論地鐵接觸網中弓網磨耗的原因

張博

摘 要：在地鐵列車的運行過程中，保持接觸網弓網之間均勻的受力關系和電氣聯系，才能確保整個系統運行的可靠性和穩定性。而現實中由于接觸網的結構彈性不足、不同區段列車運行速度不同，以及由于設計原因導致的弓網之間接觸力不平衡等原因，使接觸線和受電弓滑板出現不均勻的異常磨耗，嚴重影響地鐵列車的運行安全，并給接觸網運維帶來很大壓力。本文基于對不同類型弓網異常磨耗發生原因的分析，在地鐵接觸網設計、施工以及檢測和運維方面提出了優化弓網接觸關系并提高運維效率的措施。

關鍵詞：弓網磨耗原因;地鐵接觸網;弓網關系;預防措施

引言：

接觸網是維持地鐵線路正常運行的動力來源，通過接觸線與受電弓之間的動態聯系，為高速運行的地鐵列車提供不間斷的電力。而作為列車與供電網之間直接聯系的環節，受電弓和接觸線之間的相互聯系，需要在高速的相對運動狀態下保持穩定，否則就會出現受電弓與接觸線的不均勻磨耗，進一步惡化二者之間的接觸關系，造成更大范圍的異常磨耗。因此，及時發現地鐵線路中存在的弓網異常磨耗現象并采取措施予以糾正，對維護地鐵線路的運行秩序和安全十分重要。

一、地鐵列車運行中接觸線與受電弓的磨耗原因

對接觸線和受電弓的磨耗狀況進行檢查，是地鐵線路運維工作的重要工作內容。但是雖然通過檢查很容易發現磨耗異常現象，例如受電弓滑板出現接觸面不平整或部分區段接觸線的磨耗相對嚴重。但是通常情況下，運維人員只能簡單的評估弓網磨耗狀況是否需要采取維修措施，更換部分接觸線和受電弓滑板，而很難準確的定位磨耗發生的具體位置，評價造成磨耗的各種潛在因素在磨耗形成過程中的作用機理。因此，對弓網磨耗的常見類型、發生原因進行科學的分析，找到其形成過程中各種因素所起的作用，才能找到應對和預防的策略，改變地鐵接觸網運維的被動局面。

（一）弓網關系設計原理以及常見的異常磨耗

在理想的狀況下，根據地鐵接觸網的設計原理，接觸線和受電弓滑板的接觸面之間應始終保持一定機械壓力下的接觸，而受電弓滑板的接觸面與接觸線相比具有較大的表面積。因此依據設計原理，在列車的運行過程中，滑板位于幾何中線位置的表面擁有與接觸線發生接觸的最大概率，而越是遠離中線的位置，接觸的概率就越小。因此雖然在地鐵列車高速運行的過程中，滑板接觸面和接觸線的表面難免因在一定的機械壓力下做相對運動而有所磨耗，但是接觸線的磨耗理論上沿長度方向是均勻分布的，而滑板的接觸面磨耗則呈現沿中線向兩側均勻減少的規律，使其形成平滑的曲面。因此，在發生磨耗的狀況下，接觸線和滑板之間始終可以保持均勻的接觸關系，不會影響地鐵列車運行中的受電[1]。但是在實際的接觸網運維檢修中，卻時常出現接觸線的磨損沿長度方向分布不均，特定區段發生嚴重磨耗而需要頻繁更換。受電弓滑板的接觸面因磨耗導致不平整，甚至出現明顯的凹槽和燒損現象，嚴重影響列車的運行可靠性和安全性。

（二）受電弓滑板接觸面不均勻磨耗發生的原因

受電弓滑板接觸面之所以發生不均勻磨耗，其根源在于接觸網的實際運行和設計所依據的理想狀況存在多方面的差異，導致衡量弓網之間的接觸關系的拉出值并非如預期的呈現正態分布，而是形成了波動頻繁的曲線變化。這首先是由接觸網的彈性不足造成的，目前廣泛采用的懸掛式剛性接觸網的結構剛度較大，讓系統對列車運行中的速度變化形成的振動適應性差，加之列車在經過剛性點時弓網之間的機械壓力會出現波動[2]。因此，在接觸網實際的運行中會出現接觸壓力的起伏，從而一方面導致超出設計的機械壓力，造成弓網異常磨耗。另一方面，由于車體機械振和剛性點處接觸壓力的瞬間波動，導致弓網之間發生短暫的離線現象，從而引起拉弧和火花，導致滑板和接觸線燒損并因溫度升高加劇其進一步的磨耗。

（三）特定區段接觸線磨耗異常的原因

接觸線的異常磨耗體現為個別區段磨損相對嚴重，通常是在列車加速區段發生。這一現象主要是由于列車的加速和經過彈性道床造成車體振動幅度加大，而接觸線在這種情況下與受電弓之間會出現碰撞和離線，從而導致接觸線受到過度的機械磨損和電氣損傷，并且這一區段的接觸線處于因拉弧和火花導致的溫度升高狀態，在這樣的情況下，列車的頻繁通過加劇了接觸線的磨耗，因此給列車的受電可靠性帶來嚴重影響。

二、預防弓網磨耗異常和降低其影響的有效途徑

（一）在接觸網的設計和施工過程中優化設計參數

按照接觸網設計的一般方法所計算出的參數，沒有將影響弓網接觸關系的所有因素考慮在內。但是在設計以及施工過程中根據實際情況，評價接觸網懸吊結構的剛度和拉出值，通過調整匯流排的安裝位置、調節懸掛跨距和拉出值，使其接近理想的正態分布，就能有效的降低弓網異常磨耗發生的概率。

（二）改善接觸網的結構剛度并預防振動的發生

目前造成弓網磨耗的根本原因是接觸網的剛度過大且分布不均勻，因此通過使用彈性組件以改善接觸網的結構剛度，能夠有效降低異常磨耗發生的概率。彈性線夾和絕緣子是目前國內應用較多的組件，在增加接觸網彈性方面取得了不錯的效果[3]。而通過選擇或設計與接觸網性質匹配的受電弓，能夠降低列車運行過程中機械振動對弓網關系的影響，改善弓網接觸關系并降低磨耗。

（三）采用先進的技術手段對弓網關系進行檢測和評價

由于弓網磨耗發生的過程難于進行跟蹤觀察，因此要想掌握其發生規律和找到問題的根源，必須在檢測和評價手段方面有所突破。探索使用更加科學的技術手段和設備，對弓網關系進行動態的全程檢測和分析[4]。目前的車載檢測技術便可以達到這一目的，運用車載檢測技術對接觸網進行定期的全面檢測，可以全面掌握弓網接觸關系的變化，從而調整拉出值和非支抬高量等參數，預防弓網異常磨耗的發生。

（四）在日常運維中及時發現并解決弓網異常磨耗問題

地鐵接觸網的日常運維人員在發現異常磨耗現象時，要及時修復受電弓滑板的接觸面，避免其對接觸線造成過度磨耗。另外，應配合管理人員和技術部門排查原因，對頻繁發生的弓網磨耗異常區段進行深入分析，隨時根據需要優化拉出值，針對磨耗嚴重的剛性點進行必要的調整，從而對弓網磨耗進行有效控制，改變過去被動進行線路維修和更換的局面。

三、結束語

在地鐵線路運營過程中及時發現弓網異常磨耗及其發生的原因，有效的預防接觸網異常磨耗。一方面可以保障線路的運行安全，維護正常的運營秩序。另一方面可以降低線路維修和更換接觸線、受電弓滑板的頻率，減小運維的經濟壓力和提高線路的運營效益。因此，應以有效預防異常磨耗為目標，探索運用先進的技術手段在接觸網的設計、施工以及運維環節優化弓網關系，使其接近并保持理想化的狀態。

參考文獻：

[1]黃偉. 論地鐵接觸網中弓網磨耗的原因[J]. 軍民兩用技術與產品， 2016（10）.

[2]孫文峰. 城市軌道交通接觸網中弓網磨耗的原因[J]. 住宅與房地產， 2016（15）.

[3]李勇奇. 架空剛性接觸網弓網磨耗異常解決策略研究[J]. 技術與市場， 2016（2）：41-42.

[4]鄭維榮. 以創新思維增加剛性接觸網彈性改善弓網關系的新方案[J]. 科技經濟導刊， 2016（2）：56-57.

作者簡介：

（1986-），男，漢族，陜西省西安市，大學本科，從事接觸網專業運營等工作;