一起弓网配合不良故障引起的思考

张梅

摘 要：该文以天津现代有轨电车项目发生的一起弓网配合不良引发的受电弓损坏、中心锚结线被挂断事件为背景，通过实际测量详细分析了弓网配合不良故障产生的原因，并针对此事件进行深入研究，结合天津现代有轨电车实际情况提出了解决方法。

关键词：现代有轨电车 弓网配合 中锚线

中图分类号：U226 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0045-02

1 背景介绍

天津现代有轨电车洞庭路试验线起点为地铁9号线泰达站，终点为开发区大学城，线路沿洞庭路方向，正线总长度为7.86 km，其间下穿镇海桥约613 m，其余路段均为地面段。接触网采用上下行并联的简单悬挂方式。接触线距轨面高度在5 000～5 500 mm范围内。受电弓最高工作高度：6 500 mm，受电弓最低工作高度3 085 mm，受电弓宽度为1 600 mm，受电弓的有效工作宽度为1 200 mm，受电亏静抬升力：80～120 N，升弓时间：5 s。

2 事件过程

2011年3月16日12：25在天津开发区洞庭路试验线上行Z049立柱附近，司机报受电弓无法升起，接触网设备被损坏。调度命令司机原地待命，立即通知车辆、接触网抢险队伍赶赴现场。车辆、接触网抢险对到达现场后确认，中锚线被挂断以及电车受电弓外侧碳带、右回流线、平衡杆、加固钢丝绳、支撑推杆、上部支架、盘头弹簧片及限位止挡均有不同程度损伤，需要组织抢修工作。随后经过接触网、车辆专业抢修，车辆被连挂出线路，接触网专业临时恢复后，正线恢复通车条件。

3 原因分析

3.1 故障第一位置的确认

经调阅附近路口录像显示，电车于12时25分08秒由三街上行站台动车发出，在运行途中于12时25分24秒发生明显闪络，应为最初故障位置（该过程运行16 s）。

检查电车数据，显示电车于12时17分19秒（软件显示时间）由三街上行站台发出，结合交通视频录像显示，电车运行16 s，发生闪络，电车运行96 m，此时速度为27 km/h。

通过现场实地查看，三街上行站台前方96 m（对应的供电设备位置为Z049杆北4 m位置）在此位置，发现中锚线开始有刮痕。Z049杆北1.2 m，为中锚线挂断处。

故障后，对镇海桥至Z049杆区域接触网进行了检查，除事故点外，未发现异常碰撞和摩擦痕迹。同时，还对全线区域进行了普查，未发现异常，可以排除在其他位置受电弓与其他异物发生碰撞的可能性。

因此，可以确认三街上行站台前方96 m（即Z049杆北4 m位置）为引发故障第一位置。在此位置，发生弓网配合不良故障，受电弓开始刮蹭中锚线，运行2.8 m后（即Z049杆北1.2 m），中锚线被挂断。

3.2 原因分析

3.2.1 中锚线情况分析

（1）关键技术参数的排查。

对于简单悬挂，接触网技术标准中要求，中心锚结的下锚绳与接触线垂直间距不低于500 mm，下锚绳的驰度应满足：最高温度时，中心锚结线夹处接触线高于两边支柱定位点50 mm，最低温度时，平腕臂抬头不得大于50 mm。

经测量，中心锚结下锚绳与接触线的距离为500 mm，符合要求。同时对Z049、Z048、Z050立柱的定位点高度测量记录，Z049处定位点的高于Z048、Z050的定位点距离为10 mm、15 mm，当天温度为4 ℃～12 ℃。

（2）驰度的分析。

故障中锚线与新换中锚线长度比较情况如下。

经测量，故障中锚线由Z049中锚线夹至Z050杆，其实际长度为38.42 m，具体组成为：

L1=35.61（北侧被挂断的线缆长度）+1.2（南侧被挂断的线缆长度）+1.16 m（Z050下锚点至锚线绝缘子处处的青铜绞线长度）+0.45（锚线绝缘子长度）

经测量，新更换锚线长度为38.40 m。

L2=38.40 m（实际测量值）

经理论计算，将中锚线、Z050与Z049杆跨距、Z049腕臂与中锚线夹长度等似为三角形，其理论长度为38.25 m，具体组成为：

经检查，Z050杆中锚线下锚处抱箍未发现下滑迹象。

总结：结合故障中锚线L1、新换中锚线L2及理论中锚长度数值比较，可排除因中锚线线缆过长，引起驰度过大（低于接触线）引发该次事故的可能性。

新换中锚线与类似中锚线驰度比较情况如下。

经测量，新换Z049中锚线其中锚线夹至接触线的距离为50 cm；新换Z049中锚线距接触线最低点距离为45 cm，此处接触线离Z049定位点的距离为4 m。

与之相对比，Z176杆中锚线与接触線间关系：经测量，Z176杆中锚线其中锚线夹至接触线的距离为50 cm；接触线离Z176定位点4 m处，中锚线与接触线的垂直距离为31.5 cm； 接触线离Z176定位点15 m处，中锚线与接触线的垂直距离为18 cm，该点为最低点。

线缆驰度计算公式：

式中，（f线缆驰度，g单位重量，l线缆长度，T线缆张力）

总结：结合类似跨距下中锚线驰度情况测量可得知，在线缆张力发生松弛的情况下，Z049杆处故障中锚线应与Z176杆中锚线类似，发生下垂，为该次事故发生埋下隐患，但最大下垂量高于接触线高度（中锚线最低点与接触线间高度在10～20 cm）。

3.2.2 受电弓检查及试验情况

对运营车辆受电弓进行了单侧压力弓头偏移试验、受电弓气囊保压试验、受电弓突然受力测试等情况的测试，测试情况良好，未发现异常情况。同时，对故障受电弓进行了受电弓气囊保压试验，排除了受电弓气路部分故障可能性。

在对运营车辆模拟受电弓平衡杆断裂试验时，发现在受电弓平衡杆断裂后，受电弓盘头失去平衡不受约束，发生上扬，在车辆高速运行时，在接触线反作用力下，极易引起弓头弹簧片变形，羊角上翘，详细试验情况如下。

（1）单侧压力弓头偏移试验。

该次试验是分别在受电弓弓头1/4、1/2、3/4处施压，通过水平杆、水平靠尺以及卷尺测量受电弓偏移量，通过试验可以得出，接受测试的受电弓在受到单侧力的情况下均会发生偏移，但偏移方向均为左侧偏移。

（2）受电弓气囊保压试验。

该试验是对正常受电弓以及故障受电弓进行测试保压，形成对比，在试验中，利用外接气压对电车进行补气，升弓到2 m后，断开外接气源、电车空压机以及主空压机，保压10 min后，測量受电弓高度，通过受电弓压力调整阀观察气囊气压，测试结果如下。

正常受电弓进行保压实验，补充气压后，受电弓高度为2 m，气囊气压为5 bar；保压10 min后，受电弓高度为2 m，气囊气压为5 bar。

故障受电弓进行保压实验，补充气压后，受电弓高度为2 m，气囊气压为5 bar；保压10 min后，受电弓高度为2 m，气囊气压为5 bar。

通过以上数据结果可以得出，受电弓气囊保压效果良好。

（3）受电弓突然受力测试。

该实验是对正常受电弓在升弓状态时，在弓头不同位置突然施加向下的力，测试受电弓回弹时的情况。通过测试得出，当受电弓在升弓状态下弓头两侧位置突然受到向下的力，在受电弓回弹时，弓头会在左右方向上发生少量偏移，但在前后方向上不会发生偏移；在受电弓中间位置突然受到向下的力，在受电弓回弹时，弓头在前后或左右方向上均不会发生偏移。

（4）受电弓弓头翻转极限测试。

该次试验是正常受电弓在升弓2 m弓头水平的情况下，测量碳带以及羊角高度，以及正常受电弓在升弓2 m弓头前倾极限位置情况下，测量碳带以及羊角高度。

受电弓弓头水平时，碳带高度H为200 cm，羊角高度为182 cm。

受电弓弓头极限位置是，碳带高度H为201 cm，羊角高度为183.5 cm。

（5）受电弓碳带磨损情况检查。

该测试测量了故障车正常受电弓碳带磨损的位置以及磨损最低点位置，结果如下。

前碳带从中心位置，向左30 cm、向右27 cm有磨损痕迹，最低位置在碳带中心位置左右15 cm之间，约为19.8～20 cm。

后碳带从中心位置，向左31 cm、向右32 cm有磨损痕迹，最低位置在碳带中心位置左右15 cm之间，约为20～20.1 cm。

从以上数据可以看出，碳带磨损情况较均匀。

4 结语

结合上述分析情况，造成该次事故的原因是：Z049杆区域中锚线随着运营年限的增加，张力下降，发生一定程度的下垂，存在一定安全隐患；同时该车辆晃动量大，长期在平整度较差的路面上运行，引起该车受电弓平衡杆金属疲劳，存在一定安全隐患；事故当日，该车以27 km/h速度通过线路平整度较差的Z049杆区域时，受电弓平衡杆发生失效，盘头因而失去平衡不受约束，发生上扬，在速度的引领下，弓头弹簧片变形，羊角上翘，上翘的羊角与下垂的中锚线发生刮蹭，进而反向折反受电弓，并挂断该区域的中锚线。因此，车辆受电弓平衡杆失效是造成该次事故的直接原因，Z049杆中锚线下垂、车辆晃动量较大及Z049杆区域路面平整度较差是造成该事故的潜在原因。

5 改进措施

（1）对全线所有中锚线驰度情况进行普查，根据普查结果，对不合格中锚线进行调整。

（2）修复故障受电弓。对运营车辆各杆件的连接部位进行普查，修订和完善受电弓检修维护标准，加强对受电弓各连接杆件松动、各轴承润滑及受电弓横向稳定性等关键项目检查。

（3）进一步研究和改善车辆晃动量较大和路面平整度较差的问题，改善车辆运行条件，消除安全隐患。

参考文献

[1] 韩峰.接触网参数小型检测系统的设计与开发[D].西南交通大学，2004.

[2] 赵永君.接触网检修与维护[M].人民交通出版社，2013.