接觸網(wǎng)弓網(wǎng)故障分析及應(yīng)對措施

史洋嫡 中國鐵路上海局集團有限公司調(diào)度所

1 前言

電氣化鐵路上，接觸網(wǎng)通過受電弓為高速運行的列車提供電能。位于車頂?shù)氖茈姽徒佑|線貼合聯(lián)系，在緊貼高速的滑行中完成電能的傳輸和接收。只有接觸網(wǎng)和受電弓都滿足設(shè)計的技術(shù)要求和運行方式，才能夠保證列車正常運行，才能避免弓網(wǎng)故障發(fā)生。在上海局集團公司供電調(diào)度管轄范圍內(nèi)，就多次發(fā)生接觸網(wǎng)故障，給鐵路正常運營造成很大影響，其中弓網(wǎng)故障發(fā)生的頻次就很頻繁。

2 案例分析

XX年X月X日在XX線XX車站，電力機車由側(cè)線4道進入正線II道時在10＃道岔時，受電弓鉆入正線接觸網(wǎng)內(nèi)，造成機車受電弓被拉斷，接觸網(wǎng)損毀，中斷行車。

該故障發(fā)生在道岔上，由于接觸網(wǎng)在道岔位置均設(shè)置有線岔，此位置接觸線交叉設(shè)置，道岔位置接觸線設(shè)置如圖1所示。

圖1 道岔處接觸線位置示意圖

故障發(fā)生后，通過檢測，該處接觸線在兩個工作支的高度分別為：正線導高6 010 mm，側(cè)線6 050 mm，按照《鐵路電力牽引供電質(zhì)量驗收標準》規(guī)定，在交叉的接觸線相距500 mm處的兩工作支支接觸線距軌面高度應(yīng)保持相等，誤差不超過10 mm。而現(xiàn)場測量兩線高差達40 mm；同時發(fā)現(xiàn)，該處使用的是環(huán)節(jié)吊弦，且該環(huán)節(jié)吊弦的兩個環(huán)相互重疊。

分析上述情況，當機車還沒有接觸正線時，由于接觸線受到受電弓的向上的壓力使接觸線側(cè)線抬高50 mm～70 mm，因為線岔的存在，正線也相應(yīng)的被抬高。正常情況下，受電弓在通過此處時側(cè)線較正線高50 mm～60 mm，這時正線可通過在受電弓觸角上的滑行進行過渡。受電弓、接觸線從側(cè)線向正線運行通過動態(tài)等高段的動態(tài)弓網(wǎng)關(guān)系示意圖如圖2所示。

圖2 受電弓、接觸線從側(cè)線向正線運行通過動態(tài)等高段的動態(tài)弓網(wǎng)關(guān)系示意圖

故障現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)顯示，兩接觸線高差達40 mm，在受電弓作用下，兩線高差達到90 mm～110 mm，此時受電弓觸角在接觸正線的瞬間，與正線發(fā)生碰觸，由于兩線高差過大，造成受電弓弓角發(fā)生偏斜，從而造成受電弓鉆入正線上方，造成弓網(wǎng)故障。

3 弓網(wǎng)故障及其表現(xiàn)

上述案例分析只是眾多弓網(wǎng)故障中比較典型的一種——線岔弓網(wǎng)故障，根據(jù)以往發(fā)生的故障種類，總結(jié)弓網(wǎng)故障及其表現(xiàn)如下。

3.1 接觸網(wǎng)連接設(shè)備和定位裝置

這類主要是由于電連接器或吊弦引起的故障，主要表現(xiàn)在電連接設(shè)置不合理或者吊弦等由于列車長期通過振動造成斷裂侵入受電弓動態(tài)包絡(luò)線，在列車通過時與受電弓進行碰打，造成弓網(wǎng)故障。2019年上半年滬昆高鐵已經(jīng)多次出現(xiàn)因吊弦長期振動疲勞斷裂引起的弓網(wǎng)故障了。再者就是定位裝置拉出值設(shè)置不合理，造成弓網(wǎng)故障發(fā)生，這類故障在曲線區(qū)段或遇大風及溫度變化過大時容易發(fā)生。

3.2 接觸導線處和道岔區(qū)

接觸網(wǎng)接觸線如果在施工時不合格或后期運行檢修中不到位，極易造成硬點，從而引起接觸線與受電弓拉弧現(xiàn)象，使局部磨損嚴重造成接觸線斷線或受電弓碳滑板被擊打故障等，還包括因接觸網(wǎng)材料不符合要求引發(fā)的斷裂、抽脫等故障，從而侵入受電弓動態(tài)包絡(luò)線引發(fā)弓網(wǎng)故障。在前面的案例中提到的道岔處也是容易發(fā)生弓網(wǎng)故障的地方，這種一般都是由于線叉處兩工作支導線交叉位置參數(shù)不標準、線岔限制管距離過大、始觸點高度不滿足條件等。

4 弓網(wǎng)故障的成因

4.1 供電方面原因

接觸網(wǎng)在最初設(shè)計上存有缺陷，設(shè)計的不合理不規(guī)范甚至是接觸網(wǎng)材質(zhì)不合規(guī)導致接觸網(wǎng)帶傷運行，隨著這種錯誤狀態(tài)累積，極易引起弓網(wǎng)故障。再者就是供電設(shè)備在后期運營檢修期間維護不到位，導致拉出值、主導電回路、線夾電連接、吊弦等超出合理范圍而引發(fā)弓網(wǎng)故障。

4.2 機車方面原因

經(jīng)過對以往弓網(wǎng)故障的分析，可以發(fā)現(xiàn)除了接觸網(wǎng)方面原因外，機車或動車組受電弓方面也是引起此類故障的主要因素，期中主要表現(xiàn)在受電弓安裝不合理、碳滑板松動、翹起或材質(zhì)使用不對等方面，這些情形都會導致受電弓和接觸線在運行中發(fā)現(xiàn)不良偏移，從而引發(fā)受電弓打碰接觸網(wǎng)設(shè)備或發(fā)生受電弓鉆網(wǎng)事故。

4.3 運輸和工務(wù)方面原因

這類主要體現(xiàn)在受鐵路運輸過程中外力影響造成接觸網(wǎng)設(shè)備被碰撞造成侵限，機車或動車組闖無電區(qū)等。工務(wù)單位違規(guī)作業(yè)導致線路偏移或?qū)Ц呤Ш獾榷寄苤苯痈淖児W(wǎng)的相對位置，引發(fā)弓網(wǎng)故障。

5 防止弓網(wǎng)故障的應(yīng)對措施

5.1 供電設(shè)備方面

供電接觸網(wǎng)方面是預防弓網(wǎng)故障的主戰(zhàn)場，從施工單位移交設(shè)備的聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段就要盡可能的糾正設(shè)計、施工方面的不合理和問題，把好入口關(guān)。在線路投入運營后，要在日常維護檢修中對供電薄弱地段和節(jié)點進行重點維護，例如定位裝置、線夾、開關(guān)引線、線叉處、吊弦等，對于處于風口或隧道空口等處，要做好供電設(shè)備防風擺措施，減少接觸網(wǎng)的偏移量，增強供電設(shè)備穩(wěn)定性。這些都能夠有效地減少弓網(wǎng)故障的發(fā)生。

5.2 優(yōu)化機車或動車組受電弓維護巡查

機車或動車組受電弓應(yīng)有機務(wù)段或動車段的專門人員檢查其入庫和出庫時狀態(tài)，對于發(fā)現(xiàn)的受電弓有異常狀態(tài)的，必須立即處理，杜絕受電弓帶傷上線運行。在日常檢修作業(yè)中，要重點對受電弓碳滑板、弓板翹頭、偏移量等進行檢查和維護，確保每一條機車或動車組在上線運行前受電弓都處于技術(shù)良好狀態(tài)。

5.3 規(guī)范乘務(wù)人員機車或動車組運行中的操作

司機和動車組機械師在車輛運行過程中，要緊盯受電弓和線路接觸網(wǎng)狀態(tài)，要時刻注意各種升降弓信號和接觸網(wǎng)終端標志，防止跑弓。遇有接觸網(wǎng)或受電弓異常情況時要立即向車站值班員或列車調(diào)度員匯報，列車調(diào)度員通知供電調(diào)度員，共同查找弓網(wǎng)故障發(fā)生的第一時間或地點，防止衍生故障的發(fā)生。

5.4 提高檢修人員技術(shù)素質(zhì)

提高接觸網(wǎng)運行管理和檢修人員的技術(shù)素質(zhì)，運行管理人員應(yīng)真正掌握接觸網(wǎng)的關(guān)鍵，有效地指導檢修工作，把檢修工作放在減小弓網(wǎng)故障和提高供電質(zhì)量上。完善機務(wù)和供電部門的信息反饋制度，結(jié)合新媒體和大數(shù)據(jù)提高信息傳遞效率，以便雙方及時安排對設(shè)備的巡檢和搶修。對接觸網(wǎng)的培訓和教育要突出實效性，力求通過提高接觸網(wǎng)工的維修技能來提高接觸網(wǎng)設(shè)備的內(nèi)在質(zhì)量，從而減少弓網(wǎng)故障發(fā)生。

6 結(jié)束語

弓網(wǎng)故障的發(fā)生具有突然性和擴延性的特點，極易造成故障的擴大化，隨著電氣化鐵路運營里程的不斷延展，尤其是高速鐵路的不斷投入運營，該故障對行車安全威脅日益嚴重，鐵路各工種要精細管理，加強接觸網(wǎng)和受電弓的重點檢查，提高接觸網(wǎng)設(shè)備的運行品質(zhì)，增強弓網(wǎng)故障應(yīng)急處置能力，為鐵路運輸?shù)陌踩?、和諧發(fā)展提供有力的保證。