城市轨道交通刚性接触网探索

1、城市轨道交通刚性接触网探索摘要：我国是人口大国，大中型城市的人口密集，随之城市轨道交通的承载压力很大。轨道交通的牵引供电是由变电所直接向电动机车组供应的，直接传输供电而没有备用供电设施，其重要性显而易见。本文将从刚性悬挂接触网的性能、特点、防护进行深入探讨和研究。关键词：刚性；柔性；接触网1引言轨道交通的投资和建设在经济性、技术性和可靠性的选择上成接触网组建的重要先决条件。轨道交通模式、接触网技术和牵引供电电压制式紧密相关，直流制式供电多被用于城市轨道交通。城市轨道交通在全世界各国都被广泛应用，般电压都在DC600-1500V之间。我国GB501572003地铁设计规范中规定我国轨道交通直流电

2、牵引的标准电压等级为DC750和DC1500V。刚性接触网，又称刚性架空悬挂接触网，是不同于接触轨的另一轨道交通手段。按架空接触网悬挂类型分为刚性悬挂和柔性悬挂。下面就谈谈关于刚性接触网的探索和研究。2刚性接触网电力牵引机车在通过车顶的受电弓与接触网的连接向机车输送电能。刚性接触网是越来越被世界各国所重视，在其技术、性能、电能载流量、经济性、稳定性上都有很大的优势。与前期应用的柔性架空接触网相比有四大优势：是，我国所应用的刚性接触网为自主研发，具有很高的国产化程度，除需进口隔离开关和分段绝缘器两个元件外，其他元件、材料都是国产的，经济成本大大降低；二是刚性接触网结构简单、安装方便，优化了接触线

3、张力，不用考虑断线的问题，提供稳定的电力来源稳定；四是可减少隧道净空，刚性接触网的安装在隧道顶部，不需要更多空间，使隧道净空降低，大大减少投资成本。在隧道中的轨道交通适宜应用刚性悬挂接触网，他具有很强的经济效益和社会效益，而且我国自主研发的刚性架空悬挂接触网填补了国内该项领域的空白，基本达到了世界先进水平。隧道内的刚性架空悬挂基本组成和技术参数如下：安全性和稳定性较高；三是刚性接触网的载流面大，可为机车悬挂组成：1X汇流排+1XCTA120+1ZTJ120支持部件：垂直悬挂吊架或水平腕臂结构悬挂跨距：一般为6s8m接触线悬挂高度：4040mm,最低4000mm锚段长度：一般为250s300mm

4、补偿形式：接触线无张力架设，无需补偿装置其典型断面如图1图1隧道内刚性架空悬挂3我国城市轨道交通刚性接触网应用现状图2受电弓磨损情况图我国第一条轨道交通的刚性接触网试验示范段是1999年6月在广州建成的地铁1号线中约135米的“n”型接触网。2003年6月，我国首次全线采用架空刚性悬挂技术的广州地铁2号线正式运营。随着我国城市轨道交通的蓬勃发展，城市轨道交通接触网悬挂方式的选择绝大多数倾向于刚性接触网方式，但从目前刚性悬挂接触网轨道交通的运营状态看，仍然存在一定的问题：一是对受电弓的碳滑条磨耗不均匀；二是接触线局部异常磨损。虽然在设计的时候采用了正弦波方案来解决这两个问题，但只是小有改善却无法

5、根除。受电弓磨损情况如图2所示。4刚性接触网结构简单合理4.1 刚性接触悬挂结构简单、无张力，不需要重力补偿装置，不用顾及受流时的接触线振动、导线抬升和采用柔性悬挂时的空间占用问题。隧道的净空高度可降低50s100mm,不存在通过长大空间实施难度大的问题。但采用柔性悬挂结构则不同，柔性悬挂的接触线、承力索采用张力架设，锚段长度1500mm左右。如果柔性悬挂需要在区间内采用重力式补偿装置瞎猫，那么要在马蹄形和圆形隧道内预留毛装置的安装空间，如此一来，对隧道的土建工程影响非常大，施工困难。4.2 采用锚段关节来过渡折返线、渡线、交叉渡线等位置时，不需要添加任何补偿装置，因刚性接触网结构本身是无张力

6、的，大大节省了隧道空间，而且结构简单。而柔性悬挂接触网的布置较复杂，一般用重力补偿装置和无补偿装置在锚段两端。尤其在采用重力式补偿装置时，占用空间较大，与其他管线、线路干扰很多。4.3 产生的电火花较少。在分段绝缘器上安装密闭开关可以有效减少电火花。通过运行数据显示，即使机车运营时速度达到110/h也没有电火花的产生。5刚性接触网的可靠性刚性接触网的无补偿张力，且无汇流排断裂和接触线断开的情况，因此避免了类似柔性悬挂的烧融、不均匀磨损、钻弓、接触线缺陷、高温软化等断线事故。刚性悬挂中所出的都是点故障，影响范围小，处理简单。柔性悬挂出现故障短时间难以迅速恢复，尤其是在拆卸一个锚段的接触网时施工难

7、度较大。在维修障锚段的时候需要对两端都进行拆卸，每个悬挂点都需要拆卸过程，拆卸不彻底会造成连锁故障，扩大故障范围；刚性悬挂故障时与隧道内其他线路基本不互相干扰，尤其是更换接触线时，由于刚性接触网的点故障特性，可以对接触线一段一段的进行更换，无张力支撑，大大缩短维修工期；刚性悬挂接触网在轻微磨损时车辆仍可以低速继续运行；刚性悬挂接触网可加装防雨罩对接触线进行防雨防水保护，避免接触线腐蚀，导致断线断网的事故发生刚性悬挂接触网的跨距小，移动量小，变形量小，带点部件发生对地短路故障的概率小。的处理。柔性悬挂存在张力，有断线可能，旦发生故障，6刚性悬挂接触网的维护刚性接触网比柔性接触网的优势在于没有轴向

8、张力，不存在断线的可能，这样的接触网结构简单、维护的工作量要小的多。因其结构简单、安装方便、维护简便、节省空间的优点，被称之为免维护接触网，大大降低减少建设成本和未来维护的工作量。在维护刚性接触悬挂时，以“预防为主，修养并重”的原则，其中心工作是确保接触网运行安全，几乎很少维修量。刚性接触网维护的主要工作为：悬挂紧固，优化调整正弦波拉出值和周期；打磨碳滑板，保持光滑外表面，避免出现深槽；采用气囊式电弓增加弓网间弹性。紧固车顶设备、隧道附属设备和过顶缆线，规范人员操作，杜绝违章操作，从技术和管理上制定规范的、有针对性的改善措施，保证机车正常运行。防止外部杂物进入，避免漂浮物、杂物对接触网的缠绕、连接短路，尤其是受电弓被缠绕使故障进步恶化。7结束语综上所述，刚性接触网优点非常明显和突出，通过广州、上海、南京等城市的刚性接触网运营经验，可以充分说明刚性悬挂接触网是一种行之有效的牵引供电方式，值得广泛推广。但仍然存在一定的问题，这需要我们在不断总结经验的同时解决存在的隐患，为城市的轨道交通