城市轨道交通牵引供电接触网可靠性路径研究

城市轨道交通牵引供电接触网可靠性路径研究
摘要：随着科技的飞速发展，交通行业也在逐渐壮大起来，我国各大一、二线
城市都开始纷纷修建轻轨、地铁、动车组等线路，在便捷了市民交通出行的同时，却给城市轨道交通供电系统带来了不小的压力。

各国交通专业的学者，纷纷将注
意力集中到牵引供电系统的设计和创新上，这一系统中较为常见的有直流式和交
流式，以及双制式。

这些供电系统旨在当车流量处于高峰期时可以对线路进行持续、高效、稳定的供电。

所以对于车流、人流量较大的城市，对其牵引供电接触
网可靠性的研究，就显得格外有意义。

本文对城市轨道交通牵引供电接触网可靠
性路径进行分析研究。

关键词：城市轨道交通；牵引供电；接触网；可靠性；路径
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。

1 城市轨道交通供电接触网的类型
电气化铁道的牵引供电系统是由牵引变电所、牵引网（馈电线、接触网、钢
轨和回流线组成）、电力机车等组成。

第三轨式接触网可以用于地铁与封闭的城
市铁路和轻轨，架空式接触网不光可以用于地铁与封闭的城市铁路和轻轨，还可
用于铁路干线、城市地面和工矿电机车电力牵引线路。

为了保证对电动车组良好
的供电，接触网应顺直平滑，高度一致，在高速行车中能始终保持正常稳定的接
触授流。

另外，接触网应具有足够的耐磨性与良好的导电性，寿命尽量长，并力
求结构简单，易于施工与维修。

下面对两种接触网类型简单介绍一下。

1.1 架空式接触网
架空式接触网的悬挂类型一般可以分为三种，简单悬挂、链形悬挂和刚性悬挂。

这三种悬挂方式的电线粗细、条数、张力都是不一样的。

架空式悬挂方式，
要根据架线区的列车速度、电流容量等输送条件以及架设环境进行综合勘察来决
定要采取什么方式。

1.1.1 链形悬挂接触线通过吊弦悬挂到承力索上的悬挂的方式提供电能。

承力
索悬挂于支柱的支持装置上，接触线通过吊弦悬挂在承力索上，这样就给接触线
增加了悬挂点，调节吊弦可以使整个跨距内接触线对轨面保持一致高度。

由于接
触线是悬挂在承力索上的，因而基本上消除了悬挂点处的硬点，使悬挂线的弹性
在整个跨度内都比较均匀。

链形悬挂有单链形、双链形和多链形悬挂之分。

按线
索相对于线路中心的位置，又可以分为直链形接触、半斜链形接触以及斜链形接
触悬挂三种方式。

1.1.2 刚性接触网悬挂方式是一种区别于传统柔性接触网的供电方式。

由于地
铁隧道供电导线上方空间有限，链形悬挂一般采用冷拉电解铜接触线，使得其结
构简单紧凑，节省隧道净空与投资。

刚性接触网悬挂方式的导电铜线不受张力影响，它具有可靠、耐磨性好等优点。

1.1.3 简单悬挂方式接触网
简单悬挂方式网具有结构简单、支柱低、支持装置承受的负荷较轻等优点，
但是此种方式弹性不均匀。

为改善这不足之处，一般在悬挂点处增加一个倒Y形
的弹性吊索，本措施能够相应改善悬挂点处的弹性与运行状况不佳等问题。

对比以上三种悬挂方式，链形悬挂比简单悬挂性能要好，但结构复杂、投资大、施工维修调整也比较困难。

城市轨道交通一般多采用简单链形悬挂，应用速
度可达100km/h以上。

地铁为了减少隧道净空，可以采用以弹性支座或弓形腕臂
作支持部件的简单弹性悬挂。

1.2 第三轨接触网
第三轨接触网是沿轨道线路敷设的附加接触轨，从电动客车转向架伸出的受
流器通过滑靴与第三轨接触而取得电能的装置。

第三轨接触网分为上接触式、下
接触式与侧面接触式三种方式。

1.2.1 上接触式
第三轨安装在绝缘子组件上，由接触轨、绝缘子、三轨夹板、防护支架、防
护板、端部三轨弯头、防爬器等构件组成。

受流器滑靴从上压向接触轨轨头顶面
受流。

上接触式三轨施工作业简便，可以在轨头上部通过支架安装不同类型的防
护板。

1.2.2 下接触式
下接触式三轨轨头朝下，通过绝缘肩架、橡胶垫、扣板收紧螺栓、支架等安
装在底座上。

下接触式的优点是防护罩从上部通过橡胶垫直接固定在接触轨周围，对人员安全性好，但是这种方式安装结构较复杂，费用较高。

1.2.3 侧面接触式
侧面接触式就是接触轨轨头端面朝向走行轨，集电靴从侧面受流的方式，其
受流器装在转向架下部，接触轨装在轨道梁上。

2 各种型式接触网特点比较
2.1 供电可靠性
接触轨和刚性架空接触网结构简单，故障率低。

接触轨主要零部件只有11种，由钢铝复合轨、膨胀接头、端部弯头等相关部件及绝缘支撑装置组成；刚性接触
网的主要零部件也只有21种，结构简单紧凑，应用可靠。

柔性架空接触网结构复杂、关键设备多，如线岔、分段、锚段关节、补偿装
置等，主要零部件多达69种，所以薄弱环节也多。

一旦某个零部件发生问题，
就会引发接触网故障，甚至发生刮弓、断线等恶性事故。

另外，柔性架空接触网
靠导线张力维持其工作状态，经过多年磨损及电弧烧伤，导线的截面会逐渐减小，其强度也随之降低，在张力及故障电流作用下，极易诱发断线事故，造成地铁停运。

根据媒体的公开资料显示，1982年至1991年香港地铁发生了39起停运事故，其中因柔性架空接触网故障引起的停运事故为14起，占故障总数的35.8%。

每次
故障停运时间在2-7小时，最长的达12小时。

上述数据说明，架空接触网供电的可靠性较差。

一旦发生断线事故，因高空作业也不便于抢修恢复，对运营的影响
巨大。

2.2 人身安全
无论架空式接触网还是第三轨，在国内均有成熟的应用经验，有着完善的安
全规章制度。

架空式接触网带电部件安装高度均在4m以上，不会对轨道维修人
员及发生事故时乘客快速疏散带来影响，安全性最好。

接触轨安装在走行轨旁边，高度离轨平面只有200mm，且部分裸露，在接触轨带电情况下，人员进入轨行区，或发生事故时乘客快速疏散有一定的危险性。

3 城市轨道交通牵引供电接触网可靠性措施
3.1 强化教育，提高队伍素质
队伍素质是制约技术运用、作业水平、提高接触网运行质量的关健因素。

因
此要从加强培训，重点撑握用检修工艺、工法，指导作业；重点学习检修作业的
操作过程加强易发生弓网故障部位的实操技能。

使职工队伍素质上台阶，为预防
事故的发生做好服务。

3.2 加强巡视，确保供电质量
现阶段，消灭弓网故障是接触网运营维护的目标。

目前，深圳地铁基本采取
每季一次运行接触网检测车来对接触网进行全面的质量检测，但是要达到可靠运行，彻底消灭弓网故障，最有效的方法仍旧是加强日常的检修维护。

特别是对关
键部位、问题集中的区域要加强巡视、彻底检修，确保接触网设备质量。

3.3 加大科技投入，提高技术水准
靠汗水换质量，靠监督保安全，是我们工作的一贯算途径，这些从短期看有
效管用，但是从长远看还应必须加大科技投入，从根本上提高技术水准。

结束语：
城市轨道交通发展已有一百多年的历史，它以其显著的优越性得到大力发展。

但是如何有效控制轨道交通牵引供电接触网可靠性，保障运营的安全，仍旧是一
个长期的课题。

以上阐述只是长期在工作中总结出的一些适合检修实际的粗浅看法，难免有不妥之处，恳请同行不吝指正，有待于进一步总结完善。

参考文献：
[1]城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].李群湛.西南交通大学学报.2015（02）
[2]关于地铁车辆牵引供电及控制系统可靠性研究[J].杨宏.住宅与房地产.2015（S1）
[3]浅谈城市轨道交通牵引供电系统的可靠性[J].郁亮.四川水泥.2015（09）。