过旋转腕臂或弹性支架固定在隧道顶上，没有支柱。

（1） 支柱和基础

基础承受支柱所传递的力矩并传给土体，是起支持作用的。支柱用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。我国接触网中主要采用等径预应力钢筋混凝土支柱和钢柱。

（2） 支持装置

支持装置是用来支持和固定接触悬挂，同时承受接触悬挂的重力和水平力。支持装置可分为腕臂形式和软横跨、硬横跨形式。主要由腕臂、绝缘子、安装底座以及连接零件组成。

（3） 定位装置

定位装置的作用是确定接触线的水平距离，不脱离受电弓的接触且使受电弓滑板均匀磨耗。定位装置主要由定位管、定位环、定位器、定位线夹以及连接零件组成。

（4） 接触悬挂

接触悬挂包括接触线、承力索、吊弦、电联接和补偿装置及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其作用是将从整流器所获得的电能输送给电动车组。电动车组运行时，受电弓顶部的滑板紧贴接触线摩擦滑行得到电能。接触悬挂根据结构不同，可以分为简单悬挂、链型悬挂。

2. 可靠性分析

2.1 可靠性分析方法简介

在人们对系统进行可靠性分析的进程中，提出了许多有关可靠性的分析方法，它们的共同的特点就是根据可靠性分析的结果对系统进行评价。目前基本上都是概率性分析方法，即根据零部件的故障和修复的统计值，计算系统的可靠性指标。

常用可靠性分析法有可靠性框图、故障树分析法、GO法、蒙特卡罗法（又称随机抽样方法）等。本文采用故障树分析法对架空柔性接触网可靠性进行分析。

2.2 故障树分析法

故障树分析法就是将系统可能产生的故障作为对象，分析导致其发生的原因，并将它们之间的逻辑关系用图形表示出来。该图形好像倒置的树，叫做故障树。故障树分析就是根据故障树分析系统发生故障的各种可能途径和可靠性特性指标。用故障树分析系统可靠性的方法，叫做故障树分析法。

在故障树分析法中，把要分析的系统故障事件称作顶事件，把不能再分解的基本事件称作底事件，把其它事件称作中间事件。

分析故障树时需要了解系统的逻辑关系和逻辑门符号及事件符号。列举出的故障树常用事件和逻辑门的符号及其含义如表1所示。

采用以上故障树分析法，根据上行法计算得到最小割集，从而得出材质不良、腐蚀、电气烧伤、断裂、松动、弯曲、磨损、绝缘老化、击穿、轮带卡滞、吊弦断裂、破损这些底事件都是一阶的，它们都是架空柔性接触网系统中的薄弱环节。

3.架空柔性接触网改进措施

（1） 故障原因分析

松动主要是由于施工质量不合格，各部分螺栓、零件等未能按规定紧固到位，在接触网运行过程也能导致零部件的松动与断裂。接触网工作环境恶劣，接触网的各个部件都承受着大气的腐蚀，另外接触线承受着受电弓的摩擦、冲击，其接触网材质的优劣关系到接触网供电可靠性。吊弦连接着接触线和承力索，所以它也承受一部分负载电流，当电流过大时，它就会被烧断。此外，在受电弓振动的作用下吊弦也有可能断裂。接触网中的绝缘子未免会受到污秽的影响，如果清理不及时，则会导致击穿，有时候也会受到雷击或操作过电压，这些都有可能造成绝缘子击穿。绝缘子受到周围环境的影响本身也会老化，造成接触网不能正常工作。电连接与接触线的接触电阻增加时，则会导致电连接电气烧伤。

（2） 具体措施

加强对接触网各零部件的检查，在设备投入时要对各螺栓进行平推紧固。在运行过程中要经常抽查，对松动的螺栓及时紧固。采用材质优良的接触线、承力索，加强零部件的防腐能力，对电气连接部分进行逐个检查，按照标准工艺进行检修、安装。加强绝缘子的清扫工作，对部分污染严重的区段人为缩短清扫周期。对污染较严重的地区采用抗污能力强的硅橡胶绝缘子。加强对接触网参数的监测，以免接触网零部件的变形导致的刮弓事故。

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