接触网导流不畅、弓网故障分析及预防相关研究

于志刚

摘 要：文章阐述接触网导流不畅、弓网故障所影响接触网安全运营的主要原因。主要分析接触网导流不畅、弓网故障产生的原因，并根据多年运行经验，从加强接触网日常检测的角度，提出预防弓网故障的措施。

关键词：接触网；导流不畅；弓网故障；预防措施

1 引言

随着我国电气化铁路的大量投入运行，接触网导流不畅、弓网故障的问题日益突显，如何提高接触网运行质量，消灭弓网故障，进而确保行车安全，是我们供电系统面临的一个重要课题。接触网导流不畅、弓网故障发生时，中断供电和行车时间长且不易查找，不利防范，不便组织抢修；因而良好的接触网导流、弓网关系是确保列车稳定可靠地受流的基本前提。本文通过几个方面来进行研究，进而改善接触网导流不畅、弓网故障发生频率。

2 接触网导流及弓网概述

2.1 接触网组成

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。

接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉桿、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备。定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。

1-接触线；2承力索；3-杵环杆；4-动滑轮5-补偿绳6-定滑轮；7-承锚角钢；8-定滑轮；9-补偿制动框架；10-断线制动装置；11-坠砣杆；12-坠砣；13-限界架；14-线锚角钢；15-双耳楔形线夹16-拉线；17-杵座楔形线夹；18-终端锚固螺栓

1-滑板；2-支架；3-平衡杆；4-上框架；5-铰链座；6-下臂杆；7-扇形板；8-缓冲阀；9-传动气缸；10-活塞；11-降弓弹簧；12-连杆绝缘子；13-滑环；14-连杆；15-支持绝缘子；16-升弓弹簧；17-底架；18-推杆

2.2 受电弓组成

受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。近年来多采用单臂弓（见图2）。

由此可以看出受电弓是电力机车与固定供电装置之间的连接环节，是电力机车从接触网接触导线上受取电流的一种受流装置。它通过绝缘子安装固定，当受电弓升起时，其滑板与接触网导线直接接触，从接触网导线上受取电流，并将其通过车顶母线传送至机车内部，供机车使用。因而其性能的优劣直接影响到电力机车工作的可靠性。受流质量与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关。随着电力机车运行速度的不断提高，对其受流性能也提出了越来越高的要求。

2.3 接触网导流不畅、弓网故障及其表现形式

接触网导流不畅主要是指由于接触线原因导致受电弓取流时发生的电流大小不稳定，甚至发生断流情况，严重危害电力机车正常运行，久而久之发生弓网故障，接触线烧伤，进而发生断线塌网事故。

弓网故障及危害弓网故障一般是指在电气化牵引区段由于电力机车的受电弓和为其提供电能的接触网相关部件发生非正常接触而造成受电弓和接触网设备损坏的故障。常见的故障现象有：刮坏受电弓的取流部件、受电弓支撑部件变形、接触网部件损坏变形、电弧烧损，严重的造成断线塌网。弓网故障发生的主要形式包括打弓、剐网或剐弓。

发生这种情况的后果是十分严重的，首先会打乱运输秩序，轻者影响本列及造成后续列车部分晚点，重者会因救援和恢复接触网供电时间过长而中断铁路运输。

3 接触网导流不畅及弓网故障分析

3.1 接触网导流不畅的原因分析

3.1.1 接触网硬点导致导流不畅。接触网硬点是一种有威胁的物理现象 ，它会破坏弓网间的正常接触和受流，加快导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击性损害，常在这些部位造成火花或拉弧，从而损伤接触线和受电弓。

3.1.2 电化学腐蚀引起导流不畅。雨雪雷电等自然天气的原因，会使接触网导流瞬间变化，产生电弧等放电现象，久而久之，加速对接触线受损部位的腐蚀程度，使导线截面积减小，从而引起导流不畅。

3.1.3 接触网检修原因。接触网检修时不仔细，也会影响接触网导流顺畅。

3.2 弓网故障的原因分析

弓网故障对铁路运输危害必须引起重视，在此就弓网故障原因进行全面的分析：

3.2.1 工务方面的原因。工务部门进行起道、落道或拨道（包括调整曲线半径）等作业，造成线路横移和改变曲线超高，未及时通知供电部门对接触网做相应调整，会出现“导高”降低或过高，影响机车取流效果；自行拨道的后果更是严重，可能会造成拉出值改变甚至出现脱弓和打弓现象。

3.2.2 供电方面的原因。（1）接触网设计上的缺陷。接触网勘测设计的好坏往往会造成接触网的“硬伤”运行，并给检修带来难以消除的隐患，随着不良状态的持续积累，在一定条件下就可能形成弓网故障的直接原因。如吊弦、电连接设置数量或位置不合理造成弓网故障。特别是在坡道上，机车取流过大造成吊弦过流被烧断。由于电连接与承力索接触不良，形成线夹内长期放电而造成烧断电接线。并且吊弦线夹、电连接线夹紧固螺栓长期处于振动状态，由此会造成螺栓、线夹松脱故障。（2）接触网材质不良引起连接。定位零件断裂而造成的弓网故障。如直线处定位线夹或“V”型吊线线夹断裂，造成定位管或定位器脱落，打击受电弓。曲线处导线受水平分力的作用，造成定位线夹负荷增大吗，劣质线夹可能出现断裂现象而造成脱、钻弓故障。（3）设备运行中的损耗。如导线因硬弯、硬点而造成长期放电拉弧，使局部磨耗过大而造成接触网断线故障。接触网设计原则：大站及编组站的导高6450mm。中间站及区间6000mm，隧道5720～6000mm之间。但是在检调过程中，接触导线高度在5720～6450mm间交替出现过渡，特别是在导高变化的过渡部分，很少能保证接触线5‰的变坡要求。由于接触导线高度忽高忽低，导致接触悬挂弹性时大时小，在变坡点处产生拉弧现象，高温电弧灼伤接触线工作面，使接触线工作面出现麻点，其他受电弓高速通过时，又产生更为严重的拉弧，若受电弓有隐性损伤带病通过，易产生弓网故障，同时给以后接触网运营带来隐性故障点。

3.2.3 机务方面的原因。电力机车受电弓滑板条断裂、受电弓弓头失衡，弓架安装调整误差等，都可直接导致受电弓工作状况改变，刮坏接触网零部件，造成弓网故障。

3.2.4 运输方面原因。由运输方面起的弓网故障是多样的。货物超限坠落打坏接触网零件支柱，机车闯入无电区，机车闯分相等，都可造成弓网故障。

3.2.5 其它原因。路外车辆撞断支柱、道口事故，大风及洪水等灾害，也会引起弓网故障。

4 接触网导流不畅及弓网故障预防措施

就目前的电气化铁路接触网弓网结构和实际运行来看要保证受电弓正常取流，避免弓网故障的发生应主要从以下几个方面入手：

4.1 针对接触网设计缺陷进行预防。

a.对供电设备进行防风改造。风口是弓网故障多发区段，必须减小风偏值。决定接触网风偏值的一个最主要因素就是跨距，因此缩小跨距能够有效地减小跨中的风偏值，跨距的缩小也使接触线在定位点处对定位器形成了较大的张力增量，抑制了定位器的摆动，增强了定位器的稳定性。该方案能够有效地减少弓网故障的发生。b.采用绝缘吊弦，防止吊弦过流。特别是速线岔的交叉吊弦采用这种吊弦更为重要。c.架设载流承力索，增加电连接的数量。在大取流区段，特别是在坡度较大的区段架设载流承力索。例如天兰线通安驿至唐家堡段就出现过在大坡道上就有烧断吊弦的事故，架设载流承力索和增设了横向电连接后，此类故障可以得到排除。在载流区段自动闭塞信号机附近处机车停车位置范围内应考虑增设横向电连接，防止机车起动时的大电流烧断吊弦或电连接线。

4.2 防止触网材质不良引起导流不畅弓网故障的措施。

a.材料质量的检验手段，杜绝不合格材料被用在设备上。b.曲线区段接触悬挂的巡视检查，对小曲线半径区段的连接、定位材料做专门的检查。c.提高接觸导线质量，通过对导线的张力、截面积、线密度、合金化、导电率等技术参数的综合考虑，合理选择能够提高接触悬挂稳定性、张力和减小接触悬挂重量的接触导线。

4.3 设备运行时，应及时加强维护和管理工作。

a.加强巡视力度，及早发现接触导线的硬点、硬弯，查明拉弧点的原因，并及时处理。b.连接线夹、设备线夹连接可靠，重点检查线夹内打火放电现象。c.有可能造成承力索、导线非正常过流的部位加装连接可靠的电连接。d.对设备进行定期监测和测量。

4.4 线路原因引起弓网故障的措施，加强施工现场卡控。

4.5 建立受电弓专检、互检和保养制度。

4.6 提高接触网运行管理和检修人员的技术素质和改善接触网检测和检修的技术手段。进而提高运行中的设备维护质量。

4.7 对受电弓的改进和研制工作。如果有了设计合理，工作特性稳定可靠的受电弓的话，那么对于减少由受电弓引发的弓网故障是有帮助的。