基于結(jié)合部問(wèn)題的弓網(wǎng)故障案例分析

劉玉輝，劉再民，李 立

基于結(jié)合部問(wèn)題的弓網(wǎng)故障案例分析

劉玉輝，劉再民，李 立

通過(guò)對(duì)滬漢蓉通道一起典型的動(dòng)車(chē)組弓網(wǎng)故障進(jìn)行分析，剖析故障處置流程，研究受電弓、接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)跨線動(dòng)車(chē)組開(kāi)行存在的弓網(wǎng)結(jié)合部問(wèn)題，提出相應(yīng)措施和建議。

跨線；動(dòng)車(chē)組；弓網(wǎng)；匹配；結(jié)合部

0 引言

我國(guó)地域廣闊，東西南北跨度大，近年來(lái)，隨著大量鐵路線路的陸續(xù)開(kāi)通，跨區(qū)域、跨線別的長(zhǎng)交路動(dòng)車(chē)組列車(chē)開(kāi)行數(shù)量不斷增加。由于動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)型多樣，不同線路接觸網(wǎng)設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，造成弓網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。無(wú)論是接觸網(wǎng)懸掛類(lèi)型、張力組合、導(dǎo)線高度，還是動(dòng)車(chē)組受電弓的動(dòng)力學(xué)特性、工作高度、靜態(tài)接觸壓力等，都會(huì)對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)匹配產(chǎn)生影響。

本文通過(guò)剖析滬漢蓉通道一起典型的弓網(wǎng)故障案例，分析長(zhǎng)交路跨線動(dòng)車(chē)組受電弓、接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系，基于供電設(shè)備和動(dòng)車(chē)組列車(chē)運(yùn)行安全，提出弓網(wǎng)結(jié)合部有關(guān)問(wèn)題解決措施和建議。

1 故障概況

1.1 故障現(xiàn)象

2015年3月10—17日，滬漢蓉通道武漢—成都段（成渝線、渝利線、宜萬(wàn)線、漢宜線）連續(xù)發(fā)生多起弓網(wǎng)故障，造成14列動(dòng)車(chē)組列車(chē)碳滑板被擊打受損，其中CRH1A型動(dòng)車(chē)組9列、CRH1B/1E型動(dòng)車(chē)組1列、CRH2A型動(dòng)車(chē)組2列、CRH5A型動(dòng)車(chē)組2列。

受電弓故障動(dòng)車(chē)組運(yùn)行交路均為滬漢蓉通道成渝線、渝利線、宜萬(wàn)線和漢宜線，受電弓擊打位置全部位于列車(chē)運(yùn)行方向受電弓中心線左側(cè)100～150 mm處。

1.2 故障排查

通過(guò)對(duì)CRH1A-1033受電弓故障動(dòng)車(chē)組交路信息分析，其運(yùn)行交路為：成都東動(dòng)車(chē)所—成都—武漢—武漢動(dòng)車(chē)所（0D634次、D634/1次、0D631次），途徑滬漢蓉通道成渝線、渝利線、宜萬(wàn)線和漢宜線4條線路，其中，成都東→武漢動(dòng)車(chē)所上行運(yùn)行時(shí)01端主控，升7車(chē)受電弓，由此判定打弓點(diǎn)位于上行線路，見(jiàn)圖1。

圖1 CRH1A-1033車(chē)受電弓擊打位置模擬圖

調(diào)看武漢鐵路局與成都鐵路局在利川局界口裝設(shè)的受電弓滑板狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置（5C）所抓拍圖片，3月15日17時(shí)49分，上行CRH1A-1033號(hào)動(dòng)車(chē)組列車(chē)通過(guò)武漢、成都局界口時(shí)，受電弓碳滑板狀態(tài)正常，進(jìn)一步判斷故障區(qū)段位于利川—武漢動(dòng)車(chē)所上行徑路（宜萬(wàn)線、漢宜線上行）。

3月18日，總公司運(yùn)輸局組織成都局安排加裝有車(chē)載接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)裝置（3C）的CRH2A-2229動(dòng)車(chē)組，按照發(fā)生打碰弓故障的D634/1、D2242/3次運(yùn)行徑路，對(duì)滬漢蓉線通道重慶北—武漢段進(jìn)行模擬運(yùn)行。

1.3 故障原因

通過(guò)對(duì)CRH2A-2229動(dòng)車(chē)組車(chē)載接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)裝置（3C）視頻錄像回放分析，列車(chē)運(yùn)行至宜萬(wàn)線恩施站6道90#支柱時(shí)，受電弓與接觸網(wǎng)分段絕緣器發(fā)生碰撞、拉弧，見(jiàn)圖2。

上網(wǎng)檢查發(fā)現(xiàn)分段絕緣器宜昌東方向短支銅滑道與熄弧棒過(guò)渡處的銅導(dǎo)角被擊打折斷，進(jìn)行更換處理。

圖2 車(chē)載接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)缺陷分析報(bào)告圖

該分段絕緣器為西安鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所生產(chǎn)的XFFP-1.60(1.25)T(G)消弧型分段絕緣器，如圖3所示，安裝位置處于曲線半徑600 m的小曲線地段，因線路超高造成過(guò)渡不平滑，運(yùn)行中存在過(guò)渡硬點(diǎn)，動(dòng)車(chē)組列車(chē)較高速度通過(guò)時(shí)，與受電弓碳滑板發(fā)生沖擊磕碰。

圖3 故障分段絕緣器示意圖

2 問(wèn)題分析

2.1 動(dòng)車(chē)組受電弓靜態(tài)接觸壓力問(wèn)題

此次打碰弓徑路運(yùn)行的車(chē)型有CRH1A、CRH1B/1E、CRH2A、CRH5A、CRH380AL型動(dòng)車(chē)組列車(chē)，以及HXD1、HXD3系列電力機(jī)車(chē)牽引的普速客車(chē)和貨物列車(chē)，其中，動(dòng)車(chē)組列車(chē)17對(duì)（CRH1A型2對(duì)、CRH1B/1E型6對(duì)、CRH2A型6對(duì)、CRH5A型1對(duì)、CRH380AL型2對(duì)）；普速列車(chē)12對(duì)。受電弓滑板被擊打現(xiàn)象均發(fā)生在動(dòng)車(chē)組列車(chē)，普速電力機(jī)車(chē)未發(fā)生。

由于動(dòng)車(chē)組列車(chē)受電弓靜態(tài)接觸壓力按照高速鐵路運(yùn)行條件設(shè)定，受電弓靜態(tài)接觸壓力最大可達(dá)95 N（表1），較普速電力機(jī)車(chē)靜態(tài)接觸壓力大（70 N），造成動(dòng)車(chē)組列車(chē)在接觸張力較小的宜萬(wàn)線（渝利線、宜萬(wàn)線、漢宜線線路技術(shù)參數(shù)如表2所示）運(yùn)行時(shí)，受電弓抬升量增大，弓網(wǎng)匹配發(fā)生問(wèn)題。

表1 各型動(dòng)車(chē)組一、二級(jí)修限度表中弓壓規(guī)定值表

當(dāng)受電弓靜態(tài)接觸壓力較小的普速電力機(jī)車(chē)低速通過(guò)接觸網(wǎng)分段絕緣器時(shí)，受電弓抬升力較小，能夠順利通過(guò)，而靜態(tài)接觸壓力較大動(dòng)車(chē)組列車(chē)較高速度通過(guò)時(shí)，受電弓抬升力大，在有砟軌道車(chē)體晃動(dòng)量大的情況下，分段絕緣器處產(chǎn)生較大過(guò)渡硬點(diǎn)，發(fā)生打弓故障。

表2 渝利線、宜萬(wàn)線、漢宜線線路技術(shù)參數(shù)表

2.2 動(dòng)車(chē)組受電弓工作高度問(wèn)題

由于普速鐵路和高速鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)高差別較大，受不同速度下受電弓抬升量不同的影響，在接觸網(wǎng)導(dǎo)高為5 300 mm的高速鐵路上運(yùn)行正常長(zhǎng)交路動(dòng)車(chē)組列車(chē)，跨線運(yùn)行至接觸網(wǎng)導(dǎo)高6 450 mm客貨共線線路時(shí)，受電弓易發(fā)生離線失電、自動(dòng)降弓故障，影響列車(chē)正常運(yùn)行。

此次打碰弓信息中，CRH1型動(dòng)車(chē)組占比最多（10列），CRH1型動(dòng)車(chē)組最佳工作高度上限為6 500 mm（表3給出了部分動(dòng)車(chē)組列車(chē)受電弓工作范圍），宜萬(wàn)線接觸網(wǎng)導(dǎo)高為6 450 mm，考慮30 mm的允許誤差和100 mm受電弓抬升量，運(yùn)行過(guò)程中接觸網(wǎng)實(shí)際導(dǎo)高已超出CRH1型動(dòng)車(chē)組最佳工作高度上限。

表3 動(dòng)車(chē)組受電弓滑板擊打情況統(tǒng)計(jì)表

2.3 受電弓滑板磨耗問(wèn)題

目前高速鐵路接觸網(wǎng)張力大、跨距小，拉出值較小，動(dòng)車(chē)組高速鐵路運(yùn)行時(shí)在受電弓碳滑板中部形成一定寬度的凹形，當(dāng)受電弓通過(guò)線岔和分段絕緣器時(shí)，凹面臺(tái)階的側(cè)向壓力可能引起線岔劇烈振動(dòng)、或打壞分段絕緣器導(dǎo)流滑道，引發(fā)弓網(wǎng)故障。

3 相關(guān)建議

（1）鑒于目前既有線線路基礎(chǔ)、接觸網(wǎng)導(dǎo)高、線材張力組合、供電能力等較高速鐵路差別較大，不同車(chē)型動(dòng)車(chē)組跨線既有線運(yùn)行時(shí)，應(yīng)充分考慮牽引功率與供電能力匹配、受電弓雙弓間距與接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)式電分相幾何參數(shù)匹配、受電弓工作高度與接觸網(wǎng)導(dǎo)高匹配等問(wèn)題。

（2）跨線既有線運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組列車(chē)，其受電弓靜態(tài)接觸壓力宜調(diào)整至85 N以下。

（3）動(dòng)車(chē)組跨線既有線運(yùn)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)上線動(dòng)車(chē)組技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行徑路接觸網(wǎng)技術(shù)條件，進(jìn)行弓網(wǎng)關(guān)系仿真和評(píng)估。

（4）新線建設(shè)充分考慮后期運(yùn)營(yíng)實(shí)際，盡量統(tǒng)一設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，減少技術(shù)差異。

4 結(jié)語(yǔ)

跨線列車(chē)弓網(wǎng)匹配關(guān)系是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)耦合系統(tǒng)，還有更多需要深入研究的問(wèn)題，隨著路網(wǎng)建設(shè)不斷完善，跨區(qū)域人口流動(dòng)加速，跨線運(yùn)行的長(zhǎng)交路列車(chē)不斷增多，各部門(mén)應(yīng)做好跨線列車(chē)開(kāi)行條件確認(rèn)，確保鐵路運(yùn)輸安全。

[1] TG/01-2014 鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].

[2] TB/T3271-2011 軌道交通 受流系統(tǒng) 受電弓與接觸網(wǎng)相互作用準(zhǔn)則[S].

[3] 吳積欽.受電弓與接觸網(wǎng)系統(tǒng)[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2010.

Through analyzing a typical pantograph-catenary faults caused by the electric multiple unit running on Shanghai-Wuhan-Chengdu railway lines, on basis of detailed analysis of flow for handling of faults, study on pantograph and catenary dynamic coupling interactions, with combination of operation experiences, and with regard to the problems of pantograph-catenary at junction between railway lines where the electric multiple unit is under cross line operation mode, relative measures and proposals are put forward accordingly.

Cross line; electric multiple unit; pantograph-catenary system; matching; junction between railway lines

U225.4

：B

：1007-936X(2016)03-0026-03

2015-04-09

劉玉輝. 中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局供電部，工程師，電話：18910503757；劉再民. 中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局供電部，高級(jí)工程師；李 立. 北京鐵路局北京供電段，工程師。