探析城市軌道交通供電系統(tǒng)中接觸網(wǎng)技術(shù)性能和常見(jiàn)故障

石磊

（城市軌道交通建設(shè)管理有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

如今城市軌道交通運(yùn)輸業(yè)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了源源不斷的動(dòng)力。在各大城市當(dāng)中的輕軌、地鐵等軌道交通安全受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。在軌道交通當(dāng)中，供電系統(tǒng)是其中最為重要的部分，而接觸網(wǎng)又是供電系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，該設(shè)施是軌道列車接受電力輸送的重要環(huán)節(jié)接口，并且接觸網(wǎng)也是全軌道路段鋪設(shè)。因此，接觸網(wǎng)的可靠性關(guān)乎著城市的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。但就目前很多城市的軌道交通運(yùn)行狀態(tài)來(lái)看，接觸網(wǎng)由于所處的環(huán)境和條件也是出現(xiàn)故障最為頻繁的一處，該處出現(xiàn)故障會(huì)給城市軌道交通帶來(lái)嚴(yán)重的影響。并且再軌道交通當(dāng)中，由于接觸網(wǎng)與列車的特殊接觸模式，導(dǎo)致了接觸網(wǎng)無(wú)法像其他設(shè)備一樣準(zhǔn)備一套備件。因此，如何提高接觸網(wǎng)的安全性和可靠性對(duì)于相關(guān)部門和企業(yè)是最為重要的研究課題[1]。

1 柔性接觸網(wǎng)和剛性接觸網(wǎng)相關(guān)對(duì)比

電力系統(tǒng)是城市軌道交通運(yùn)行的動(dòng)力源泉。并且電力系統(tǒng)在其中主要有三種接觸形式為列車供電，分別是軌道接觸式、接觸網(wǎng)、一級(jí)跨軌道接觸式。就目前我國(guó)大多數(shù)城市的軌道交通建設(shè)電力系統(tǒng)而言，供電接觸方式主要是以接觸網(wǎng)的形式供電。該種方式根據(jù)相關(guān)性能可以將其分為剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)為電力有軌列車供電。這兩種供電接觸方式在軌道交通行業(yè)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

就電力系統(tǒng)供電接觸網(wǎng)而言，柔性接觸網(wǎng)下錨方式有種形式，其中棘輪、彈簧補(bǔ)償一級(jí)滑輪的下錨方式最為常用。柔性接觸網(wǎng)相較于剛性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較煩躁，其中所需要大量零部件。而且在抗拉扯力方面，該種方式的接觸線要求的強(qiáng)度也是較高的。如果在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)斷線現(xiàn)象，將會(huì)對(duì)城市軌道交通運(yùn)行造成嚴(yán)重不良的影響[2]。

2 測(cè)量供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)的具體方式

2.1 靜態(tài)測(cè)量

靜態(tài)測(cè)量是對(duì)供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)測(cè)量方式中最為常見(jiàn)的一種測(cè)量方式。該種檢測(cè)是對(duì)接觸網(wǎng)中懸掛點(diǎn)在靜止?fàn)顟B(tài)下尺寸的測(cè)量，根據(jù)具體的測(cè)量數(shù)據(jù)于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而判斷出實(shí)際與標(biāo)準(zhǔn)之間的差距。靜態(tài)測(cè)量的方式需要在有軌列車停止時(shí)進(jìn)行測(cè)量，相關(guān)測(cè)量人員利用專用設(shè)備對(duì)接觸網(wǎng)中接觸線的抬升高度、禁止高度進(jìn)行測(cè)量，在進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比。

2.2 接觸式檢測(cè)方式

接觸式檢測(cè)要使用結(jié)構(gòu)檢測(cè)裝置、性能檢測(cè)裝置、靈敏檢測(cè)裝置、誤差與線性度檢測(cè)裝置，將這四個(gè)裝置分別安裝到受電弓的四個(gè)測(cè)角部位。在接觸網(wǎng)和受電弓受流運(yùn)行中，作用在受電弓的頂部位置，這樣受電弓、接觸線之間的壓力會(huì)產(chǎn)生相互作用，形成形變，對(duì)應(yīng)得到弓網(wǎng)兩側(cè)的接觸力[3]。

2.3 激光雷達(dá)掃描法

激光雷達(dá)掃描法作為一種非接觸式檢測(cè)方法，主要是利用了激光反射原理。雷達(dá)激光掃描技術(shù)具有速度快、穿透性強(qiáng)、測(cè)量距離長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。采用計(jì)算機(jī)處理雷達(dá)信號(hào)保證了效率和精度。但是，在列車行駛中，還存在著其他電磁波，可能會(huì)干擾雷達(dá)信號(hào)，在一定程度上會(huì)影響電磁波精度。

2.4 三維圖像測(cè)量法

在實(shí)際應(yīng)用中，接觸網(wǎng)主要是融合了紅外線技術(shù)，可以全天候檢測(cè)接觸線運(yùn)行狀態(tài)。在成本方面，三維圖像測(cè)量方案通過(guò)收集圖像信息、經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理、系統(tǒng)分析，從中獲取多項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，可以取代很多的傳統(tǒng)檢修設(shè)施，減少了裝備投入量，降低了整體檢測(cè)成本和運(yùn)維成本[4]。此外，系統(tǒng)的信息采集和信息處理是兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，在很大程度上提升了計(jì)算精度和效率。隨著計(jì)算機(jī)硬件功能不斷強(qiáng)大，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍也會(huì)更加廣泛。

2.5 動(dòng)態(tài)測(cè)量法

動(dòng)態(tài)檢測(cè)法是在有軌列車行進(jìn)中對(duì)其供電接觸網(wǎng)各種狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)施的監(jiān)測(cè)采集。該種測(cè)量方式不僅需要利用到網(wǎng)規(guī)檢測(cè)車設(shè)備，想要實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的功能還需要利用三角監(jiān)測(cè)技術(shù)。動(dòng)態(tài)測(cè)量的主要目的是對(duì)接觸線與電弓之間的接觸摩擦力進(jìn)行測(cè)量，明確其分布狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)的定量分析，從而能夠提高整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3 剛性接觸網(wǎng)常見(jiàn)故障和維護(hù)措施

3.1 螺栓松動(dòng)

雖說(shuō)剛性接觸網(wǎng)不需要進(jìn)行下錨，但其也需要固定錨。剛性接觸網(wǎng)在懸掛點(diǎn)采用固定錨的方式是通過(guò)化學(xué)錨栓手段，固定錨之后采用螺栓進(jìn)行后續(xù)的加固。根據(jù)多個(gè)城市軌道列車的運(yùn)行故障來(lái)看，由于軌道列車在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)和沖擊，在長(zhǎng)期的不規(guī)則力的作用下，在懸掛點(diǎn)固定錨的螺栓會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)脫落的現(xiàn)象。如果螺栓松動(dòng)將會(huì)對(duì)弓網(wǎng)產(chǎn)生不利的影響，進(jìn)而造成弓網(wǎng)失靈的現(xiàn)象。為了避免這一問(wèn)題的出現(xiàn)，在進(jìn)行螺栓固定的過(guò)程中，采用摩擦防松或是機(jī)械防松的手段來(lái)阻止螺栓的松動(dòng)脫落[5]。

3.2 接觸網(wǎng)和受電弓的磨損

上述所提高的城市軌道列車在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)和沖擊力，該種沖擊波動(dòng)不僅會(huì)對(duì)懸掛點(diǎn)固定錨的螺栓造成影響，對(duì)于電弓網(wǎng)也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。在列車長(zhǎng)期運(yùn)行下，沖擊力長(zhǎng)時(shí)間的作用于電弓網(wǎng)上，會(huì)造成電弓網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損。巨大的磨損量會(huì)使剛性接觸網(wǎng)的關(guān)節(jié)部位出現(xiàn)不均勻、不平整的問(wèn)題。

為了有效地解決這樣的問(wèn)題，在城市軌道交通設(shè)計(jì)之初便需要將拉出值的分布情況進(jìn)行計(jì)算，之后根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行仿真，從而提出優(yōu)化的措施，并且在城市軌道交通的具體施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)施工監(jiān)控，提高施工質(zhì)量。這樣才能夠有效的提高城市軌道弓網(wǎng)的流動(dòng)質(zhì)量，從而減輕弓網(wǎng)在日常運(yùn)行過(guò)程中的磨損[6]。

3.3 電化學(xué)腐蝕

現(xiàn)如今，我國(guó)各大城市的軌道交通管理部門主要是采取物理隔絕的方式來(lái)解決該問(wèn)題的出現(xiàn)。主要方式是在剛性接觸網(wǎng)上方安裝防水保護(hù)罩，以物理的形式隔絕水流，從而避免水流對(duì)于接觸網(wǎng)的影響。除此之外，化學(xué)法也可以解決高中問(wèn)題，采用該種手段便是通過(guò)對(duì)抗腐蝕、抗水浸的材料對(duì)接觸線進(jìn)行包裹，或者對(duì)于剛性接觸網(wǎng)中的接觸線進(jìn)行鍍錫處理，從而避免接觸線出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象。

4 柔性接觸網(wǎng)常見(jiàn)故障和維護(hù)措施

4.1 空間尺寸

相比較剛性接觸網(wǎng)而言，柔性接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，其中含有大量的零部件。因此在進(jìn)行柔性接觸網(wǎng)的建設(shè)是需要空間的建設(shè)量較大。在進(jìn)行柔性接觸網(wǎng)安裝的施工時(shí)，首先需要考慮安裝空間是否足夠。在安裝前，首先要對(duì)具體的施工環(huán)境進(jìn)行勘察，從而在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行仿真模擬，進(jìn)而提出優(yōu)化方案。之后通過(guò)有效手段對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，從而能夠防止接觸網(wǎng)中的電弓網(wǎng)出現(xiàn)受力變形等問(wèn)題[7]。

4.2 過(guò)渡方式

一般在城市軌道交通供電系統(tǒng)方面，接觸網(wǎng)是采用剛性接觸網(wǎng)、柔性接觸網(wǎng)相結(jié)合的方式來(lái)對(duì)列車進(jìn)行供電。但在實(shí)際情況來(lái)看，剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸點(diǎn)處往往結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且在該點(diǎn)容易出現(xiàn)剛?cè)釓椥詽u變得情況，這種情況的出現(xiàn)大大的提高了供電網(wǎng)出現(xiàn)故障的概率。

目前，在我國(guó)大多數(shù)城市軌道交通的電力系統(tǒng)當(dāng)中，貫通式接觸點(diǎn)的鏈接較為普遍，該種鏈接方式不僅施工方便，而且結(jié)構(gòu)較其他方式簡(jiǎn)單，對(duì)于軌道交通的安全性和可靠性有些有利的影響。

4.3 分段絕緣器

就目前我國(guó)城市軌道交通電力系統(tǒng)柔性接觸網(wǎng)分段絕緣器的情況來(lái)看，該種設(shè)施容易出現(xiàn)局部局部腐蝕的情況，這種情況可能引發(fā)分段絕緣器出現(xiàn)不良狀態(tài)的情況。除此之外，分段絕緣器由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其重量也比較大。如若導(dǎo)滑板處的連接線與分段絕緣器處的連接線不在同一個(gè)平面內(nèi)，便會(huì)出現(xiàn)硬度較大的凸點(diǎn)，從而嚴(yán)重的磨損分段絕緣器，并且該種問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)拉弧的現(xiàn)象。除此之外，分段式絕緣器在日常的運(yùn)行過(guò)程中在日光暴曬和風(fēng)吹雨淋的影響下，其外表材質(zhì)容易出現(xiàn)老化破損現(xiàn)象，再加上外表層污垢沉積，便會(huì)使絕緣器內(nèi)部出現(xiàn)腐蝕的情況，最終導(dǎo)致絕緣器內(nèi)部擊穿無(wú)法使用[8]。對(duì)于這樣的問(wèn)題而言，相關(guān)人員在分段式絕緣器采購(gòu)之初便需要對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，從而能夠保障該設(shè)備的完整性和可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展在社會(huì)的進(jìn)步當(dāng)中起到了重要的作用。在我國(guó)各大城市當(dāng)中，軌道交通是城市人民重要的出行方式，該種交通運(yùn)行的安全性和可靠性關(guān)乎著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。電力系統(tǒng)作為軌道交通的動(dòng)力源，其接觸網(wǎng)的可靠性對(duì)軌道交通的運(yùn)行有著重要的作用。對(duì)此，本文對(duì)剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)的性能進(jìn)行對(duì)比研究，根據(jù)相關(guān)特性分析其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。并且針對(duì)現(xiàn)如今城市軌道交通供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)中常常出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，提出一系列改進(jìn)優(yōu)化措施，從而提高接觸網(wǎng)的運(yùn)行安全性和可靠性，這不僅能夠?qū)τ谲壍澜煌ㄐ袠I(yè)的發(fā)展有著重要的意義，還能夠提高城市軌道交通的安全性而推進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步。