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

王小飞

（重庆市轨道交通（集团）有限公司，重庆 401120）

1 城市轨道交通供电系统接触网的技术对比

1.1 可靠性对比

可靠性主要表现在刚性接触网悬挂时无需再进行张力补偿，电流汇流排时不会出现断裂或断线等现象，从而很好地避免了柔性悬挂中出现的过热软化、材料不足、钻弓烧毁以及导线烧毁等现象，使用十分安全可靠[1]。而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的两倍，加上主要导线的损伤面位于汇流排的边缘位置，因此只要受电弓不与汇流排接触，就不会发生安全事故[2]。

1.2 合理性对比

硬性接触网在悬挂过程中没有表面张力，结构简单，锚段关节处不再需要安装补偿装置，因此可不必考虑柔性接触网内其他结构所占据的位置，使其结构更合理、紧凑[3]。另外由于刚性接触网采用了过多的锚段过渡方式，因此不再需要消耗过多的隧道空间，此方法简单、快捷。

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如图1所示，可以分为侧壁悬挂式和垂直悬挂式两种。

图1 刚性悬挂的基本结构

2.1 悬挂点问题

刚性接触网没有弹性，在运行过程中直接承受列车受电弓抬升力和冲击力的能量冲击。行车密度较小时整个悬挂点受其影响较小，悬挂点各部部件问题很难凸显出来，当列车行车密度增大后，整个接触网系统受外部的冲击能量作用，各个悬挂点长期处于振动冲击状态，悬挂点各部螺栓螺母受振动影响产生松动故障[4]。

定位线夹是直接夹持汇流排的零部件，汇流排底部镶嵌接触线，当电力机车受电弓影响接触接触线受电时，发生的抬升力和运行中的冲击力在第一时间传递给定位线夹。定位线夹本体由两部分零件组成，两个小螺栓进行紧固连接，但在长期承受外部力的冲击和振动后，两个固定的小螺栓极易松动，造成线夹松脱。

方（T）型头螺栓安装在悬挂点装置结构的中间部位，整个悬挂的下部作用力将通过两支方（T）型头螺栓传递给上部的槽钢底座，进而将能量释放到隧道结构中去。方（T）型头螺栓长期受下部传来的作用力加之整个悬挂处于振动状态，使得在发生松动后便发生偏转，严重时甚至从槽钢底座中脱离出来[5]。

防范措施如下，针对各部螺栓容易松动，目前可采取的有效措施是型号较大的螺栓螺母，如方（T）型头螺栓，采用双螺母紧固和增加施必牢防松垫片。施必牢垫片两片为一套，中间防松齿纹结构独特，齿纹在施加作用力后不易发生变形，防松效果较好[6]。

2.2 绝缘部件问题

轨道交通隧道内空间相对密闭，列车运行时会在隧道内形成活塞风将隧道内的粉尘吹动起来，同时受电弓与接触网进行摩擦运行时，受电弓碳滑板经过摩擦也会产生较多的金属粉尘，这些粉尘附着到绝缘子表面后形成绝缘子脏污，大量的金属粉尘附着在绝缘子表面后，降低了的绝缘子的绝缘性能，严重时引起绝缘子局部放电，烧伤绝缘子。采用绝缘横撑这种安装形式，安装简单，且节约空间。而绝缘裙材料是硅橡胶制作而成，极易受到粉尘的污染，加快硅橡胶材质老化。

防范措施如下，使用安全合格的绝缘部件产品，加强绝缘部件的清扫次数，缩短清扫周期，尤其对风机出口处严重污染区段，减少绝缘部件表面金属粉尘的附着，降低绝缘部件放电的隐患。

2.3 其他问题

刚性接触网悬挂点装置既要悬吊起汇流排和接触线，又要保障汇流排在热胀冷缩时能够自由地伸缩，但在运行过程中经常会出现汇流排卡滞，造成悬挂点处定位线夹和绝缘子歪斜，严重时整个悬挂点出现歪斜[7]。此种情况大部分出现在曲线区段和接触网锚段的末端，出现这种情况的原因一方面是设计时采用的定位线夹设计不合理，锚段的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，产生地力使悬挂点发生歪斜；另一方面汇流排在曲线区段要保持与轨道平面相平行，曲线区段钢轨有一定的外轨超高，继而汇流排与水平面产生一定的夹角。由于重力作用汇流排在定位线夹内除正常与线夹接触发生的摩擦外又增加了汇流排侧面与线夹发生摩擦，相对直线区段增大了摩擦阻力，所以造成汇流排卡滞，进而出现悬挂点歪斜故障。

防范措施如下，加强对曲线区段及锚段末端处的悬挂点巡视检查力度，发现汇流排有明显弯曲、卡滞，及时对附近的悬挂点进行维修检查，在设计时使用新型的技术，在曲线区段及锚段末端汇流排伸缩量较大的区段采用弹性汇流排定位线夹，这种新型的定位线夹增加了汇流排在线夹的活动空间，可有效解决悬挂点处汇流排卡滞故障，进而消除悬挂点歪斜及槽钢底座开裂故障。

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，其中组成结构如图2（a）所示，纵向结构示意如图2（b）所示。

图2 柔性接触网的基本结构

3.1 接触悬挂问题

接触悬挂作为接触网设备中的一个环节，其弹性弧度性能的好坏直接关系到轨道交通柔性接触网的性能。接触悬挂的弹性问题主要表现在其抬升和电弓取流质量两个方面。当轨道交通运行在低速或中速时，由于重力承力索和工程吊弦的物理垂直运动，使得接触网受压而产生弹性变值，限制了接触网悬挂的抬升，从而导致电力输送的不正常，影响接触网性能[8]。

防范措施主要包括以下3点。第一，在建设过程中要对接触线进行高强度的研究，避免其过度磨损，造成接触线的外延部分失去弹性，拉力减小。第二，利用新型轻质量部件，尽量减少物理作用中的垂直运动，使接触线长期保持优质状态，增加承力索和张力。第三，采用吊弦硬点机电运行方式，使电弓电流与跨距保持正常接触，使接触悬挂弹性弧度得到均匀提高，以解决接触悬挂问题，并改善接触网性能。

3.2 轨道交通柔性接触网定位装置问题

对于定位装置，如果发生电气拉线断裂、过度扭曲，或受到外力的磨损，物理、化学作用的腐蚀等，那么定位装置将处于不良操作工况下，不能及时为接触网供电，导致其性能大大下降[9]。另外，温度变化过快时，干燥的空气加上地铁运行时的振动可能导致定位装置脱落，这样的事故问题必然会降低接触网的性能。

防范措施主要包括以下两点。第一，由于定位装置的线路连接不能通过表面观察到是否发生了化学反应，因此需根据行业规定或实际情况对定位装置采取定时检查，通过试验方法分段试验接定位装置的线路来判断定位装置的安全性，并更换故障、磨损或变形的线路。第二，严格把关定位装置本身的质量问题，做好配套工作，整改定位装置安装及保护，杜绝因振动而引起的弓网事故，从而提高接触网的性能。

3.3 轨道交通柔性接触网补偿装置问题

电力锚段两端安装有根据感应进行自动补偿或者拉伸电力接触线张力的补偿装置。补偿装置是影响地铁柔性接触网性能的最后一个关键环节。然而，补偿装置存在补偿器的传动效率还不够稳定、负荷容量有一定的限制以及维修困难较大等问题，影响了接触网性能的提高。

防范措施如下，选择改善电力锚段的结构，在其两端加上新一代的滑轮补偿器，这样接触线和承力索在双环杆的作用下就不会发生塌网问题。或者在拉伸电力接触线时制作锚角钢工具，让补偿绳固定在中心区域，减少摩擦，更大限度地发挥出补偿作用[10]。此外，由于某一些线路的轨道交通会在地面出现，因此可以利用这一段距离采取滑轮的形式使得补偿装置的承载力在可承载范围之内，延长使用寿命，提高接触网的使用性能。

4 结 论

作为现代交通运输网络的重要组成部分，城市轨道交通对于保障现代化城市的稳定发展具有举足轻重的作用。其中，作为城市轨道交通供电重要设施的接触网可以缓解城市轨道交通供电压力，需要相关单位及工作人员对此予以高度重视，及时发现存在的问题并认真加以解决。同时也要积极采取有效措施防止故障问题的发生，以确保城市轨道交通更好地满足现代交通需求。