一、接觸網系統在城市軌道交通中的應用

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

　　相對于第三軌—受電靴模式，架空接觸網—受電弓模式安全性高，特別是在突發事件情況下，架空接觸網—受電弓模式可以方便城市軌道交通運營部門緊急疏散乘客。

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

　　由于剛性懸掛方式相當于在隧道頂部安置接觸軌，且最高運行速度已能滿足城市軌道交通需求，因此，剛性懸掛方式同時具有接觸軌和接觸網的優點。剛性懸掛方式己被許多國內外城市軌道交通線路采用。

　　1956年，日本都市交通審議會制定“今后建設地下高速鐵道時，應貫徹同市郊電氣化鐵道直通運行”的基本方針之后，便著手開發一種安裝在隧道頂部的架空三軌式接觸網。 1961年，日本營團地鐵日比谷線采用了“ T”型剛性懸掛接觸網系統作為接觸網懸掛形式。 1974年以后，日本修建的地鐵絕大多數均采用剛性懸掛接觸網。

　　1983年，在法國巴黎RATPA線，剛性接觸懸掛主要型式之一“π”型剛性接觸懸掛系統成功應用。 1986年，瑞士和法國共同研制的剛性接觸網在蘇黎世隧道開始運行，從而使人們認識到剛性接觸網的優點。

　　20世紀90年代初，韓國漢城地鐵已大量使用日式和歐式剛性接觸網，系統運營速度已達到110km/h，經驗證，接觸網維修量小，運行正常。

　　2004年，奧地利Sittenberg隧道剛性懸掛接觸網試驗速度達260km/h，運行速度達200km/h。

　　在我國， 1999年6月，廣州地鐵1號線坑口站—花地灣站建成約135m的“π”型鋁合金匯流排剛性懸掛接觸網試驗段， 是我國第一條剛性接觸網試驗示范段。 2003年6月，廣州地鐵2號線正式對外運營，是國內首次采用架空剛性懸掛技術的地鐵線路，整個系統的良好性能表現，為剛性懸掛架空接觸網安裝形式在我國軌道交通領域的廣泛推廣應用打下了堅實基礎。隨著我國北京、上海、廣州、天津、深圳、南京、重慶、長春、武漢等城市軌道交通的蓬勃發展，城市軌道交通接觸網懸掛方式的選擇更多傾向于剛性接觸網方式，應用也日趨廣泛、成熟。

　　二、接觸網系統及接觸網產品的特點

　　接觸網是一個空間機械懸掛系統，用零部件實現有序的連接和連續，把接觸線、承力索、支持裝置、絕緣元件、電氣設備及支柱等連接成能傳遞電能且有支持功能，同時具有相應強度的機械性質的整體系統。接觸網涉及電氣、力學、材料、機械等多學科融合、交叉。接觸網系統應具備安全可靠性高、使用壽命長、兼顧工藝性及經濟性等特征。

　　①使用壽命和抗失效性

　　接觸網的用電負荷是移動的，移動速度為電力機車或動車組的行車速度。在接觸網系統的設計和生產過程中，需要考慮受電弓對接觸網的沖擊以及由其引起的振動對接觸網系統的影響，特別是運行速度較快的高速鐵路，對接觸網系統提出了更高的技術要求。

　　為了保證對電動車組良好的供電，接觸網應順直平滑、高度一致，在高速行車中能始終保持正常穩定的接觸授流，接觸網應具有足夠的耐磨性與良好的導電性，壽命盡量長。接觸網產品主要在變應力條件下工作，疲勞破壞是引起零件失效的主要原因，因此接觸網零部件應進行精確應力計算，以增加其抗失效性。

　　②結構的工藝性

　　接觸網產品要求具有良好的結構工藝性，即能夠方便的生產，又要求具有工作的適應性及適配性，便于裝配和拆卸。結構工藝性主要體現零件結構合理、工藝精致、適配性好等方面。

　　③安全可靠性

　　電氣化鐵路和輕軌的接觸網系統主要是在露天設置的，比較單一、沒有備用線，需要不斷提高其安全、可靠性，以減少維護或維修。

　　接觸網產品的安全可靠性，主要是產品在規定的時間內和預定的環境條件下，能夠正常完成功能的概率。接觸網產品的工作條件，如環境穩定度等，以及零件本身的物理和機械性能都會影響接觸網產品的可靠性。

　　④經濟性

　　接觸網產品經濟性體現在零件本身的生產成本，在設計零件時，應力求設計出耗資最少的零件。降低零部件的成本，首先要采用輕型的零件結構，以降低材料消耗；同時采用余量小或無余量的毛坯或簡化零件結構，以減少工時。

　　三、接觸網零部件產品運行環境

　　接觸網零部件是接觸網的基本組成單元，接觸網所經受的運行環境，通過一定的轉換均要加載到其零部件身上。因此，在制定接觸網零部件工作要求與技術條件時必須考慮接觸網的運行環境，同時還應考慮接觸網零部件的開發與維護環境。按照接觸網的生命周期，可將接觸網的運用環境分為前期的開發環境和后期的運行環境。接觸網零部件的開發環境根據接觸網零部件開發狀態不同，可分為以下兩類：

　　一是在開發過去沒有的、新的接觸網零部件時， 應使用調查、試驗、模擬、實際使用試驗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條件；

　　二是在改進已有的接觸網零部件時，要根據用途、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條件，要確認接觸網的狀況和實際使用情況，若有必要，可通過實際使用試驗進行確認。

　　接觸網零部件的運行環境可以概括為以下三個方面：

　　①流通環境

　　接觸網零部件生產加工完畢，從保管、運輸、現場安裝到投入運行，要承受各種復雜的環境荷載。若此期間的荷載超過運行時的荷載，對接觸網零部件來說則成為最苛刻的環境，將影響接觸網零部件的性能和安全可靠性。因此，在制定接觸網零部件的技術條件時，要考慮流通環境可能產生的最不利情況。若忽略這一事實，有可能導致零部件開發的失敗。解決這一問題，一方面要對流通環境中的第一個環節進行詳細的分析與論證，找出最苛刻的環境并加以規避，同時還應采取如下一些應對措施：零部件設計時要充分考慮其可能承受的最大流通荷載；包裝設計應考慮到實際的運輸狀態；加強對零部件現場裝配、安裝的作業指導與管理，使用有計量裝置的工具進行裝配與安裝等。

　　②運行環境

　　運行環境分為地理環境和局部地區環境兩個層次。

　　從地理環境而言，我國幅員遼闊，地域從寒帶至亞熱帶，環境差異很大，如按環境分為干燥環境、半干燥環境、半潮濕環境、 潮濕環境、海洋環境、重染污環境等；按溫度分，有東北的低溫地區；按風速分，有沿海的臺風地區、新疆風區等，這些都對接觸網零部件有著不同的要求，對此必須予以充分考慮。遵照經濟適用的原則，應按使用地區和使用特點分別制定產品的技術條件。

　　就局部地區環境而言，如果電氣化鐵路附近有污染源，那么接觸網零部件在承受自然環境產生的荷載外還要承受由污染源產生的荷載與影響。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、制罐作業現場的金屬粉末，高爐、煉鋼爐、電弧爐、軋鋼廠中的粉塵等。

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

　　③維護環境

　　接觸網是露天、無備用的供電裝置，理想狀態的接觸網零部件應具有高可靠性和免維護性。實際上，由于技術、經濟等方面的限制，免維護是目標，適當的維護是接觸網可靠運行不可或缺的保證。因此，在接觸網零部件開發階段就要考慮維護的有關問題，如修制問題是定期維修還是狀態維修， 這對零部件的使用有著不同的含義；維修工器具、設備的配置水平以及維修人員平均技能水平，這些均對零部件的可維護性有著不同的要求。