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摘要：近年来，我国的经济不断发展，交通基础设施建设取得了长足发展，城市轨道交通在实践中不断探索融合，逐步从以城市轨道为主的单一模式向多层次轨道交通系统转变，通达性进一步提高，城市轨道的交通的快速发展使得地铁列车的平稳运行受到了更大的重视。在地铁列车的供电系统中，一般是由牵引力来为列车提供电能的接口环节，接触网也是一套独特的供电设备，在列车的供电系统运行中所受到的影响因素是极多的，不但包括轨线铺设的线路、工作的环境、建设条件的影响，还会受到列车自身运营组织和电弓的影响。
本文通过对列车供电系统中的常见问题进行分析，期望能够进一步提升列车供电系统中接触网的技术性能，为城市轨道交通创造了机遇和条件，强化对城市轨道交通系统地规划引导，加强统筹，多措并举，加快构建内外联通的综合交通运输体系，提升我国航空枢纽国际竞争力，不断满足广大人民群众安全、便捷、舒适的出行需要。
关键词：城市轨道，交通供电，接触网技术，常见故障，分析研究
一、城市轨道交通供电系统中接触网络技术概述
接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设地向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。如图一所示。
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图一 接触网构成示意图
接触网系统形式较为独特，能够有效地促进供电系统的平稳运行。我国众多的大中城市当中，在发展城市轨道交通时，都采取了接触网技术，并且积累了一定的经验。综合我国不同城市的接触网使用情况看，接触网分为架空柔性接触网、架空刚性接触网以及接触轨类接触网三类，这三种接触网都在我国的城市轨道交通，特别是地铁的发展中都起到着极为重要的作用。
接触网能够比较有效地提升城市轨道交通供电系统运行的平稳性，但是在运行的过程中容易受到各种因素的影响，举例来说，一旦接触网的工作条件变得恶劣，就容易引发弓网事故。其原理是由于机电车的高速运行中，接触悬挂沿跨具的弹性不够均匀所导致的电弓受到惯性以及空气动力的影响而使电弓在垂直的方向上产生振动来改变接触网的运行状态。其次，由于接触网的安装架使用无备用设备进行连接，所以在设备损坏时不能进行更换从而会导致机车运行中断。
刚性接触网在隧道内的原理图如图二所示。
刚性接触网电力系统的运行中，可以最大限度的满足离线时间、电压电流、受电弓受流电流和传输功率的最大要求，且在运行的过程当中刚性汇流排和接触线无轴向力不存在断排和断线的可能性，所以可以有效地避免供电系统受到电弓故障而引起的融烧、钻弓和磨耗不均匀的情况。
刚性接触网出现故障时通常都是点故障。由于刚性接触网没有弹性，所以比较适用于隧道内安装，在刚性接触网的施工中结构紧密且没有断线隐患的发生，所以所用的施工成本较低，施工难度相较于柔性接触网较高，对安装精度的要求也较高［1］。
二、城市交通供电系统中刚性和柔性接触网技术性能对比分析
在我国的城市轨道交通运行系统当中，多数采用柔性接触网和刚性接触网。它们有着各自所特有的优越性，但同时也都存在着一定的弊端。要使得接触网能够充分地发挥自身的作用以及作用。在进行柔性和刚性接触网的选择时，就应该根据综合路线的条件以及便利性和运维等因素进行考虑。
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图二 刚性接触网在隧道内的原理图
（一）悬挂结构合理性对比
全补偿简单链型悬挂是由接触线和承力索组成的，在使用中这两者还需要较大的恒定张力，在全补偿简单链型的悬挂时为了适应地铁电流大的需求，一般还需要悬挂三到四根辅助馈电线。如果在这一过程中采用刚性悬挂的方式，那么只需要有汇流排和一根接触线即可，不需要其他的电线进行辅助，这种结构还较为紧凑简单，如果用柔性悬挂对全补偿简单链型悬挂承力索、中接触线和张力架设，那么需要在所要悬挂的区域内采用重力式的棘轮补偿装置下锚进行安装，且还需要在马蹄形隧道和圆形隧道内预留下锚装置的安装空间，这种安装不但对土建工程的施工影响大，其还要保障一定的条件进行施工，而刚性悬挂张力，在锚段处也不需要重力式补偿装置下锚，施工结构简单。
图三为复链形接触悬挂示意图，其中1为承力索，2为辅助索，3为吊弦，4为接触导线。
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图三 复链形接触悬挂示意图
（二）交叉渡线及渡线处布置
在隧道内进行交叉渡线以及渡线处进行布置时，柔性悬挂线网的布置较为复杂，在线路道岔处附近进行布置渡线接触网小锚段，应该在其一端采用无补偿装置一端采用重力式补偿装置，在采用重力式补偿装置时，由于占用的空间较大，所以需要通过土建开暗挖。而刚性悬挂在路线进行布置时，只需要油门锚段关节进行过渡即可，不用任何补偿装置，所以相较于柔性接触网施工较为简便［2］。
刚性接触网和柔性接触网对比分析表如图四所示。
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图四 刚性接触网和柔性接触网对比分析表
三、刚性接触网常见故障和改进措施分析研究
（一）电化学腐蚀
城市交通轨道所运行的隧道环境是极为复杂的，在隧道的内部不可避免地会存在漏水、潮湿等现象，列车在隧道的运行过程中刚性接触网汇流排底部嵌口出夹持接触线，如果隧道内的污水与接触网相触碰，就会造成接触线和汇流排发生腐蚀的情况，在对这类问题进行解决时，一是可以通过物理隔绝的方法来对汇流排设置保护措施进行解决；二是可以通过选择抗腐蚀性的材料镀在接触线和汇流排的表面上，以此来减小接触线和汇流排所受到的腐蚀［3］。
（二）受电弓和接触线磨耗
在城市交通轨道的运行中，列车电弓一般是通过接触网进行供电取流，在列车长时间的行驶中弓网受到的动态变化过大，就会产生磨耗的情况，如果锚段关节的接口不平也会导致轨道振动的加大，要改善这种情况的发生，就应该在进行设计时，对拉出值分布进行计算，并严格地要求施工的工艺，这种方式主要是通过改善弓网受到电流流量的情况来对弓网之间的磨耗进行降低。
四、柔性接触网常见故障和改进措施分析研究
（一）空间尺寸问题
柔性接触网由于自身的结构较为复杂，所以，要用到的零部件是较多的，对基础线的抗拉强度的要求也更高，在进行柔性接触网悬挂时，经常会出现悬挂装置钻弓、变形和技弓的状况，为了有效地提升柔性接触网悬挂的合理性和避免故障的出现，就应该提升悬挂的支撑结构，在进行柔性悬挂时，可以用防滑纹路的垫片进行安装，并紧固双螺母，这样才能够有效地对螺栓脱落的概率进行降低［4］。
柔性接触网常见故障当中空间结构尺寸故障的应对措施主要有加强运行中参数检测。在日常运行检修中，要严格按照巡视周期以及测量周期对接触网状态做好监测，主要针对接触网的锚段关节、线岔、分相以及分段等关键设备，掌握技术参数的变化情况，保证故障现象及时发现及时处理。还要严格验收程序。在施工的验收阶段，首先要做好接触网设备参数的测量，并做好不同部位螺栓紧固力矩的检查，避免出现质量不合格就应用的情况。对于不能满足列车运行条件的接触网部件以及区域，如分相抬高受限区域等，需要进行适当的技术改造。
（二）分段绝缘器
通过对柔性接触网的使用发现，柔性接触网的分段绝缘运行常常会出现局部腐蚀和调试不良的情况，分段绝缘器的作用主要为供电网提供供电分隔，出现磨耗和拉弧的现象原因一般是因为接触线连接线夹和底部的导滑板不在同一个平面上，这样就会形成硬点，最终产生磨耗。其次，如果分段绝缘器长期露天工作，经过长期的使用不但表面会有一定的沉积物，还有可能发生材质老化的问题，为了有效地解决这类问题的发生，首先应该对分段绝缘器出厂加大验收的力度，先保障设备的质量，再提升设备安装技术，在进行安装时，注意要对分段绝缘器进行清理，防止杂物影响连接的质量。
（三）刚柔过渡方式
在刚性和柔性接触网过渡连接的地方成为刚柔过渡处，这一部分的结构较为复杂，由于是刚柔渐变的阶段，所以对过渡区有着一定的影响，在刚柔过渡时如果刚柔渐变不够平顺，那么就有可能导致弓网磨耗异常和出现拉弧的现象。为了有效地避免这一问题的出现可以采用贯通式的刚柔过渡，这样不但能够降低接触线的振动，在进行调整时也具有一定的便利性［5］。
柔性接触网刚柔过渡主要有两种方式，即切槽贯通式刚柔过渡和关节式刚柔过渡。切槽贯通式当中，柔性悬挂的接触线嵌入切槽式汇流排后在隧道内进行下锚。在架空刚性悬挂的开始段，采用带有刚性递次减小的切槽式汇流排，实现刚柔的顺利过渡。关节式过渡当中，关节式刚柔过渡的结构分别安装柔性悬挂和架空刚性悬挂，形成锚段关节，实现刚柔之间的平稳过渡。
切槽贯通式刚柔过渡和关节式刚柔过渡这两种过渡方式在国内城市轨道交通中都有应用，从运行情况来看，采用切槽贯通式过渡方式，过渡更加平稳，受电弓无论是从刚性过渡到柔性，还是从柔性过渡到刚性，受流顺畅，授流质量相对良好。一般刚柔过渡都在隧道洞口，洞口会设置U型槽，由地下转至地面，出洞口后在洞口设置栅格梁或雨棚等上部结构，为接触网悬挂提供条件。有的洞口直接敞开，没有悬挂安装条件，一般将刚柔过渡设置在洞口内。
五、结语
接触网是城市轨道交通运行中的一个重要组成部分。要聚焦当前城市轨道交通发展过程当中存在的突出问题，着眼于满足现代出行需要，充分发挥轨道交通的比较优势，科学开展联通工作，提高枢纽城市轨道交通的安全性、便捷性、经济性。接触网与列车电弓的特殊耦合模式决定了接触网不能像其他轨道交通设备一样配置相同的备用设备，这就导致一旦列车出现故障，设备有可能会断电。在城市轨道的接触网中，其刚性和柔性接触网的特性是不同的，在供电系统运行的过程中这两者常常会出现磨耗、电化学腐蚀和螺栓松动以及分段绝缘器工作不良等问题。为了有效地使供电系统运行安全稳定，对供电系统种中的常见问题以及技术的提升进行探讨是非常重要的，要围绕城市轨道交通高时效、集疏运、广覆盖的特点，紧密结合当地情况和轨道交通规划建设情况，充分挖掘轨道交通在综合交通运输体系中的潜力。
参考文献：
［1］邢妍.城市轨道交通供电系统及电力技术分析[J].科技资讯，2019，17（02）：68-70.
［2］牛景露.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[J].科技创新与应用，2019，263（07）：149-150.
［3］李玉萍.城市轨道交通牵引供电直流系统的运行和常见故障分析[J].低碳世界，2014（10）：243-244，245.
［4］杨宇栋.牵引供电系统接触网常见故障与解决对策分析[J].文摘版：工程技术，2016：90.
［5］王晓博，尚志坚，赵垒.城市轨道交通直流牵引供电系统接触网残压研究[J].城市轨道交通研究，2015（09）：65-69+74.