高速鐵路接觸網(wǎng)硬點分析探討及對策

周書念

（中國鐵路南寧局集團公司 柳州供電段，工程師，廣西，柳州 545000）

接觸網(wǎng)硬點是在高速鐵路接觸網(wǎng)運行中較為常見的一種病態(tài)，電力機車運行速度越高，此種病態(tài)爆發(fā)的概率就越大，受電弓損害亦越嚴(yán)重，同時還會影響受電弓的取流質(zhì)量，降低接觸網(wǎng)的運行品質(zhì)。因此，準(zhǔn)確把握接觸網(wǎng)硬點成因并采取有效整治和防范措施，對于確保電力機車安全運用質(zhì)量具有重要意義。

1 接觸網(wǎng)硬點表象與危害

1.1 接觸網(wǎng)硬點定義接觸網(wǎng)硬點，是在受電弓高速運行的情況下，受電弓相對接觸線局部出現(xiàn)空間位置、速度或加速度的突然變化，導(dǎo)致形成這種突然變化的接觸網(wǎng)懸掛的狀態(tài)，稱之為硬點。硬點是相對于受電弓而言的一種接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的異常狀態(tài)。

1.2 接觸網(wǎng)硬點現(xiàn)象與危害接觸網(wǎng)硬點形成后常會引發(fā)接觸線出現(xiàn)不正常的升高或降低現(xiàn)象，進而導(dǎo)致受電弓出現(xiàn)離線、撞擊或上下跳躍現(xiàn)象。硬點是一種接觸網(wǎng)有害的物理現(xiàn)象，它會加快接觸線、受電弓滑板或受電弓本體的磨耗和撞擊性損害。對機車受流而言，會嚴(yán)重破壞弓網(wǎng)間的正常接觸和受流，常在這些部位造成火花或拉弧，進而燒損接觸網(wǎng)設(shè)備。常見的硬點現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

1）接觸網(wǎng)懸掛方面。一是接觸線本體的硬彎。接觸線本體因外力導(dǎo)致的“V”型硬彎（如圖1所示），或者是“L”型的彎點。二是受電弓高速動態(tài)運行過程中被瞬間打擊時對應(yīng)的接觸懸掛的異常零部件，打擊物多是螺栓、制動片、線夾等。

圖1 接觸線“V”型硬彎

2）受電弓方面。受電弓接觸導(dǎo)線高速滑行，當(dāng)接觸網(wǎng)懸掛出現(xiàn)影響受電弓高速運行的病態(tài)時，受電弓常被撞擊或打擊，常見的是滑板或者滑板槽被擊打的坑洼和痕跡（如圖2所示）。

圖2 受電弓滑板被打擊的坑洼

2 接觸網(wǎng)硬點主要成因

筆者回顧多年工作實踐并參考有關(guān)統(tǒng)計分析，認(rèn)為以下方面極易導(dǎo)致接觸網(wǎng)硬點的形成。

2.1 軌道線路凹坑軌道面的不平整有凹坑點與車輛輪對相互作用產(chǎn)生跳動，傳遞至受電弓而產(chǎn)生受電弓運行的不平順，最終導(dǎo)致受電弓與接觸線的接觸壓力瞬間變化。此原因一般稱為軌道線路方面的原因。

2.2 受電弓滑板不光滑在受電弓高速運行時，受電弓滑板出現(xiàn)凹坑不光滑與接觸線的相互作用會產(chǎn)生瞬間的振動，亦會導(dǎo)致受電弓與接觸線的接觸壓力瞬間變化而產(chǎn)生硬點。

2.3 局部質(zhì)量過大接觸網(wǎng)局部質(zhì)量過于集中或過大，對于高速運行的受電弓通過時會產(chǎn)生瞬間的沖擊力，瞬間改變受電弓與接觸網(wǎng)的接觸壓力而產(chǎn)生硬點。此種現(xiàn)象較容易發(fā)生在高速鐵路或既有線提速初期，特別是在提速或達(dá)速前原有的硬點加速度值接近50 g的處所，在提速后，由于受電弓運行速度加快，瞬間沖擊力加大，受電弓垂直方向的加速度值往往容易突破50 g而形成硬點。

2.4 接觸線硬彎或設(shè)備安裝不規(guī)范接觸線自身不平滑出現(xiàn)硬彎，或接觸網(wǎng)設(shè)備的非正常工作狀態(tài)，比如分段絕緣器及中心錨節(jié)安裝達(dá)不到技術(shù)要求，吊弦線夾、電連接線夾傾斜以及定位管坡度偏小等低于接觸線的工作面，都會對高速運行的受電弓造成沖擊而產(chǎn)生硬點。

2.5 動態(tài)高差導(dǎo)致硬點《高速鐵路接觸網(wǎng)運行維修規(guī)則》中受電弓動態(tài)包絡(luò)線的規(guī)定是：受電弓動態(tài)抬升量150 mm(線岔始觸區(qū)為200 mm)，橫向擺動量直線區(qū)段為250 mm，曲線區(qū)段為350 mm；《普速鐵路接觸網(wǎng)運行維修規(guī)則》中受電弓動態(tài)包絡(luò)線的規(guī)定是：160 km/h 及以下區(qū)段受電弓動態(tài)抬升量120 mm，橫向擺動量為250 mm；非絕緣錨段關(guān)節(jié)的規(guī)定：設(shè)計極限溫度下，兩懸掛各部分（包括零部件）之間的距離應(yīng)保持50 mm以上?？梢姺墙^緣錨段關(guān)節(jié)的技術(shù)高差50 mm 小于受電弓動態(tài)極限抬升量12 0mm，簡而言之，受電弓高速過非絕緣錨段關(guān)節(jié)時，有較大的概率打碰接觸網(wǎng)零部件。特別是在站場咽喉區(qū)段，類似非絕緣錨段關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的處所較多，接觸網(wǎng)零部件的高差未滿足工藝要求，打弓的概率亦較大。

3 接觸網(wǎng)硬點判斷查找方式

3.1 實時攝像分析查找通過安裝高清的攝像裝置在軌道檢測車上或動車組上對受電弓運行狀態(tài)進行實時圖像采集。有關(guān)技術(shù)管理人員和檢修工作者通過分析受電弓的運行圖像，結(jié)合對受電弓的受損情況以及受電弓實際運行受流狀況進行分析可精確定位硬點所在處所。特別是拉弧較大（如圖3所示）的處所，或者發(fā)出明顯的打擊聲處所，往往存在硬點。

圖3 受電弓拉弧

3.2 受電弓檢測查找目前，對于接觸線硬點的檢測是采用受電弓上安裝加速度傳感器，主要是通過檢測垂直方向加速度情況，及時發(fā)現(xiàn)受電弓相對接觸線局部出現(xiàn)加速度突變處即接觸網(wǎng)硬點。目前可檢測到受電弓垂直方向加速度的檢測方式有國鐵集團公司統(tǒng)一安排運行的“弓網(wǎng)綜合檢測裝置”和段級的安裝在接觸網(wǎng)軌道作業(yè)車的檢測裝置。其工作流程是，接到機車司機上報的打弓報警信息后，安排檢測車對可能出現(xiàn)打弓的區(qū)段進行上線檢測，隨后人工分析檢測到硬點曲線圖（如圖4 所示），結(jié)合運行的公里標(biāo)精確定位硬點所在區(qū)段。然后申請?zhí)齑吧系雷鳂I(yè)，對檢測分析存在可疑的處所進行實地檢查，進一步確認(rèn)硬點的具體位子。

圖4 接觸網(wǎng)檢測波形圖

3.3 人工上網(wǎng)排查根據(jù)機車司機上報受電弓故障區(qū)段，安排大量人力在天窗內(nèi)采用掃雷式上網(wǎng)排查，采用軌道車作業(yè)、梯車作業(yè)或人工巡視（如圖5所示）的方式對可疑的故障位子如定位器、吊弦、分段絕緣器等設(shè)備進行全面排查，此方法對行車秩序干擾較大。

圖5 人工巡視檢查

4 對策建議

4.1 嚴(yán)格落實施工工藝一是嚴(yán)格接觸網(wǎng)關(guān)鍵部位施工技術(shù)工藝。在錨段關(guān)節(jié)、線岔、分相等存在接觸線交叉狀況的關(guān)鍵部位，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙工藝標(biāo)準(zhǔn)安裝，對零部件間的距離、抬高、對地及對鋼軌的距離要嚴(yán)格控制。二是嚴(yán)格把關(guān)質(zhì)量較大的零部件施工工藝。對電連接、分段絕緣器、中心錨節(jié)線夾、供電引下線等質(zhì)量較為集中的部位的負(fù)馳度、抬高等參數(shù)嚴(yán)格按照施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)施工。三是嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)紀(jì)律。各運行單位嚴(yán)格遵守技術(shù)紀(jì)律，不得隨意在接觸網(wǎng)上增加設(shè)備，特別是增加改變接觸網(wǎng)彈性參數(shù)和結(jié)構(gòu)受力的設(shè)備。四是加強施工監(jiān)管工作。根據(jù)施工部門實際施工內(nèi)容有針對性的進行實地勘察，針對接觸網(wǎng)增網(wǎng)、撥接、更換兩跨以上接觸線、承力索等重要作業(yè)內(nèi)容，了解作業(yè)后接觸網(wǎng)的影響范圍并確保接觸網(wǎng)設(shè)備間的高差參數(shù)符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保施工后即開即通。

4.2 多部門聯(lián)動縮短故障查找時間一是機務(wù)部門在觀察到缺陷后，立即匯報機械師，機械師及時查看弓網(wǎng)錄像回放，確定故障發(fā)生地點，并將相關(guān)信息上報調(diào)度部門。因弓網(wǎng)錄像回放是現(xiàn)場第一手故障實況，是精確定位故障地點的最有效的方法，查弓網(wǎng)錄像的過程耗時需盡量壓縮。二是供電部門接到上級調(diào)度下達(dá)的故障信息后，采用登乘臨線客車動車或申請軌道車出動的方式，及時趕往現(xiàn)場處理。三是強化檢測數(shù)據(jù)分析。技術(shù)人員接到故障信息后，及時聯(lián)系車輛部門，調(diào)閱受電弓的運行錄像和檢測波形圖，結(jié)合錄像和波形圖特征，準(zhǔn)確確定故障地點，為現(xiàn)場應(yīng)急快速處置提供技術(shù)支持。

4.3 加快受電弓滑板監(jiān)測裝置的安裝在機務(wù)段進路的進出口、局界口、段界口、機車出入庫線、部分重要站場以及其他有必要地段安裝受電弓滑板監(jiān)測裝置，當(dāng)出現(xiàn)受電弓滑板被打擊現(xiàn)象時，可通過受電弓滑板監(jiān)測裝置回放查看受電弓滑板，快速的縮小接觸網(wǎng)缺陷區(qū)段范圍。

5 結(jié)束語

目前在動車組上安裝了弓網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（3C）后效果明顯，多次發(fā)現(xiàn)弓網(wǎng)故障，縮短了故障處理時間。但在多數(shù)普速線路上運行的大量SS7、SS3B、HXD3 等系列電力機車上并未安裝弓網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，造成了在普速鐵路及高普混跑鐵路區(qū)段打弓后無法快速排查打弓區(qū)段，導(dǎo)致使用大量人力物力進行路徑分析、故障點查找等工作，效率十分低下。

接觸網(wǎng)硬點的查找越來越依賴于受電弓的運行監(jiān)測，在受電弓運行實時攝像設(shè)備以及受電弓滑板監(jiān)測裝置未普及安裝的情況下，當(dāng)出現(xiàn)受電弓被打擊事件時，要達(dá)到快速準(zhǔn)確查找定位接觸網(wǎng)硬點缺陷位置要求，仍需要較多的人工干預(yù)。由于快速確定接觸網(wǎng)硬點位置和提高故障處置效率涉及鐵路系統(tǒng)的機務(wù)、車輛、供電、調(diào)度等多部門，因此，如何形成責(zé)任明晰、協(xié)調(diào)順暢、聯(lián)動有效的工作機制和態(tài)勢，不斷提升接觸網(wǎng)硬點處置、防范能力，仍需要進一步深入研究。