接觸網導流不暢、弓網故障分析及預防相關研究

于志剛

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

關鍵詞：接觸網；導流不暢；弓網故障；預防措施

1 引言

隨著我國電氣化鐵路的大量投入運行，接觸網導流不暢、弓網故障的問題日益突顯，如何提高接觸網運行質量，消滅弓網故障，進而確保行車安全，是我們供電系統面臨的一個重要課題。接觸網導流不暢、弓網故障發生時，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；因而良好的接觸網導流、弓網關系是確保列車穩定可靠地受流的基本前提。本文通過幾個方面來進行研究，進而改善接觸網導流不暢、弓網故障發生頻率。

2 接觸網導流及弓網概述

2.1 接觸網組成

接觸網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。根據接觸網所在區間、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，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定的位置和高度上。

1-接觸線；2承力索；3-杵環桿；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；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節，是電力機車從接觸網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，其滑板與接觸網導線直接接觸，從接觸網導線上受取電流，并將其通過車頂母線傳送至機車內部，供機車使用。因而其性能的優劣直接影響到電力機車工作的可靠性。受流質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 接觸網導流不暢、弓網故障及其表現形式

接觸網導流不暢主要是指由于接觸線原因導致受電弓取流時發生的電流大小不穩定，甚至發生斷流情況，嚴重危害電力機車正常運行，久而久之發生弓網故障，接觸線燒傷，進而發生斷線塌網事故。

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

發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列車部分晚點，重者會因救援和恢復接觸網供電時間過長而中斷鐵路運輸。

3 接觸網導流不暢及弓網故障分析

3.1 接觸網導流不暢的原因分析

3.1.1 接觸網硬點導致導流不暢。接觸網硬點是一種有威脅的物理現象 ，它會破壞弓網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，會使接觸網導流瞬間變化，產生電弧等放電現象，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 接觸網檢修原因。接觸網檢修時不仔細，也會影響接觸網導流順暢。

3.2 弓網故障的原因分析

弓網故障對鐵路運輸危害必須引起重視，在此就弓網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（包括調整曲線半徑）等作業，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做相應調整，會出現“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脫弓和打弓現象。

3.2.2 供電方面的原因。（1）接觸網設計上的缺陷。接觸網勘測設計的好壞往往會造成接觸網的“硬傷”運行，并給檢修帶來難以消除的隱患，隨著不良狀態的持續積累，在一定條件下就可能形成弓網故障的直接原因。如吊弦、電連接設置數量或位置不合理造成弓網故障。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，由此會造成螺栓、線夾松脫故障。（2）接觸網材質不良引起連接。定位零件斷裂而造成的弓網故障。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，劣質線夾可能出現斷裂現象而造成脫、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斷線故障。接觸網設計原則：大站及編組站的導高6450mm。中間站及區間6000mm，隧道5720～6000mm之間。但是在檢調過程中，接觸導線高度在5720～6450mm間交替出現過渡，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，在變坡點處產生拉弧現象，高溫電弧灼傷接觸線工作面，使接觸線工作面出現麻點，其他受電弓高速通過時，又產生更為嚴重的拉弧，若受電弓有隱性損傷帶病通過，易產生弓網故障，同時給以后接觸網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，弓架安裝調整誤差等，都可直接導致受電弓工作狀況改變，刮壞接觸網零部件，造成弓網故障。

3.2.4 運輸方面原因。由運輸方面起的弓網故障是多樣的。貨物超限墜落打壞接觸網零件支柱，機車闖入無電區，機車闖分相等，都可造成弓網故障。

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，也會引起弓網故障。

4 接觸網導流不暢及弓網故障預防措施

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

4.1 針對接觸網設計缺陷進行預防。

a.對供電設備進行防風改造。風口是弓網故障多發區段，必須減小風偏值。決定接觸網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，增強了定位器的穩定性。該方案能夠有效地減少弓網故障的發生。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，增加電連接的數量。在大取流區段，特別是在坡度較大的區段架設載流承力索。例如天蘭線通安驛至唐家堡段就出現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。在載流區段自動閉塞信號機附近處機車停車位置范圍內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 防止觸網材質不良引起導流不暢弓網故障的措施。

a.材料質量的檢驗手段，杜絕不合格材料被用在設備上。b.曲線區段接觸懸掛的巡視檢查，對小曲線半徑區段的連接、定位材料做專門的檢查。c.提高接觸導線質量，通過對導線的張力、截面積、線密度、合金化、導電率等技術參數的綜合考慮，合理選擇能夠提高接觸懸掛穩定性、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，及早發現接觸導線的硬點、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，重點檢查線夾內打火放電現象。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.對設備進行定期監測和測量。

4.4 線路原因引起弓網故障的措施，加強施工現場卡控。

4.5 建立受電弓專檢、互檢和保養制度。

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

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