广州地铁二号线接触网的特点及其维护检修

摘　　要：广州地铁二号线接触网采用了2种形式的接触网，其中网性接触网是国内首次采用，具有重要意义。在国外地铁界，架空刚性接触网已大量采用，效果很好。架空刚性接触网有很多的特点：整体结构简洁、锚段关节和线岔安装调试方便、网两端无需设置下锚张力补偿装置、没有断线之忧、施工安装和维护检修精度要求高等等，另外架空刚性接触网能很好地满足低净空隧道要求，适用于地下铁道。架空刚性接触网的运行维护检修缺少资料和经验，只能通过实践摸索和积累。笔者针对广州地铁二号线接触网的实际情况，并参考了少量国外资料，对架空刚性接触网的特点和维护与检修进行了粗浅探讨。

关键词：广州地铁二号线 接触网 特点 维护与检修

1. 前言
广州地铁二号线东起琶洲，北至江夏，全长23.265km，地下线路采用架空式刚性接触接触网，地面线路采用传统的柔性接触网，其中架空式刚性接触接触网是国内首条采用架空式刚性接触网技术的刚性接触网。在国外地铁界，如法国、瑞士、西班牙、日本和韩国等国家，架空刚性接触网已得到广泛应用（详情见附表3：架空刚性接触网在国外地铁的应用情况统计表），且效果良好。
架空刚性接触网主要有两种代表型式，即以日本为代表的“t”型结构(见图1)和以法国、瑞士等国为代表的“π”型结构(见图2)。目前，全世界地铁“t”型结构采用了约300km，“π”型结构采用了约150km。这两种型式的架空刚性接触网，“π”型在汇流排的刚度性能、接触线的固定方式、施工及维护检修和成本等方面具有一定的优势，“π”型较“t”型更为合理。因此，广州地铁二号线的刚性接触网采用了架空式“π”型结构。柔性接触网采用了2种形式：地面正线及出入库线、试车线采用双接触线式全补偿简单链型悬挂；车辆段采用单边补偿式简单悬挂。
架空刚性接触网，无论是结构形式，还是维护和维护检修方面，与柔性接触网都有很大的不同，尤其是在维护和检修方面，国内尚无现存的资料，更没有经验可借鉴。笔者有幸参与和经历了国内架空刚性接触网的研究开发过程，从1999年4月份在广州地铁一号线架设的架空刚性接触网示范段和试验段开始，一直到国内首条架空刚接触网，即广州地铁二号线建成。在这过程中，笔者翻阅了大量的资料，并在实践中，积累了较为丰富的经验，对架空刚性网式接触网的特点和维护检修有了一定的研究。本文针对广州地铁二号线接触网的情况，重点谈谈“π”型结构形式的架空刚性接触网的特点和维护检修工作，至于柔性接触网与国内普遍使用的接触网没有什么特别的地方，在此就不重复了。

2. 广州地铁二号线刚性接触网特点
架空刚性接触网一般采用具有相应刚度的导电轨或具有相应刚度的汇流排与接触线组成。广州地铁二号线刚性接触网由“π”型汇流排、接触导线、绝缘子以及网定位装置等组成(见图2 ，图中只画了汇流排和接触线)，与柔性接触网有较大差异(见表1)和明显特点。

表1　架空刚性接触网与柔性接触网的技术比较表

2.1 与柔网相比的最大差异是，架空刚性接触网不设对网进行轴向加力的补偿装置，从而避免了断线事故，接触导线允许磨耗量也比柔性网大得多。
架空刚性接触网主要由架空刚性汇流排和接触导线及其支持网装置组成。汇流排是一根刚度较大的断面成“π”型的铝材质导电体，通过定位网装置，架设于轨道的上方，接触导线被安放在汇流排的夹线槽中，接触导线被汇流排自然地夹紧，网两端不设张力补偿装置，汇流排和接触导线的轴向没有补偿张力。
接触网无补偿张力，又不存在汇流排和接触线断线的可能，从而避免了柔性网的钻弓、烧融、不均匀磨耗、高温软化、线材缺陷以及弓网故障等各种原因造成的断线事故。由于这样的特点，刚性网的故障一般是点故障，而柔性网的故障，尤其是断线故障范围一般为半个锚段甚至整个锚段，所以刚性故障范围很小。另外，由于接触导线不受轴向张力，不存在断线之忧，接触导线的允许磨耗截面是柔性网的2倍，理论上允许磨耗到接近或达到汇流排的位置。
2.2 弓网之间是刚性接触，接触压力均匀，接触导线磨耗均匀。
由于网是刚性网，网本身不存在负荷集中点和硬点，所以网与受电弓接触时，网的抬升量很小，弓网之间的接触压力变化量很小，弓网间接触良好，不存在离线拉弧现象，接触导线的磨耗均匀。
2.3 架空刚性接触网锚段和跨距较小，跨距与速度关系密切，其“z”字值没有明显的拐点。
“π”型汇流排一般制成10m和12m长一根，锚段架设长度一般不超过250m，整个网布置成正弦曲线，即2个锚段构成一个完整周期的正弦波。其“z”字值不象柔网有明显的转折点，其拉出值呈周期变化规律，最大拉出值一般不超过200mm。
刚性接触网的跨距较小，且与速度关系密切。pac110型汇流排速度与跨距的关系如表2。

表2　pac110型汇流排速度与跨距的关系

2.4 锚段关节、线岔结构简单，容易实现电分段功能。
架空刚性接触网的锚段关节采用两段接触网相互侧向平行错开，平行段的长度为4m，端部向上弯曲70mm左右，两网的水平距离根据需要定，一般非绝缘关节为200mm，绝缘关节为250mm，见图3。
线岔采用无交叉线岔结构，正线接触网不中断，侧线单独一根，与正线接触网侧向错开，其水平间距一般为200mm，侧线网端部向上弯曲70mm左右，见图4。

架空刚性接触网的电分段有两种结构：绝缘锚段关节式与分段绝缘器式。柔性网，在侧线或渡线上只能采用分段绝缘器来实现电分段，而架空刚性网可以采用绝缘锚段关节代替分段绝缘器来实现电分段，这样接触网就变得简洁了，同时还可以节省投资、维护检修工作也变得较简单。

2.5 精度要求高,与轨道的关系密切。
架空刚性接触网接触线高度误差为5mm，锚段关节和线岔处两网的高差为0~1mm，且两网的中心线要与受电弓的中心重合(如图3和图4 所示)。

在曲线地段，为了保证接触线不出现偏磨现象，汇流排横断面的中心线要与轨面垂直。这几个参数与轨道参数关系密切，轨道的超高略加改变，或起拨道床时，对接触线的高度及接触线的偏磨都将产生影响，尤其对锚段关节和线岔处两接触线的高差影响大，如不及时跟随调整，可能发生打弓拉弧现象，严重的情况下，会使接触线和受电弓受到损伤。
2.6 结构高度小，能很好地满足低净空隧道的要求。
架空刚性接触网相对于柔性而言，可以不考虑受流时导线的抬升、接触线的振动以及链型网结构高度占用的空间，因而所用净空相差至少100mm~150mm左右。另外，在锚段关节和线岔处，柔性接触网需要设置重力式下锚补偿装置，占用空间大，而架空刚性接触网在锚段关节和线岔处，尤其是复式道岔处，无需设置下锚补偿装置，安装简单，不需要隧道额外增加空间。所以架空刚性接触网能够很好地满足低净空隧道要求，一般适用地铁。
2.7 维护检修、事故处理简单。
架空刚性接触网结构简单，零部件较少，各零部件的连接牢靠，事故几率低，无论是日常维护检修，还是事故抢修、接触导线更换，架空刚性接触网的工作量比柔接触网要少得多（具体见本文以下部分）。

3　广州地铁二号线刚性接触网的维护检修
架空刚性接网的维护检修工作，国内没有资料可以利用，也没有运行与维护检修方面的经验，在国内还是一门新的课题。笔者从事广州地铁一号线刚性接触网示范段及试验段运行与维护检修工作3年多，以及广州地铁二号线首期段半年多的运行与维护检修工作，从运行检修的实践出发，并翻阅了一些国外资料，结合笔者的体会，谈谈如何进行架空刚性接触网维护与检修工作，供同行们参考。
3.1 维护检修原则
架空刚性接触网的维护检修实施“预防为主，修养并重”的原则进行，其中心工作是确保接触网运行安全。由于没有架空刚性接触网维护检修方面的资料和经验，还处在摸索和积累阶段，广州地铁二号线刚性网，目前采用周期性（定期）维护检修为主，即预先制定各项目的维护检修周期，按照维护检修周期进行日常维护检修。等到基本掌握了刚性接触网的运行检修规律，检测手段（机具）具备后，逐步由周期修过渡到状态修。
3.2 维护检修重点
架空刚性接触网的主要（重点）维护检修工作是围绕紧固件来进行，即每年对螺栓按要求进行紧固。以下是维护检修的重点工作内容：
3.2.1 接触导线
检查接触导线是否存在偏磨及磨耗是否正常情况，尤其要注意锚段节和线岔两网转换处接触导线的磨耗是否正常；检查铜接触导线与铝汇流排的相对滑动是否正常。对于有问题的接触导线进行更换时，更换接触导线的长度不得少于2m，且在两端接头位置用锉刀锉平，其平滑过渡的长度不得少于200mm。
3.2.2 汇流排接头
汇流排接头是架空刚性接触网的关键部位，它既要在电气上起连接作用，确保接触良好，又要在机械连接上保证被连接的两汇流排在同一直线上。接头部位有16个螺栓，一定要用力矩扳手按规定的力矩(16nm)进行检查和校核，并检查螺栓的垫片是否齐全和完好。
3.2.3 汇流排和网定位装置
检查汇流排是否与轨面垂直，汇流排与汇流排悬吊线夹之间的滑动是否平滑顺畅，支持装置的锈蚀情况等。
3.2.4 绝缘部件
检查绝缘子和绝缘腕臂是否破损和脏污情况，清扫绝缘子和绝缘腕臂，并测试绝缘电阻。
3.2.5 锚段关节和线岔
检查锚段关节和线岔处两接触线是否同时与受电弓接触，两汇流排终端转换处接触导线的磨耗是否正常，测量转换处两接触线的高度是否相等、水平距离是否符合要求等。用力矩扳手检查和校核电联接线夹是否紧固等。
3.2.6 刚柔过渡部件
刚柔过渡部件就是刚性接触网与柔性接触网的连接过渡的部件，其过渡一般有2种形式：关节式和贯通式。
关节式刚柔过渡：检查测量过渡段的刚性悬挂接触线与柔性悬挂接触线的相对位置是否符合要求(刚性悬挂接触线的工作面应比柔性悬挂接触线的工作面高20-50mm)。
贯通式刚柔过渡：检查测量过渡段两支刚性悬挂的接触线是否等高；刚柔过渡交界点处，刚柔过渡元件对接触线是否产生下压或上抬现象；连接线夹的螺栓紧固力矩(16nm)符合设计要求；防水罩对露天汇流排覆盖是否完全，安装是否稳固以及是否有老化现象等。
刚性悬挂与相邻柔性悬挂的导线是否相互磨擦；刚柔过渡处的电连接线、接地线应完整无遗漏，安装牢固。
最后，用受电弓以规定的抬升力进行冷滑(双向)检查过渡情况是否良好。
4 结束语
广州地铁二号线采用了架空刚性与柔性两种形式的接触网，其中刚性接触网是国内首次采用，它与柔性接触网相比，其最大的好处是，接触网没有轴向补偿张力，所以没有断线之忧，接触网各部件的连接是刚性连接，各种参数的变化小，事故几率较柔性小得多，运营维护检修工作量较柔性小，且易于实施状态修。但是，架空刚性网精度要求高，国内还缺少设计、施工及运营维护检修方面的经验，有待在今后的实践中去积累。本文是笔者对架空刚接触网的特点及其维护检修的一点粗浅认识，供同行参考。

主要参考资料：
《架空刚性网的研究鉴定文件》(广州市地下铁道总公司 铁道部电气化工程局)
《rigid catenary test line》（groupe delachaux-france）