接觸網(wǎng)導流不暢、弓網(wǎng)故障分析及預防相關研究

于志剛

摘 要：文章闡述接觸網(wǎng)導流不暢、弓網(wǎng)故障所影響接觸網(wǎng)安全運營的主要原因。主要分析接觸網(wǎng)導流不暢、弓網(wǎng)故障產(chǎn)生的原因，并根據(jù)多年運行經(jīng)驗，從加強接觸網(wǎng)日常檢測的角度，提出預防弓網(wǎng)故障的措施。

關鍵詞：接觸網(wǎng)；導流不暢；弓網(wǎng)故障；預防措施

1 引言

隨著我國電氣化鐵路的大量投入運行，接觸網(wǎng)導流不暢、弓網(wǎng)故障的問題日益突顯，如何提高接觸網(wǎng)運行質(zhì)量，消滅弓網(wǎng)故障，進而確保行車安全，是我們供電系統(tǒng)面臨的一個重要課題。接觸網(wǎng)導流不暢、弓網(wǎng)故障發(fā)生時，中斷供電和行車時間長且不易查找，不利防范，不便組織搶修；因而良好的接觸網(wǎng)導流、弓網(wǎng)關系是確保列車穩(wěn)定可靠地受流的基本前提。本文通過幾個方面來進行研究，進而改善接觸網(wǎng)導流不暢、弓網(wǎng)故障發(fā)生頻率。

2 接觸網(wǎng)導流及弓網(wǎng)概述

2.1 接觸網(wǎng)組成

接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路。其由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎幾部分組成。

接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接零件。其功用是將從牽引變電所獲得的電能輸送給電力機車。支持裝置用以支持接觸懸掛，并將其負荷傳給支柱或其它建筑物。根據(jù)接觸網(wǎng)所在區(qū)間、站場和大型建筑物而有所不同。支持裝置包括腕臂、水平拉桿、懸式絕緣子串，棒式絕緣子及其它建筑物的特殊支持設備。定位裝置包括定位管和定位器，其功用是固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負荷傳給支柱。支柱與基礎用以承受接觸懸掛、支持和定位裝置的全部負荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。

1-接觸線；2承力索；3-杵環(huán)桿；4-動滑輪5-補償繩6-定滑輪；7-承錨角鋼；8-定滑輪；9-補償制動框架；10-斷線制動裝置；11-墜砣桿；12-墜砣；13-限界架；14-線錨角鋼；15-雙耳楔形線夾16-拉線；17-杵座楔形線夾；18-終端錨固螺栓

1-滑板；2-支架；3-平衡桿；4-上框架；5-鉸鏈座；6-下臂桿；7-扇形板；8-緩沖閥；9-傳動氣缸；10-活塞；11-降弓彈簧；12-連桿絕緣子；13-滑環(huán)；14-連桿；15-支持絕緣子；16-升弓彈簧；17-底架；18-推桿

2.2 受電弓組成

受電弓可分單臂弓和雙臂弓兩種，均由滑板、上框架、下臂桿（雙臂弓用下框架）、底架、升弓彈簧、傳動氣缸、支持絕緣子等部件組成。電力牽引機車從接觸網(wǎng)取得電能的電氣設備，安裝在機車或動車車頂上。近年來多采用單臂弓（見圖2）。

由此可以看出受電弓是電力機車與固定供電裝置之間的連接環(huán)節(jié)，是電力機車從接觸網(wǎng)接觸導線上受取電流的一種受流裝置。它通過絕緣子安裝固定，當受電弓升起時，其滑板與接觸網(wǎng)導線直接接觸，從接觸網(wǎng)導線上受取電流，并將其通過車頂母線傳送至機車內(nèi)部，供機車使用。因而其性能的優(yōu)劣直接影響到電力機車工作的可靠性。受流質(zhì)量與滑板與接觸線間的接觸壓力、過渡電阻、接觸面積有關。隨著電力機車運行速度的不斷提高，對其受流性能也提出了越來越高的要求。

2.3 接觸網(wǎng)導流不暢、弓網(wǎng)故障及其表現(xiàn)形式

接觸網(wǎng)導流不暢主要是指由于接觸線原因?qū)е率茈姽×鲿r發(fā)生的電流大小不穩(wěn)定，甚至發(fā)生斷流情況，嚴重危害電力機車正常運行，久而久之發(fā)生弓網(wǎng)故障，接觸線燒傷，進而發(fā)生斷線塌網(wǎng)事故。

弓網(wǎng)故障及危害弓網(wǎng)故障一般是指在電氣化牽引區(qū)段由于電力機車的受電弓和為其提供電能的接觸網(wǎng)相關部件發(fā)生非正常接觸而造成受電弓和接觸網(wǎng)設備損壞的故障。常見的故障現(xiàn)象有：刮壞受電弓的取流部件、受電弓支撐部件變形、接觸網(wǎng)部件損壞變形、電弧燒損，嚴重的造成斷線塌網(wǎng)。弓網(wǎng)故障發(fā)生的主要形式包括打弓、剮網(wǎng)或剮弓。

發(fā)生這種情況的后果是十分嚴重的，首先會打亂運輸秩序，輕者影響本列及造成后續(xù)列車部分晚點，重者會因救援和恢復接觸網(wǎng)供電時間過長而中斷鐵路運輸。

3 接觸網(wǎng)導流不暢及弓網(wǎng)故障分析

3.1 接觸網(wǎng)導流不暢的原因分析

3.1.1 接觸網(wǎng)硬點導致導流不暢。接觸網(wǎng)硬點是一種有威脅的物理現(xiàn)象 ，它會破壞弓網(wǎng)間的正常接觸和受流，加快導線和受電弓滑板的異常磨耗和撞擊性損害，常在這些部位造成火花或拉弧，從而損傷接觸線和受電弓。

3.1.2 電化學腐蝕引起導流不暢。雨雪雷電等自然天氣的原因，會使接觸網(wǎng)導流瞬間變化，產(chǎn)生電弧等放電現(xiàn)象，久而久之，加速對接觸線受損部位的腐蝕程度，使導線截面積減小，從而引起導流不暢。

3.1.3 接觸網(wǎng)檢修原因。接觸網(wǎng)檢修時不仔細，也會影響接觸網(wǎng)導流順暢。

3.2 弓網(wǎng)故障的原因分析

弓網(wǎng)故障對鐵路運輸危害必須引起重視，在此就弓網(wǎng)故障原因進行全面的分析：

3.2.1 工務方面的原因。工務部門進行起道、落道或撥道（包括調(diào)整曲線半徑）等作業(yè)，造成線路橫移和改變曲線超高，未及時通知供電部門對接觸網(wǎng)做相應調(diào)整，會出現(xiàn)“導高”降低或過高，影響機車取流效果；自行撥道的后果更是嚴重，可能會造成拉出值改變甚至出現(xiàn)脫弓和打弓現(xiàn)象。

3.2.2 供電方面的原因。（1）接觸網(wǎng)設計上的缺陷。接觸網(wǎng)勘測設計的好壞往往會造成接觸網(wǎng)的“硬傷”運行，并給檢修帶來難以消除的隱患，隨著不良狀態(tài)的持續(xù)積累，在一定條件下就可能形成弓網(wǎng)故障的直接原因。如吊弦、電連接設置數(shù)量或位置不合理造成弓網(wǎng)故障。特別是在坡道上，機車取流過大造成吊弦過流被燒斷。由于電連接與承力索接觸不良，形成線夾內(nèi)長期放電而造成燒斷電接線。并且吊弦線夾、電連接線夾緊固螺栓長期處于振動狀態(tài)，由此會造成螺栓、線夾松脫故障。（2）接觸網(wǎng)材質(zhì)不良引起連接。定位零件斷裂而造成的弓網(wǎng)故障。如直線處定位線夾或“V”型吊線線夾斷裂，造成定位管或定位器脫落，打擊受電弓。曲線處導線受水平分力的作用，造成定位線夾負荷增大嗎，劣質(zhì)線夾可能出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象而造成脫、鉆弓故障。（3）設備運行中的損耗。如導線因硬彎、硬點而造成長期放電拉弧，使局部磨耗過大而造成接觸網(wǎng)斷線故障。接觸網(wǎng)設計原則：大站及編組站的導高6450mm。中間站及區(qū)間6000mm，隧道5720～6000mm之間。但是在檢調(diào)過程中，接觸導線高度在5720～6450mm間交替出現(xiàn)過渡，特別是在導高變化的過渡部分，很少能保證接觸線5‰的變坡要求。由于接觸導線高度忽高忽低，導致接觸懸掛彈性時大時小，在變坡點處產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，高溫電弧灼傷接觸線工作面，使接觸線工作面出現(xiàn)麻點，其他受電弓高速通過時，又產(chǎn)生更為嚴重的拉弧，若受電弓有隱性損傷帶病通過，易產(chǎn)生弓網(wǎng)故障，同時給以后接觸網(wǎng)運營帶來隱性故障點。

3.2.3 機務方面的原因。電力機車受電弓滑板條斷裂、受電弓弓頭失衡，弓架安裝調(diào)整誤差等，都可直接導致受電弓工作狀況改變，刮壞接觸網(wǎng)零部件，造成弓網(wǎng)故障。

3.2.4 運輸方面原因。由運輸方面起的弓網(wǎng)故障是多樣的。貨物超限墜落打壞接觸網(wǎng)零件支柱，機車闖入無電區(qū)，機車闖分相等，都可造成弓網(wǎng)故障。

3.2.5 其它原因。路外車輛撞斷支柱、道口事故，大風及洪水等災害，也會引起弓網(wǎng)故障。

4 接觸網(wǎng)導流不暢及弓網(wǎng)故障預防措施

就目前的電氣化鐵路接觸網(wǎng)弓網(wǎng)結構和實際運行來看要保證受電弓正常取流，避免弓網(wǎng)故障的發(fā)生應主要從以下幾個方面入手：

4.1 針對接觸網(wǎng)設計缺陷進行預防。

a.對供電設備進行防風改造。風口是弓網(wǎng)故障多發(fā)區(qū)段，必須減小風偏值。決定接觸網(wǎng)風偏值的一個最主要因素就是跨距，因此縮小跨距能夠有效地減小跨中的風偏值，跨距的縮小也使接觸線在定位點處對定位器形成了較大的張力增量，抑制了定位器的擺動，增強了定位器的穩(wěn)定性。該方案能夠有效地減少弓網(wǎng)故障的發(fā)生。b.采用絕緣吊弦，防止吊弦過流。特別是速線岔的交叉吊弦采用這種吊弦更為重要。c.架設載流承力索，增加電連接的數(shù)量。在大取流區(qū)段，特別是在坡度較大的區(qū)段架設載流承力索。例如天蘭線通安驛至唐家堡段就出現(xiàn)過在大坡道上就有燒斷吊弦的事故，架設載流承力索和增設了橫向電連接后，此類故障可以得到排除。在載流區(qū)段自動閉塞信號機附近處機車停車位置范圍內(nèi)應考慮增設橫向電連接，防止機車起動時的大電流燒斷吊弦或電連接線。

4.2 防止觸網(wǎng)材質(zhì)不良引起導流不暢弓網(wǎng)故障的措施。

a.材料質(zhì)量的檢驗手段，杜絕不合格材料被用在設備上。b.曲線區(qū)段接觸懸掛的巡視檢查，對小曲線半徑區(qū)段的連接、定位材料做專門的檢查。c.提高接觸導線質(zhì)量，通過對導線的張力、截面積、線密度、合金化、導電率等技術參數(shù)的綜合考慮，合理選擇能夠提高接觸懸掛穩(wěn)定性、張力和減小接觸懸掛重量的接觸導線。

4.3 設備運行時，應及時加強維護和管理工作。

a.加強巡視力度，及早發(fā)現(xiàn)接觸導線的硬點、硬彎，查明拉弧點的原因，并及時處理。b.連接線夾、設備線夾連接可靠，重點檢查線夾內(nèi)打火放電現(xiàn)象。c.有可能造成承力索、導線非正常過流的部位加裝連接可靠的電連接。d.對設備進行定期監(jiān)測和測量。

4.4 線路原因引起弓網(wǎng)故障的措施，加強施工現(xiàn)場卡控。

4.5 建立受電弓專檢、互檢和保養(yǎng)制度。

4.6 提高接觸網(wǎng)運行管理和檢修人員的技術素質(zhì)和改善接觸網(wǎng)檢測和檢修的技術手段。進而提高運行中的設備維護質(zhì)量。

4.7 對受電弓的改進和研制工作。如果有了設計合理，工作特性穩(wěn)定可靠的受電弓的話，那么對于減少由受電弓引發(fā)的弓網(wǎng)故障是有幫助的。