接触网弓网故障分析及应对措施

史洋嫡 中国铁路上海局集团有限公司调度所

1 前言

电气化铁路上，接触网通过受电弓为高速运行的列车提供电能。位于车顶的受电弓和接触线贴合联系，在紧贴高速的滑行中完成电能的传输和接收。只有接触网和受电弓都满足设计的技术要求和运行方式，才能够保证列车正常运行，才能避免弓网故障发生。在上海局集团公司供电调度管辖范围内，就多次发生接触网故障，给铁路正常运营造成很大影响，其中弓网故障发生的频次就很频繁。

2 案例分析

XX年X月X日在XX线XX车站，电力机车由侧线4道进入正线II道时在10＃道岔时，受电弓钻入正线接触网内，造成机车受电弓被拉断，接触网损毁，中断行车。

该故障发生在道岔上，由于接触网在道岔位置均设置有线岔，此位置接触线交叉设置，道岔位置接触线设置如图1所示。

图1 道岔处接触线位置示意图

故障发生后，通过检测，该处接触线在两个工作支的高度分别为：正线导高6 010 mm，侧线6 050 mm，按照《铁路电力牵引供电质量验收标准》规定，在交叉的接触线相距500 mm处的两工作支支接触线距轨面高度应保持相等，误差不超过10 mm。而现场测量两线高差达40 mm；同时发现，该处使用的是环节吊弦，且该环节吊弦的两个环相互重叠。

分析上述情况，当机车还没有接触正线时，由于接触线受到受电弓的向上的压力使接触线侧线抬高50 mm～70 mm，因为线岔的存在，正线也相应的被抬高。正常情况下，受电弓在通过此处时侧线较正线高50 mm～60 mm，这时正线可通过在受电弓触角上的滑行进行过渡。受电弓、接触线从侧线向正线运行通过动态等高段的动态弓网关系示意图如图2所示。

图2 受电弓、接触线从侧线向正线运行通过动态等高段的动态弓网关系示意图

故障现场测量数据显示，两接触线高差达40 mm，在受电弓作用下，两线高差达到90 mm～110 mm，此时受电弓触角在接触正线的瞬间，与正线发生碰触，由于两线高差过大，造成受电弓弓角发生偏斜，从而造成受电弓钻入正线上方，造成弓网故障。

3 弓网故障及其表现

上述案例分析只是众多弓网故障中比较典型的一种——线岔弓网故障，根据以往发生的故障种类，总结弓网故障及其表现如下。

3.1 接触网连接设备和定位装置

这类主要是由于电连接器或吊弦引起的故障，主要表现在电连接设置不合理或者吊弦等由于列车长期通过振动造成断裂侵入受电弓动态包络线，在列车通过时与受电弓进行碰打，造成弓网故障。2019年上半年沪昆高铁已经多次出现因吊弦长期振动疲劳断裂引起的弓网故障了。再者就是定位装置拉出值设置不合理，造成弓网故障发生，这类故障在曲线区段或遇大风及温度变化过大时容易发生。

3.2 接触导线处和道岔区

接触网接触线如果在施工时不合格或后期运行检修中不到位，极易造成硬点，从而引起接触线与受电弓拉弧现象，使局部磨损严重造成接触线断线或受电弓碳滑板被击打故障等，还包括因接触网材料不符合要求引发的断裂、抽脱等故障，从而侵入受电弓动态包络线引发弓网故障。在前面的案例中提到的道岔处也是容易发生弓网故障的地方，这种一般都是由于线叉处两工作支导线交叉位置参数不标准、线岔限制管距离过大、始触点高度不满足条件等。

4 弓网故障的成因

4.1 供电方面原因

接触网在最初设计上存有缺陷，设计的不合理不规范甚至是接触网材质不合规导致接触网带伤运行，随着这种错误状态累积，极易引起弓网故障。再者就是供电设备在后期运营检修期间维护不到位，导致拉出值、主导电回路、线夹电连接、吊弦等超出合理范围而引发弓网故障。

4.2 机车方面原因

经过对以往弓网故障的分析，可以发现除了接触网方面原因外，机车或动车组受电弓方面也是引起此类故障的主要因素，期中主要表现在受电弓安装不合理、碳滑板松动、翘起或材质使用不对等方面，这些情形都会导致受电弓和接触线在运行中发现不良偏移，从而引发受电弓打碰接触网设备或发生受电弓钻网事故。

4.3 运输和工务方面原因

这类主要体现在受铁路运输过程中外力影响造成接触网设备被碰撞造成侵限，机车或动车组闯无电区等。工务单位违规作业导致线路偏移或导高失衡等都能直接改变弓网的相对位置，引发弓网故障。

5 防止弓网故障的应对措施

5.1 供电设备方面

供电接触网方面是预防弓网故障的主战场，从施工单位移交设备的联调联试阶段就要尽可能的纠正设计、施工方面的不合理和问题，把好入口关。在线路投入运营后，要在日常维护检修中对供电薄弱地段和节点进行重点维护，例如定位装置、线夹、开关引线、线叉处、吊弦等，对于处于风口或隧道空口等处，要做好供电设备防风摆措施，减少接触网的偏移量，增强供电设备稳定性。这些都能够有效地减少弓网故障的发生。

5.2 优化机车或动车组受电弓维护巡查

机车或动车组受电弓应有机务段或动车段的专门人员检查其入库和出库时状态，对于发现的受电弓有异常状态的，必须立即处理，杜绝受电弓带伤上线运行。在日常检修作业中，要重点对受电弓碳滑板、弓板翘头、偏移量等进行检查和维护，确保每一条机车或动车组在上线运行前受电弓都处于技术良好状态。

5.3 规范乘务人员机车或动车组运行中的操作

司机和动车组机械师在车辆运行过程中，要紧盯受电弓和线路接触网状态，要时刻注意各种升降弓信号和接触网终端标志，防止跑弓。遇有接触网或受电弓异常情况时要立即向车站值班员或列车调度员汇报，列车调度员通知供电调度员，共同查找弓网故障发生的第一时间或地点，防止衍生故障的发生。

5.4 提高检修人员技术素质

提高接触网运行管理和检修人员的技术素质，运行管理人员应真正掌握接触网的关键，有效地指导检修工作，把检修工作放在减小弓网故障和提高供电质量上。完善机务和供电部门的信息反馈制度，结合新媒体和大数据提高信息传递效率，以便双方及时安排对设备的巡检和抢修。对接触网的培训和教育要突出实效性，力求通过提高接触网工的维修技能来提高接触网设备的内在质量，从而减少弓网故障发生。

6 结束语

弓网故障的发生具有突然性和扩延性的特点，极易造成故障的扩大化，随着电气化铁路运营里程的不断延展，尤其是高速铁路的不断投入运营，该故障对行车安全威胁日益严重，铁路各工种要精细管理，加强接触网和受电弓的重点检查，提高接触网设备的运行品质，增强弓网故障应急处置能力，为铁路运输的安全、和谐发展提供有力的保证。