一、接觸網(wǎng)系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用

　　城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)由牽引變電所和接觸網(wǎng)系統(tǒng)組成，牽引變電所將三相高壓交流電轉(zhuǎn)換成適合電力機(jī)車(chē)應(yīng)用的低壓直流電；饋電線再將牽引變電所的直流電送到牽引網(wǎng)上，電力機(jī)車(chē)通過(guò)受流器與牽引網(wǎng)的直接接觸獲得電能。牽引網(wǎng)有接觸網(wǎng)和接觸軌（第三軌）兩種形式。在牽引供電部分，第三軌—受電靴模式較為簡(jiǎn)單、可靠，在城市軌道交通的發(fā)展前期使用廣泛。 20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著接觸網(wǎng)可靠性的提高，以及人們對(duì)安全性要求的提高，接觸網(wǎng)—受電弓模式得到推廣應(yīng)用。架空接觸網(wǎng)分柔性和剛性兩種。柔性架空接觸網(wǎng)適于高架、地面和地下的城市軌道交通線路，剛性架空接觸網(wǎng)適于地下城市軌道交通線路。

　　相對(duì)于第三軌—受電靴模式，架空接觸網(wǎng)—受電弓模式安全性高，特別是在突發(fā)事件情況下，架空接觸網(wǎng)—受電弓模式可以方便城市軌道交通運(yùn)營(yíng)部門(mén)緊急疏散乘客。

　　另外，由于采用架空形式，提高了車(chē)輛的受電電壓，不僅可以降低線路損耗，提高供電距離，而且還降低了車(chē)輛自重，增加車(chē)輛載客量。因此，架空接觸網(wǎng)—受電弓模式在城市軌道交通中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

　　由于剛性懸掛方式相當(dāng)于在隧道頂部安置接觸軌，且最高運(yùn)行速度已能滿足城市軌道交通需求，因此，剛性懸掛方式同時(shí)具有接觸軌和接觸網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)。剛性懸掛方式己被許多國(guó)內(nèi)外城市軌道交通線路采用。

　　1956年，日本都市交通審議會(huì)制定“今后建設(shè)地下高速鐵道時(shí)，應(yīng)貫徹同市郊電氣化鐵道直通運(yùn)行”的基本方針之后，便著手開(kāi)發(fā)一種安裝在隧道頂部的架空三軌式接觸網(wǎng)。 1961年，日本營(yíng)團(tuán)地鐵日比谷線采用了“ T”型剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)作為接觸網(wǎng)懸掛形式。 1974年以后，日本修建的地鐵絕大多數(shù)均采用剛性懸掛接觸網(wǎng)。

　　1983年，在法國(guó)巴黎RATPA線，剛性接觸懸掛主要型式之一“π”型剛性接觸懸掛系統(tǒng)成功應(yīng)用。 1986年，瑞士和法國(guó)共同研制的剛性接觸網(wǎng)在蘇黎世隧道開(kāi)始運(yùn)行，從而使人們認(rèn)識(shí)到剛性接觸網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)。

　　20世紀(jì)90年代初，韓國(guó)漢城地鐵已大量使用日式和歐式剛性接觸網(wǎng)，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)速度已達(dá)到110km/h，經(jīng)驗(yàn)證，接觸網(wǎng)維修量小，運(yùn)行正常。

　　2004年，奧地利Sittenberg隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)試驗(yàn)速度達(dá)260km/h，運(yùn)行速度達(dá)200km/h。

　　在我國(guó)， 1999年6月，廣州地鐵1號(hào)線坑口站—花地灣站建成約135m的“π”型鋁合金匯流排剛性懸掛接觸網(wǎng)試驗(yàn)段， 是我國(guó)第一條剛性接觸網(wǎng)試驗(yàn)示范段。 2003年6月，廣州地鐵2號(hào)線正式對(duì)外運(yùn)營(yíng)，是國(guó)內(nèi)首次采用架空剛性懸掛技術(shù)的地鐵線路，整個(gè)系統(tǒng)的良好性能表現(xiàn)，為剛性懸掛架空接觸網(wǎng)安裝形式在我國(guó)軌道交通領(lǐng)域的廣泛推廣應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著我國(guó)北京、上海、廣州、天津、深圳、南京、重慶、長(zhǎng)春、武漢等城市軌道交通的蓬勃發(fā)展，城市軌道交通接觸網(wǎng)懸掛方式的選擇更多傾向于剛性接觸網(wǎng)方式，應(yīng)用也日趨廣泛、成熟。

　　二、接觸網(wǎng)系統(tǒng)及接觸網(wǎng)產(chǎn)品的特點(diǎn)

　　接觸網(wǎng)是一個(gè)空間機(jī)械懸掛系統(tǒng)，用零部件實(shí)現(xiàn)有序的連接和連續(xù)，把接觸線、承力索、支持裝置、絕緣元件、電氣設(shè)備及支柱等連接成能傳遞電能且有支持功能，同時(shí)具有相應(yīng)強(qiáng)度的機(jī)械性質(zhì)的整體系統(tǒng)。接觸網(wǎng)涉及電氣、力學(xué)、材料、機(jī)械等多學(xué)科融合、交叉。接觸網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)具備安全可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、兼顧工藝性及經(jīng)濟(jì)性等特征。

　�、偈褂脡勖�和抗失效��

　　接觸網(wǎng)的用電負(fù)荷是移動(dòng)的，移動(dòng)速度為電力機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)組的行車(chē)速度。在接觸網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，需要考慮受電弓對(duì)接觸網(wǎng)的沖擊以及由其引起的振動(dòng)對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的影響，特別是運(yùn)行速度較快的高速鐵路，對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)提出了更高的技術(shù)要求。

　　為了保證對(duì)電動(dòng)車(chē)組良好的供電，接觸網(wǎng)應(yīng)順直平滑、高度一致，在高速行車(chē)中能始終保持正常穩(wěn)定的接觸授流，接觸網(wǎng)應(yīng)具有足夠的耐磨性與良好的導(dǎo)電性，壽命盡量長(zhǎng)。接觸網(wǎng)產(chǎn)品主要在變應(yīng)力條件下工作，疲勞破壞是引起零件失效的主要原因，因此接觸網(wǎng)零部件應(yīng)進(jìn)行精確應(yīng)力計(jì)算，以增加其抗失效性。

　　②結(jié)構(gòu)的工藝性

　　接觸網(wǎng)產(chǎn)品要求具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，即能夠方便的生產(chǎn)，又要求具有工作的適應(yīng)性及適配性，便于裝配和拆卸。結(jié)構(gòu)工藝性主要體現(xiàn)零件結(jié)構(gòu)合理、工藝精致、適配性好等方面。

　�、郯踩�可靠��

　　電氣化鐵路和輕軌的接觸網(wǎng)系統(tǒng)主要是在露天設(shè)置的，比較單一、沒(méi)有備用線，需要不斷提高其安全、可靠性，以減少維護(hù)或維修。

　　接觸網(wǎng)產(chǎn)品的安全可靠性，主要是產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和預(yù)定的環(huán)境條件下，能夠正常完成功能的概率。接觸網(wǎng)產(chǎn)品的工作條件，如環(huán)境穩(wěn)定度等，以及零件本身的物理和機(jī)械性能都會(huì)影響接觸網(wǎng)產(chǎn)品的可靠性。

　�、芙�(jīng)濟(jì)性

　　接觸網(wǎng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在零件本身的生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)力求設(shè)計(jì)出耗資最少的零件。降低零部件的成本，首先要采用輕型的零件結(jié)構(gòu)，以降低材料消耗；同時(shí)采用余量小或無(wú)余量的毛坯或簡(jiǎn)化零件結(jié)構(gòu)，以減少工時(shí)。

　　三、接觸網(wǎng)零部件產(chǎn)品運(yùn)行環(huán)境

　　接觸網(wǎng)零部件是接觸網(wǎng)的基本組成單元，接觸網(wǎng)所經(jīng)受的運(yùn)行環(huán)境，通過(guò)一定的轉(zhuǎn)換均要加載到其零部件身上。因此，在制定接觸網(wǎng)零部件工作要求與技術(shù)條件時(shí)必須考慮接觸網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)還應(yīng)考慮接觸網(wǎng)零部件的開(kāi)發(fā)與維護(hù)環(huán)境。按照接觸網(wǎng)的生命周期，可將接觸網(wǎng)的運(yùn)用環(huán)境分為前期的開(kāi)發(fā)環(huán)境和后期的運(yùn)行環(huán)境。接觸網(wǎng)零部件的開(kāi)發(fā)環(huán)境根據(jù)接觸網(wǎng)零部件開(kāi)發(fā)狀態(tài)不同，可分為以下兩類(lèi)：

　　一是在開(kāi)發(fā)過(guò)去沒(méi)有的、新的接觸網(wǎng)零部件時(shí)， 應(yīng)使用調(diào)查、試驗(yàn)、模擬、實(shí)際使用試驗(yàn)等各種手段盡可能地收集其工作條件，以便確定出合理的工作要求與技術(shù)條件；

　　二是在改進(jìn)已有的接觸網(wǎng)零部件時(shí)，要根據(jù)用途、性能、制造工藝、用戶要求的變化情況，制定合理的工作要求與技術(shù)條件，要確認(rèn)接觸網(wǎng)的狀況和實(shí)際使用情況，若有必要，可通過(guò)實(shí)際使用試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。

　　接觸網(wǎng)零部件的運(yùn)行環(huán)境可以概括為以下三個(gè)方面：

　�、倭魍ōh(huán)境

　　接觸網(wǎng)零部件生產(chǎn)加工完畢，從保管、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝到投入運(yùn)行，要承受各種復(fù)雜的環(huán)境荷載。若此期間的荷載超過(guò)運(yùn)行時(shí)的荷載，對(duì)接觸網(wǎng)零部件來(lái)說(shuō)則成為最苛刻的環(huán)境，將影響接觸網(wǎng)零部件的性能和安全可靠性。因此，在制定接觸網(wǎng)零部件的技術(shù)條件時(shí)，要考慮流通環(huán)境可能產(chǎn)生的最不利情況。若忽略這一事實(shí)，有可能導(dǎo)致零部件開(kāi)發(fā)的失敗。解決這一問(wèn)題，一方面要對(duì)流通環(huán)境中的第一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的分析與論證，找出最苛刻的環(huán)境并加以規(guī)避，同時(shí)還應(yīng)采取如下一些應(yīng)對(duì)措施：零部件設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮其可能承受的最大流通荷載；包裝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到實(shí)際的運(yùn)輸狀態(tài)；加強(qiáng)對(duì)零部件現(xiàn)場(chǎng)裝配、安裝的作業(yè)指導(dǎo)與管理，使用有計(jì)量裝置的工具進(jìn)行裝配與安裝等。

　�、谶\(yùn)行環(huán)境

　　運(yùn)行環(huán)境分為地理環(huán)境和局部地區(qū)環(huán)境兩個(gè)層次。

　　從地理環(huán)境而言，我國(guó)幅員遼闊，地域從寒帶至亞熱帶，環(huán)境差異很大，如按環(huán)境分為干燥環(huán)境、半干燥環(huán)境、半潮濕環(huán)境、 潮濕環(huán)境、海洋環(huán)境、重染污環(huán)境等；按溫度分，有東北的低溫地區(qū)；按風(fēng)速分，有沿海的臺(tái)風(fēng)地區(qū)、新疆風(fēng)區(qū)等，這些都對(duì)接觸網(wǎng)零部件有著不同的要求，對(duì)此必須予以充分考慮。遵照經(jīng)濟(jì)適用的原則，應(yīng)按使用地區(qū)和使用特點(diǎn)分別制定產(chǎn)品的技術(shù)條件。

　　就局部地區(qū)環(huán)境而言，如果電氣化鐵路附近有污染源，那么接觸網(wǎng)零部件在承受自然環(huán)境產(chǎn)生的荷載外還要承受由污染源產(chǎn)生的荷載與影響。如水泥廠的粉塵，化工廠的腐蝕性氣體，木材加工廠的木粉塵，食品廠、電鍍工廠的含有鹽份、酸份的飛沫，焊接、制罐作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的金屬粉末，高爐、煉鋼爐、電弧爐、軋鋼廠中的粉塵等。

　　這些局部地區(qū)的環(huán)境因素都必須予以充分的考慮， 特別是沿海地區(qū)電氣化鐵路，要充分考慮海洋的影響（鹽腐蝕）。

　�、劬S護(hù)環(huán)境

　　接觸網(wǎng)是露天、無(wú)備用的供電裝置，理想狀態(tài)的接觸網(wǎng)零部件應(yīng)具有高可靠性和免維護(hù)性。實(shí)際上，由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的限制，免維護(hù)是目標(biāo)，適當(dāng)?shù)木S護(hù)是接觸網(wǎng)可靠運(yùn)行不可或缺的保證。因此，在接觸網(wǎng)零部件開(kāi)發(fā)階段就要考慮維護(hù)的有關(guān)問(wèn)題，如修制問(wèn)題是定期維修還是狀態(tài)維修， 這對(duì)零部件的使用有著不同的含義；維修工器具、設(shè)備的配置水平以及維修人員平均技能水平，這些均對(duì)零部件的可維護(hù)性有著不同的要求。