城市軌道交通供電系統(tǒng)中接觸網(wǎng)技術(shù)性能和常見故障分析

牛景露

摘? 要：對(duì)于城市軌道牽引供電系統(tǒng)，接觸網(wǎng)是一個(gè)重要的組成部分。對(duì)地鐵接觸網(wǎng)而言，剛性和柔性接觸網(wǎng)技術(shù)性能特點(diǎn)不同，二者在運(yùn)營(yíng)過程中常出現(xiàn)螺栓松動(dòng)、電化學(xué)腐蝕、磨耗、空間尺寸、分段絕緣器工作不良等問題。因此，針對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)中接觸網(wǎng)技術(shù)性能和常見故障進(jìn)行了分析，并提出改進(jìn)措施，為接觸網(wǎng)選型和保證電機(jī)車安全平穩(wěn)運(yùn)行提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵;供電系統(tǒng);接觸網(wǎng);故障分析

中圖分類號(hào)：U223.6? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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

隨著城市軌道交通技術(shù)的快速發(fā)展，地鐵列車安全平穩(wěn)運(yùn)行在各地區(qū)倍受重視。接觸網(wǎng)本身是一套形式獨(dú)特的供電設(shè)備，是牽引動(dòng)力供電系統(tǒng)為地鐵列車提供電能的接口環(huán)節(jié)，其沿軌道線路鋪設(shè)，工作環(huán)境涉及到土建條件、列車受電弓、運(yùn)營(yíng)組織模式等多種因素影響[1]。接觸網(wǎng)與列車受電弓的特殊耦合模式?jīng)Q定了接觸網(wǎng)不像其他軌道交通設(shè)備一樣能夠配置相同的備用設(shè)備[2]。因此，這種運(yùn)營(yíng)工作模式?jīng)Q定了接觸網(wǎng)自身的脆弱性，一旦發(fā)生故障，電客車及相關(guān)用電設(shè)備就會(huì)斷電，并對(duì)列車的組織運(yùn)輸造成很大影響。

因此，對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)中接觸網(wǎng)技術(shù)性能和常見故障進(jìn)行分析研究是很有必要的，本文通過對(duì)比分析剛性和柔性接觸網(wǎng)技術(shù)性能，對(duì)接觸網(wǎng)常見故障進(jìn)行了歸納總結(jié)，并給出相應(yīng)預(yù)防和改進(jìn)措施，為接觸網(wǎng)的技術(shù)性能和常見故障分析提供參考。

2 剛性和柔性接觸網(wǎng)技術(shù)性能對(duì)比分析

剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)在城市軌道交通領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，當(dāng)對(duì)兩種不同類型接觸網(wǎng)進(jìn)行選型時(shí)，需結(jié)合線路條件，技術(shù)穩(wěn)定性、運(yùn)維便利性等多方面因素進(jìn)行可行性分析。綜合考慮，在GB 50157《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》、TB 10075《鐵路電力牽引供電隧道內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)剛性和柔性接觸網(wǎng)技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)投資進(jìn)行比較分析[3]（如表1）。

結(jié)合剛性和柔性接觸網(wǎng)對(duì)比分析表，根據(jù)線路條件、土建盾構(gòu)條件、懸掛點(diǎn)安裝空間，剛性接觸網(wǎng)具有安裝空間小，土建費(fèi)用低，懸掛裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件較少，無下錨，維護(hù)便利，抗斷能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠性較高等特點(diǎn)，能夠滿足地鐵運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性、可靠性要求。柔性接觸網(wǎng)具有一次性投資稍少，跨距長(zhǎng)，高速條件下弓網(wǎng)跟隨性好，動(dòng)態(tài)均勻性好，受流效果更好，維護(hù)調(diào)整稍多等特點(diǎn)。

3 剛性和柔性接觸網(wǎng)常見故障和改進(jìn)措施分析研究

3.1 剛性接觸網(wǎng)常見故障及改進(jìn)措施

3.1.1 螺栓松動(dòng)

剛性接觸網(wǎng)懸掛點(diǎn)一般通過化學(xué)錨栓進(jìn)行錨固，懸掛點(diǎn)部分部件通過螺栓緊固，受電弓對(duì)接觸網(wǎng)的壓力一般跟隨列車運(yùn)行會(huì)有相應(yīng)的沖擊及波動(dòng)，由于列車運(yùn)營(yíng)頻繁，沖擊次數(shù)長(zhǎng)年累積，造成螺栓松動(dòng)，影響弓網(wǎng)的正常運(yùn)營(yíng)。針對(duì)螺栓松動(dòng)問題，可采用相應(yīng)解決措施。在螺栓處采用帶防滑紋路的墊片，進(jìn)行雙螺母緊固，有效降低螺栓松動(dòng)幾率。同時(shí)，建立完備的檢修體系，增加對(duì)懸掛點(diǎn)螺栓處檢修維護(hù)，發(fā)現(xiàn)后及時(shí)緊固和更換。

3.1.2 電化學(xué)腐蝕

地鐵隧道內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，隧道頂部易出現(xiàn)污水漏水、潮濕等現(xiàn)象。剛性接觸網(wǎng)中匯流排底部嵌口處夾持接觸線。當(dāng)污水滴落到接觸網(wǎng)上，易造成匯流排與接觸線腐蝕。二者材質(zhì)不同，均帶有電流，易引起電化學(xué)腐蝕，造成定位線夾緊力不足，接觸線脫槽等問題。針對(duì)該問題，可采取兩種解決措施。一種是采取物理隔離措施，在匯流排上方加裝匯流排保護(hù)罩。一種是采取化學(xué)措施，選擇抗腐蝕性強(qiáng)的匯流排和接觸線，并在接觸線表面鍍錫，降低匯流排和接觸線嵌口處發(fā)生電化學(xué)腐蝕的可能性。

3.1.3 受電弓和接觸線磨耗

地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)，列車受電弓通過接觸網(wǎng)進(jìn)行供電取流，弓網(wǎng)之間存在動(dòng)態(tài)變化的接觸力，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，弓網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生磨耗。如果錨段關(guān)節(jié)銜接端口不平整、拉出值布置不均勻、軌道減振區(qū)頻繁出現(xiàn)，可能會(huì)導(dǎo)致弓網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重磨耗[4]。針對(duì)弓網(wǎng)磨耗問題，可采用相應(yīng)解決措施。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)拉出值分布進(jìn)行計(jì)算、弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行仿真優(yōu)化、對(duì)施工工藝嚴(yán)格要求，減少硬點(diǎn)，改善弓網(wǎng)受流質(zhì)量，進(jìn)而降低弓網(wǎng)之間的磨耗。

3.2 柔性接觸網(wǎng)常見故障及改進(jìn)措施

3.2.1 空間尺寸問題

柔性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零部件較多，接觸線抗拉強(qiáng)度要求高，故需要提前結(jié)合土建空間條件對(duì)柔性接觸網(wǎng)懸掛安裝空間進(jìn)行分析，對(duì)懸掛點(diǎn)結(jié)構(gòu)仿真分析，優(yōu)化懸掛點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，避免出現(xiàn)懸掛裝置變形、鉆弓、擠弓等問題，在螺栓處采用帶防滑紋路的墊片，進(jìn)行雙螺母緊固，降低螺栓脫落幾率。并明確出廠驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，定期維護(hù)檢測(cè)，減少安全隱患。

3.2.2 分段絕緣器

根據(jù)柔性接觸網(wǎng)分段絕緣器運(yùn)營(yíng)反饋，分段絕緣器常見故障為調(diào)試狀態(tài)不良、局部腐蝕，分段絕緣器作為接觸網(wǎng)供電分隔的重要設(shè)備，具備一定重量，如果底部的導(dǎo)滑板和接觸線連接線夾不在同一平面，易形成硬點(diǎn)，造成磨耗、拉弧等現(xiàn)象。由于長(zhǎng)期露天工作，易產(chǎn)生材質(zhì)老化，表面沉積污染物，局部腐蝕，導(dǎo)致絕緣部分泄露距離不夠被擊穿。針對(duì)分段絕緣器工作不良問題，可采取措施，加強(qiáng)出廠驗(yàn)收管理，保證設(shè)備完好，安裝時(shí)消除硬點(diǎn)，保證平滑過渡，對(duì)污染物附著部分加強(qiáng)清理，優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)等。

3.2.3 剛?cè)徇^渡方式

剛?cè)徇^渡處于剛性和柔性接觸網(wǎng)過渡連接部位，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛?cè)釓椥詽u變是影響過渡區(qū)段的重要因素，若漸變不平順，易產(chǎn)生弓網(wǎng)磨耗異常、拉弧等現(xiàn)象。貫通式剛?cè)徇^渡能夠在漸變時(shí)降低接觸線振動(dòng)，具有調(diào)整和安裝簡(jiǎn)便、平滑過渡等優(yōu)良特性。

4 結(jié)束語

本文對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)中不同類型接觸網(wǎng)的技術(shù)性能及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，歸納總結(jié)了剛性和柔性接觸網(wǎng)常見故障，針對(duì)供電系統(tǒng)中剛性和柔性接觸網(wǎng)存在的腐蝕、硬點(diǎn)、拉弧、磨耗、螺栓松動(dòng)、空間尺寸、分段絕緣器工作不良等問題進(jìn)行了分析研究。鑒于常規(guī)城市軌道交通剛性和柔性接觸網(wǎng)易產(chǎn)生這些故障，提出了相應(yīng)解決辦法及改善措施。

通過采用結(jié)構(gòu)更合理的懸掛裝置、防松螺栓、防腐部件、優(yōu)化定位線夾、改善錨段關(guān)節(jié)、合理的拉出值布置、貫通式剛?cè)徇^渡、加強(qiáng)維護(hù)管理等措施，能夠改善弓網(wǎng)關(guān)系，降低接觸網(wǎng)故障率。通過提前考慮供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)常見故障，采用技術(shù)改進(jìn)后的接觸網(wǎng)方案，地鐵接觸網(wǎng)可以更好的保證電機(jī)車安全平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2]董昭德，李嵐.接觸網(wǎng)工程與設(shè)計(jì)[M].科學(xué)出版社，2014：12-15.

[3]傅俊武.剛性與柔性接觸網(wǎng)若干功能差異及標(biāo)準(zhǔn)的探論[J].電氣化鐵道，2007（6）.

[4]芮小剛.地鐵接觸網(wǎng)常見故障和問題分析及其應(yīng)對(duì)方法[J].科技信息，2012（2）：350-351.