高速鐵路弓網受流質量分析與改進方法

摘要：在高速鐵路供電系統中，受電弓與接觸網可靠的接觸是確保動車組良好取流的關鍵。本文闡述了高速鐵路弓網受流質量的評價指標，分析了影響受流質量的原因，提出了改進弓網受流性能的方法。

關鍵詞：高速鐵路;弓網關系;受流質量;改進方法

在350km/h的高速鐵路牽引供電系統中，接觸網是為動車組提供電能的關鍵設備。高速鐵路列車速度較快，較之普速鐵路在弓網受流特性方面有很大的區別，列車行駛越快，接觸網與受電弓之間的可靠接觸也越困難，電能傳導質量隨之降低。在弓網高速相對運動過程中，提高弓網受流質量是保證高速列車正常電壓水平與電流負荷的關鍵技術之一。

一、高速鐵路弓網受流質量評價指標

受電弓接受接觸網的電流是通過兩者的可靠、緊密接觸來實現的，因此接觸網良好的技術性能是確保正常弓網關系的根本條件，更是提升高速受流質量的關鍵因素。對弓網系統運行狀態進行監測并分析其數據，總結出用于評價弓網關系正常與否的指標與體系，對于指導接觸網設計、施工、維修等工作意義重大。

（一）弓網動態接觸壓力

弓網動態接觸壓力直接反映了接觸網與受電弓的接觸狀態，接觸線距離軌面的高度以及受電弓高速運行時的空氣動力等因素都會影響動態接觸壓力，如果接觸力過大，會加快受電弓與接觸線的磨耗，特別是在安裝有線岔、錨段關節等設備的地方，過大的沖擊力會損壞受電弓;如果接觸力過小，會出現離線現象，產生的電弧會燒損受電弓滑板或接觸導線。

（二）硬點

接觸線不平直或彈性突變的點稱為硬點，一般將受電弓在接觸線上滑行時垂直方向和線路方向產生的最大加速度來衡量硬點的嚴重程度。硬點的產生不但會影響弓網之間的正常電流傳輸，而且會使接觸線局部磨耗加劇，過大的瞬間沖擊力甚至會將受電弓嚴重撞損。

（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，離線率的計算方法：

式中：S—離線率;

∑—運行時間內各次離線時間總和;

T—運行時間。

由于高速鐵路牽引電流很大，發生離線狀況時，將在弓網之間產生電弧，電弧的高溫會灼傷接觸線與受電弓。如果離線嚴重，還會中斷弓網之間的電流，造成動車組失壓。對于運行速度350km/h的高速鐵路，為保證動車組良好的受流質量，受電弓離線時間應控制在100ms以內，離線率應控制在5%以下。

燃弧是指受電弓與接觸線之間在非接觸瞬間產生的強烈放電現象。燃弧產生的原因包括在接觸網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彈性不均勻等方面。燃弧的產生不但會燒損相關設備，還會產生很大的電磁干擾，影響鐵路沿線的周圍環境。

（四）接觸網彈性不均勻度

接觸網彈性不均勻度不僅與接觸網懸掛類型、承力索接觸線張力、結構高度和跨距等因素有關，而且與施工過程中的精確度有關。如果彈性不均勻度較差，會加快接觸線的磨耗從而縮短其壽命，受電弓的高頻振動加劇，影響弓網之間的接觸壓力，離線率和產生電弧的頻率都會提高，嚴重影響弓網關系的平穩性。

二、弓網受流性能改進方法

（一）接觸網設計方面

彈性吊索設計是影響接觸網系統彈性和弓網受流質量的最重要因素，要根據承力索與接觸線的張力、跨距、定位裝置等因素統籌考慮，確定合理的彈性吊索張力值和長度值。為適應高速鐵路弓網之間的工作關系，接觸網盡量采用重量較輕的定位器、電連接線夾、分段絕緣器等設備，減少由于接觸線上的集中重量而產生的硬點，提高定位點和電連接處的彈性;增加承力索與接觸線的張力，減小定位點與跨中彈性的差異;延長錨段關節長度，減小非工作支坡度，確保受電弓在錨段關節處的平滑過渡。

（二）接觸網施工方面

高速鐵路接觸網施工應成立專業的、固定的測量人員組成專業化的測量隊伍，對接觸網相關參數進行測量，購置精度高、性能好的測量儀器，儀器使用前必須進行校核，嚴格控制數據的準確性，為后續計算提供可靠的參數依據。采用專用、成熟的計算軟件對腕臂、定位、吊弦等裝置進行計算，輸出滿足后續預配所需要的所有數據，結算結果要多次復核，沒有問題才能下發到預配車間。高速鐵路接觸網的腕臂、定位、吊弦等設備的預配必須實行工廠化、標準化管理，確保預配質量。

為防止接觸線出現不可恢復的硬彎，接觸線的展放必須采用專業的恒張力作業車進行，施工前檢查作業車車況和路況。接觸線架設完畢后，不能急于安裝吊弦，應等待4～5天接觸線和承力索蠕變伸長后再安裝，防止在吊弦處生成硬彎。

（三）接觸網維護管理方面

運營期間使用綜合檢測車加強對弓網接觸網壓力、硬點、離線率、燃弧方面的檢測，對檢測出的數據及缺陷進行認真分析，制定整改方案。檢修人員嚴禁踩踏接觸線或用手拉動接觸線，保證接觸線的平直狀態。需要對接觸線進行力的卸載時，必須使用無損緊線器，避免線索被工具拉彎。加強對錨段關節、線岔、分段絕緣器等重要位置的巡視和檢測，確保受電弓能夠平滑過渡，不發生打弓、脫弓和電弧的產生。

三、結語

隨著我國高速鐵路建設的迅速發展，接觸網與受電弓之間的弓網受流質量成為制約列車速度的重要因素。高速鐵路動車組受電弓與接觸網在高速相對運動狀態下，提高弓網受流質量顯得更加重要。影響受流質量的因素是多方面的，包括弓網動態接觸力、硬點、離線率與燃弧、接觸網彈性不均勻度等。必須從接觸網的設計、施工、運營管理等環節加以重視，確保高速鐵路牽引供電系統的安全與穩定。

參考文獻：

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作者簡介：鄒祥龍（1982-），男，山東蓬萊人，遼寧鐵道職業技術學院電氣工程系講師，研究方向：鐵道供電技術。