李亞寧

【摘 要】接觸網(wǎng)是城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分。針對(duì)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)架空柔性接觸網(wǎng)的特點(diǎn)，分析了架空柔性接觸網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，提出了提高城市軌道交通供電系統(tǒng)柔性接觸網(wǎng)可靠性的具體措施。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；柔性接觸網(wǎng)；可靠性

0. 引言

接觸網(wǎng)是城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分。其沿軌道線路架設(shè)，通過(guò)受電弓或集電靴向客車供電。由于城市軌道交通接觸網(wǎng)線路長(zhǎng)，零部件多，工作環(huán)境惡劣，在受電弓和風(fēng)的作用下一直處于動(dòng)態(tài)變化之中。又因其無(wú)備用性，如果故障則將導(dǎo)致中斷行車。因此若要減少城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的故障時(shí)間及故障次數(shù)，必須提高城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)的可靠性。本文主要討論架空柔性接觸網(wǎng)可靠性問(wèn)題。

1. 城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)架空柔性接觸網(wǎng)的組成與特點(diǎn)

架空柔性接觸網(wǎng)由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)等幾部分組成。在隧道中的架空柔性接觸網(wǎng)直接通過(guò)旋轉(zhuǎn)腕臂或彈性支架固定在隧道頂上，沒(méi)有支柱。

（1） 支柱和基礎(chǔ)

基礎(chǔ)承受支柱所傳遞的力矩并傳給土體，是起支持作用的。支柱用以承受接觸懸掛、支持和定位裝置的全部負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。我國(guó)接觸網(wǎng)中主要采用等徑預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱和鋼柱。

（2） 支持裝置

支持裝置是用來(lái)支持和固定接觸懸掛，同時(shí)承受接觸懸掛的重力和水平力。支持裝置可分為腕臂形式和軟橫跨、硬橫跨形式。主要由腕臂、絕緣子、安裝底座以及連接零件組成。

（3） 定位裝置

定位裝置的作用是確定接觸線的水平距離，不脫離受電弓的接觸且使受電弓滑板均勻磨耗。定位裝置主要由定位管、定位環(huán)、定位器、定位線夾以及連接零件組成。

（4） 接觸懸掛

接觸懸掛包括接觸線、承力索、吊弦、電聯(lián)接和補(bǔ)償裝置及連接零件。接觸懸掛通過(guò)支持裝置架設(shè)在支柱上，其作用是將從整流器所獲得的電能輸送給電動(dòng)車組。電動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)，受電弓頂部的滑板緊貼接觸線摩擦滑行得到電能。接觸懸掛根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可以分為簡(jiǎn)單懸掛、鏈型懸掛。

2. 可靠性分析

2.1 可靠性分析方法簡(jiǎn)介

在人們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析的進(jìn)程中，提出了許多有關(guān)可靠性的分析方法，它們的共同的特點(diǎn)就是根據(jù)可靠性分析的結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前基本上都是概率性分析方法，即根據(jù)零部件的故障和修復(fù)的統(tǒng)計(jì)值，計(jì)算系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

常用可靠性分析法有可靠性框圖、故障樹分析法、GO法、蒙特卡羅法（又稱隨機(jī)抽樣方法）等。本文采用故障樹分析法對(duì)架空柔性接觸網(wǎng)可靠性進(jìn)行分析。

2.2 故障樹分析法

故障樹分析法就是將系統(tǒng)可能產(chǎn)生的故障作為對(duì)象，分析導(dǎo)致其發(fā)生的原因，并將它們之間的邏輯關(guān)系用圖形表示出來(lái)。該圖形好像倒置的樹，叫做故障樹。故障樹分析就是根據(jù)故障樹分析系統(tǒng)發(fā)生故障的各種可能途徑和可靠性特性指標(biāo)。用故障樹分析系統(tǒng)可靠性的方法，叫做故障樹分析法。

在故障樹分析法中，把要分析的系統(tǒng)故障事件稱作頂事件，把不能再分解的基本事件稱作底事件，把其它事件稱作中間事件。

分析故障樹時(shí)需要了解系統(tǒng)的邏輯關(guān)系和邏輯門符號(hào)及事件符號(hào)。列舉出的故障樹常用事件和邏輯門的符號(hào)及其含義如表1所示。

采用以上故障樹分析法，根據(jù)上行法計(jì)算得到最小割集，從而得出材質(zhì)不良、腐蝕、電氣燒傷、斷裂、松動(dòng)、彎曲、磨損、絕緣老化、擊穿、輪帶卡滯、吊弦斷裂、破損這些底事件都是一階的，它們都是架空柔性接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。

3.架空柔性接觸網(wǎng)改進(jìn)措施

（1） 故障原因分析

松動(dòng)主要是由于施工質(zhì)量不合格，各部分螺栓、零件等未能按規(guī)定緊固到位，在接觸網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程也能導(dǎo)致零部件的松動(dòng)與斷裂。接觸網(wǎng)工作環(huán)境惡劣，接觸網(wǎng)的各個(gè)部件都承受著大氣的腐蝕，另外接觸線承受著受電弓的摩擦、沖擊，其接觸網(wǎng)材質(zhì)的優(yōu)劣關(guān)系到接觸網(wǎng)供電可靠性。吊弦連接著接觸線和承力索，所以它也承受一部分負(fù)載電流，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，它就會(huì)被燒斷。此外，在受電弓振動(dòng)的作用下吊弦也有可能斷裂。接觸網(wǎng)中的絕緣子未免會(huì)受到污穢的影響，如果清理不及時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致?lián)舸?，有時(shí)候也會(huì)受到雷擊或操作過(guò)電壓，這些都有可能造成絕緣子擊穿。絕緣子受到周圍環(huán)境的影響本身也會(huì)老化，造成接觸網(wǎng)不能正常工作。電連接與接觸線的接觸電阻增加時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致電連接電氣燒傷。

（2） 具體措施

加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)各零部件的檢查，在設(shè)備投入時(shí)要對(duì)各螺栓進(jìn)行平推緊固。在運(yùn)行過(guò)程中要經(jīng)常抽查，對(duì)松動(dòng)的螺栓及時(shí)緊固。采用材質(zhì)優(yōu)良的接觸線、承力索，加強(qiáng)零部件的防腐能力，對(duì)電氣連接部分進(jìn)行逐個(gè)檢查，按照標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行檢修、安裝。加強(qiáng)絕緣子的清掃工作，對(duì)部分污染嚴(yán)重的區(qū)段人為縮短清掃周期。對(duì)污染較嚴(yán)重的地區(qū)采用抗污能力強(qiáng)的硅橡膠絕緣子。加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，以免接觸網(wǎng)零部件的變形導(dǎo)致的刮弓事故。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于松偉，楊興山，韓連祥等.城市軌道交通供電系統(tǒng)[M].成都：西南交通大學(xué)，2008：75-242.

[2] 朱申，謝奕波.接觸網(wǎng)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008：1-88.

[3] 鄭吉.接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性分析淺談[J].鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2011，（5）：57-59.

[4] 劉品.可靠性工程基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2002：122-156.

[5] 丁堅(jiān)勇.城軌供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)可靠性的故障樹分析[J].城市軌道交通研究，2009，（5）：38-42.

[6] 鄭吉.地鐵牽引供電系統(tǒng)可靠性分析[D].成都：西南交通大學(xué)，2009：44-52.