高速鐵路弓網(wǎng)受流質(zhì)量分析與改進(jìn)方法

摘要：在高速鐵路供電系統(tǒng)中，受電弓與接觸網(wǎng)可靠的接觸是確保動(dòng)車組良好取流的關(guān)鍵。本文闡述了高速鐵路弓網(wǎng)受流質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了影響受流質(zhì)量的原因，提出了改進(jìn)弓網(wǎng)受流性能的方法。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;弓網(wǎng)關(guān)系;受流質(zhì)量;改進(jìn)方法

在350km/h的高速鐵路牽引供電系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)是為動(dòng)車組提供電能的關(guān)鍵設(shè)備。高速鐵路列車速度較快，較之普速鐵路在弓網(wǎng)受流特性方面有很大的區(qū)別，列車行駛越快，接觸網(wǎng)與受電弓之間的可靠接觸也越困難，電能傳導(dǎo)質(zhì)量隨之降低。在弓網(wǎng)高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，提高弓網(wǎng)受流質(zhì)量是保證高速列車正常電壓水平與電流負(fù)荷的關(guān)鍵技術(shù)之一。

一、高速鐵路弓網(wǎng)受流質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

受電弓接受接觸網(wǎng)的電流是通過兩者的可靠、緊密接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此接觸網(wǎng)良好的技術(shù)性能是確保正常弓網(wǎng)關(guān)系的根本條件，更是提升高速受流質(zhì)量的關(guān)鍵因素。對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并分析其數(shù)據(jù)，總結(jié)出用于評(píng)價(jià)弓網(wǎng)關(guān)系正常與否的指標(biāo)與體系，對(duì)于指導(dǎo)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工、維修等工作意義重大。

（一）弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸壓力

弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸壓力直接反映了接觸網(wǎng)與受電弓的接觸狀態(tài)，接觸線距離軌面的高度以及受電弓高速運(yùn)行時(shí)的空氣動(dòng)力等因素都會(huì)影響動(dòng)態(tài)接觸壓力，如果接觸力過大，會(huì)加快受電弓與接觸線的磨耗，特別是在安裝有線岔、錨段關(guān)節(jié)等設(shè)備的地方，過大的沖擊力會(huì)損壞受電弓;如果接觸力過小，會(huì)出現(xiàn)離線現(xiàn)象，產(chǎn)生的電弧會(huì)燒損受電弓滑板或接觸導(dǎo)線。

（二）硬點(diǎn)

接觸線不平直或彈性突變的點(diǎn)稱為硬點(diǎn)，一般將受電弓在接觸線上滑行時(shí)垂直方向和線路方向產(chǎn)生的最大加速度來(lái)衡量硬點(diǎn)的嚴(yán)重程度。硬點(diǎn)的產(chǎn)生不但會(huì)影響弓網(wǎng)之間的正常電流傳輸，而且會(huì)使接觸線局部磨耗加劇，過大的瞬間沖擊力甚至?xí)⑹茈姽瓏?yán)重撞損。

（三）離線率與燃弧

離線是指高速滑行的受電弓與接觸線失去接觸，離線率的計(jì)算方法：

式中：S—離線率;

∑—運(yùn)行時(shí)間內(nèi)各次離線時(shí)間總和;

T—運(yùn)行時(shí)間。

由于高速鐵路牽引電流很大，發(fā)生離線狀況時(shí)，將在弓網(wǎng)之間產(chǎn)生電弧，電弧的高溫會(huì)灼傷接觸線與受電弓。如果離線嚴(yán)重，還會(huì)中斷弓網(wǎng)之間的電流，造成動(dòng)車組失壓。對(duì)于運(yùn)行速度350km/h的高速鐵路，為保證動(dòng)車組良好的受流質(zhì)量，受電弓離線時(shí)間應(yīng)控制在100ms以內(nèi)，離線率應(yīng)控制在5%以下。

燃弧是指受電弓與接觸線之間在非接觸瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。燃弧產(chǎn)生的原因包括在接觸網(wǎng)施工過程中造成的接觸線波浪彎、接觸線距離軌面高度不合適和接觸網(wǎng)彈性不均勻等方面。燃弧的產(chǎn)生不但會(huì)燒損相關(guān)設(shè)備，還會(huì)產(chǎn)生很大的電磁干擾，影響鐵路沿線的周圍環(huán)境。

（四）接觸網(wǎng)彈性不均勻度

接觸網(wǎng)彈性不均勻度不僅與接觸網(wǎng)懸掛類型、承力索接觸線張力、結(jié)構(gòu)高度和跨距等因素有關(guān)，而且與施工過程中的精確度有關(guān)。如果彈性不均勻度較差，會(huì)加快接觸線的磨耗從而縮短其壽命，受電弓的高頻振動(dòng)加劇，影響弓網(wǎng)之間的接觸壓力，離線率和產(chǎn)生電弧的頻率都會(huì)提高，嚴(yán)重影響弓網(wǎng)關(guān)系的平穩(wěn)性。

二、弓網(wǎng)受流性能改進(jìn)方法

（一）接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)方面

彈性吊索設(shè)計(jì)是影響接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性和弓網(wǎng)受流質(zhì)量的最重要因素，要根據(jù)承力索與接觸線的張力、跨距、定位裝置等因素統(tǒng)籌考慮，確定合理的彈性吊索張力值和長(zhǎng)度值。為適應(yīng)高速鐵路弓網(wǎng)之間的工作關(guān)系，接觸網(wǎng)盡量采用重量較輕的定位器、電連接線夾、分段絕緣器等設(shè)備，減少由于接觸線上的集中重量而產(chǎn)生的硬點(diǎn)，提高定位點(diǎn)和電連接處的彈性;增加承力索與接觸線的張力，減小定位點(diǎn)與跨中彈性的差異;延長(zhǎng)錨段關(guān)節(jié)長(zhǎng)度，減小非工作支坡度，確保受電弓在錨段關(guān)節(jié)處的平滑過渡。

（二）接觸網(wǎng)施工方面

高速鐵路接觸網(wǎng)施工應(yīng)成立專業(yè)的、固定的測(cè)量人員組成專業(yè)化的測(cè)量隊(duì)伍，對(duì)接觸網(wǎng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，購(gòu)置精度高、性能好的測(cè)量?jī)x器，儀器使用前必須進(jìn)行校核，嚴(yán)格控制數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為后續(xù)計(jì)算提供可靠的參數(shù)依據(jù)。采用專用、成熟的計(jì)算軟件對(duì)腕臂、定位、吊弦等裝置進(jìn)行計(jì)算，輸出滿足后續(xù)預(yù)配所需要的所有數(shù)據(jù)，結(jié)算結(jié)果要多次復(fù)核，沒有問題才能下發(fā)到預(yù)配車間。高速鐵路接觸網(wǎng)的腕臂、定位、吊弦等設(shè)備的預(yù)配必須實(shí)行工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，確保預(yù)配質(zhì)量。

為防止接觸線出現(xiàn)不可恢復(fù)的硬彎，接觸線的展放必須采用專業(yè)的恒張力作業(yè)車進(jìn)行，施工前檢查作業(yè)車車況和路況。接觸線架設(shè)完畢后，不能急于安裝吊弦，應(yīng)等待4～5天接觸線和承力索蠕變伸長(zhǎng)后再安裝，防止在吊弦處生成硬彎。

（三）接觸網(wǎng)維護(hù)管理方面

運(yùn)營(yíng)期間使用綜合檢測(cè)車加強(qiáng)對(duì)弓網(wǎng)接觸網(wǎng)壓力、硬點(diǎn)、離線率、燃弧方面的檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)出的數(shù)據(jù)及缺陷進(jìn)行認(rèn)真分析，制定整改方案。檢修人員嚴(yán)禁踩踏接觸線或用手拉動(dòng)接觸線，保證接觸線的平直狀態(tài)。需要對(duì)接觸線進(jìn)行力的卸載時(shí)，必須使用無(wú)損緊線器，避免線索被工具拉彎。加強(qiáng)對(duì)錨段關(guān)節(jié)、線岔、分段絕緣器等重要位置的巡視和檢測(cè)，確保受電弓能夠平滑過渡，不發(fā)生打弓、脫弓和電弧的產(chǎn)生。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展，接觸網(wǎng)與受電弓之間的弓網(wǎng)受流質(zhì)量成為制約列車速度的重要因素。高速鐵路動(dòng)車組受電弓與接觸網(wǎng)在高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，提高弓網(wǎng)受流質(zhì)量顯得更加重要。影響受流質(zhì)量的因素是多方面的，包括弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸力、硬點(diǎn)、離線率與燃弧、接觸網(wǎng)彈性不均勻度等。必須從接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理等環(huán)節(jié)加以重視，確保高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

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作者簡(jiǎn)介：鄒祥龍（1982-），男，山東蓬萊人，遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系講師，研究方向：鐵道供電技術(shù)。