王志
深圳地铁运营集团有限公司 广东深圳 518040
摘要：经济的发展社会的进步推动了我国综合国力的提升，也带动了交通业的发展，地铁作为当前主要的交通工具之一，以其高速度、高质量、高安全性等特点受到大众一致好评。地铁之所以可以做到高安全性这与支撑其运行的安全可靠供电系统有很大关系。刚性接触网作为地铁供电系统重要一环，自然成为保证地铁运行质量的重要因素。而且，刚性接触网与地铁的接触几率大，地铁在长期运行中难免会对刚性接触网造成这样或者那样的伤害，进而导致一些常见的刚性接触网发生故障。基于此，本文主要对地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施进行分析，详情如下。
关键词：地铁供电系统；刚性接触网；常见故障；防范措施
引言
到2019年底，我国地铁和轻轨线路总里程已经达到6600km。刚性接触网系统因隧道空间占用小，接触线不需要预紧力，施工和维修费用低等一系列优点，在地铁线路上得到了大量的应用。我国川藏铁路因为桥梁和隧道长度占总线路长度的70%~80%，从节约建造成本的角度，也有可能采用刚性接触网的供电制式。我国地铁刚性接触网近20年的使用经验也发现，这种制式的接触网系统存在受电弓滑板和接触线材料严重磨损的问题。地铁浸金属碳滑板材料的正常使用寿命约为2.5~3万km，严重时磨耗达到16~20mm/万km；铜银合金接触线的使用寿命最短约为3.5~5年。浸金属碳材料是目前地铁、普速铁路和高速铁路使用的耐磨性能最好的一种滑板材料，造价也是最高的一种。滑板和接触线材料的异常磨耗，也意味着列车取流质量的下降，既增加地铁列车的运营成本，也容易损坏列车的电器元件。因此，开展刚性接触网系统载流摩擦磨损性能研究有着积极的意义。
1地铁供电系统中刚性接触网常见故障解析
首先是零件类故障。零件类故障是地铁供电系统刚性接触网常见故障之一，也是刚性接触网发生故障概率较高的故障类别之一。零件类故障主要包括零件脱落、零件松动两种故障类型。1）零件脱落。零件脱落在刚性接触网故障中发生概率较高。地铁在运行中难免会与刚性接触网产生接触，加之分段绝缘漆的高温烧蚀，极易导致垫片、螺栓、滑板等脱落，对刚性接触网正常使用造成影响，造成刚性接触网故障。2）零件松动。零件松动也是刚性接触网经常性故障之一，零件松动主要指在地铁运行过程中，行车密度一旦增加，能量就会产生叠加，而多余的能量需要释放到悬挂系统之中，进而对整个悬挂系统造成不利影响。刚性接触网作为悬挂系统的重要组成部分，这股能量极易导致悬挂系统中间接头位置螺纹出现滑牙现象，进而对刚性接触网的正常使用造成不利影响。其次是受电弓故障。受电弓故障主要是由于受电弓出现磨损造成的。刚性接触网受到相关汇流排与接触网悬挂位置的影响，使得受电弓与接触线难免会发生接触，而其中经常受到集中冲击力的受电弓，会出现磨损等情况，进而影响整个刚性接触网的正常使用。例如，凹槽滑板部位接触线发生异变，出现卡线或者拉线的情况，就会增加受电弓与接触线接触的可能性，增强受电弓受力程度，导致受电弓出现磨损，影响刚性接触网的正常使用。
2地铁供电系统中刚性接触网的防范措施
2.1一种高效刚性接触线结构光光条提取方法
首先是基本方法。
基于激光扫描方法实现的几何参数测量，主要通过在列车车顶安装高速工业数字相机，以一定倾斜角度朝上拍摄采集激光光条在接触网导线区域的成像图像，然后通过图像视觉处理方法定位接触网导线在图像中的位置，进而计算导线相对于相机的高度与横向位移，最后根据相机安装车顶的位置关系，实现接触网导高与拉出值等几何参数的测量。其次是形状判别分析。基于结构光成像的刚性接触网图像中，导线将会在拉出值方向（进行往复运动，在拉出值较大位置处，将造成成像形状轮廓断裂，且成像图像中会存在其他噪声干扰。因此，引入轻量级的几何形状识别，以便更准确地提取导线，去除噪声干扰。考虑有时设备软件要求的实时性比较高，抛弃复杂度较高的特征点提取、匹配等算法，可以采用 Hausdorff Distance判别来进行几何形状的识别。
2.2交通架空刚性接触网系统技术方案与施工工艺
（1）系统技术方案。①跨距。接触网跨距的取值必须以拟建区域的工程地质条件为基础，综合考虑区间车辆的运行最大速度、汇流排材质、悬挂点高度、悬挂装置、车辆受电弓及其间距等因素，通过仿真模拟计算后确定跨距数值。该线设计小曲线处进行了相应缩短，同时跨距标准为＜8m，且相邻跨距比为1.25∶1。在各关节附近，设置数个过渡跨以提高刚性接触网弹性均匀程度，要求相邻跨距变比值在0.9～1.1。②拉出值。刚性接触网的拉出值布置应避免在悬挂点处汇流排出现损伤性折弯，结合受电弓工作范围、摆动量、安装空间等内容，确保接触线的横向变化率≥3%。刚柔过渡、锚段关节、分段绝缘器两侧拉出值应一致，以保证各设备处于良好的受力状态。该线设计的汇流排及接触线走向按“之”形布置，以均匀承受电弓碳滑板磨耗。刚性悬挂一般锚段拉出值为±220mm，绝缘关节处、分相关节处，为保证绝缘间隙，拉出值加大为±300mm。③机械分段。刚性接触网机械分段（非绝缘锚段关节）采用平行交错式锚段关节形式，关节处控制点拉出值一般为±200mm，关节处汇流排按整体锚段布置走向设置一定斜度。④电分段。接触网电分段（绝缘锚段关节）与刚性接触网机械分段一致，均采用平行交错式锚段关节形式，为保证绝缘间隙，关节处控制点拉出值一般为±300mm。⑤电分相。电分相位置应满足车辆运行、供电线径路及信号机布点等要求，需要对行车进行计算。电分需要采用带有中性段的绝缘锚段方式。该线设计的电分相采用两个绝缘关节加中性段构成的关节式电分相。⑥刚柔过渡。柔性接触网与刚性接触网之间设置刚柔过渡段，机车受电弓采用刚柔过渡方式，通过通道实现双向平稳过渡。刚柔过渡元件安装时，两端刚柔悬挂点的接触线高度应相等，拉出值应成直线排列，以保证刚柔过渡元件接触线的平稳过渡。贯通式刚柔过渡段由刚性开槽母线、柔性接触网过渡段和终端锚固装置组成。
2.3加强受电弓故障监测与防治
1）选择高品质的受电弓零部件相关人员要选择更高品质受电弓的零部件，从根本上提升受电弓抗磨损能力，确保受电弓的正常使用。在受电弓选择上可以根据地铁工程的实际情况，具体测算受电弓各项参数，尽可能使得受电弓可以满足地铁发展需求。2）加强凹槽与滑板等部位检测相关人员要定期对凹槽与滑板等部位进行检测，避免其出现拉线或者卡线异常，降低受电弓与接触线接触的可能性，降低受电弓磨损可能性，提升刚性接触网整体质量。
结语
总而言之，地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施有很多，相关人员在选择上可以结合实际情况，避免错误选择影响刚性接触网的正常使用。一般相关人员可以从完善零件类故障防范机制、完善接触线类故障防范机制、加强受电弓故障监测与防治等方面全面提升刚性接触网质量，为地铁安全运行提供保障。
参考文献
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[2]钟人正.地铁供电系统中刚性接触网常见故障和防范措施解析[J].工程建设与设计，2018（14）：72-73.