地铁受电弓滑板磨耗异常分析及对策

范忠林

摘 要：地铁因其便捷与准时性，成为人们的重要出行方式。地铁客流不断创新高，行车密度加大，地铁牵引供电负荷急剧增大。受电弓作为电客车从接触网上取电的关键设备，接触网为整条线路供电，只有良好的弓网配合关系才能确保受电弓滑板磨耗正常。在日常运营过程中，受电弓滑板的磨耗常有磨耗过快、偏磨等异常情况。受电弓滑板磨耗异常问题威胁着运营安全，同时也会造成运营成本数倍增长，严重时会造成电客车被迫下线或停运。基于此，本文通过对多条线路受电弓滑板磨耗异常情况进行研究分析，提供相应治理对策及建议。

关键词：地铁牵引供电;受电弓磨耗异常;分析与治理对策

1 地铁受电弓使用情况描述

地铁在日常的运营过程中，出现受电弓滑板磨耗异常，如不及时的检修更换，则可能导致受电弓触发ADD保护自动降弓，从而致使列车退出运营。

通常地铁受电弓采用碳滑板或浸金属碳滑板，正常运营条件下，每根滑板使用15万公里以上，即一年左右，弓网关系良好的线路，滑板则可使用三年以上。反之，可能受电弓滑板磨耗量骤升，滑板仅能使用千余公里，仅此一项将带来运营材料大幅增加。

因此，需要对弓网关系综合检测与分析，找出异常原因，针对性的对弓网关系进行治理，从而确保地铁的安全运营，并有效控制运营成本。

2 受电弓滑板磨耗异常类型

受电弓滑板磨耗异常主要分为偏磨和磨耗量骤升，或两种情况同时出现。滑板偏磨主要表现在滑板各区域磨耗不均，滑板往往呈锯齿、V字型、W型等形状，因部分区域磨耗达到更换限值的情况，碳滑板的使用公里数锐减。受电弓滑板磨耗，由一毫米每万公里上升至数倍以上，在运行过程中可能会因滑板磨耗到限触发降弓，使得列车退出运营，造成线路晚点。受电弓滑板的磨耗又可分为机械磨耗和电气磨耗，机械磨耗是指受电弓滑板与接触网之间的机械摩擦、切削及撞击等机械力作用下的磨耗;电气磨耗是指受电弓滑板在受流电流的作用下形成的滑板消耗。

3 常见异常病因分析

3.1 燃弧病害

燃弧是电气化铁路中较为普遍的现象，燃弧过程中会释放一定的能量，会造成滑板温度急剧上升，对碳滑板形成烧蚀，严重时会造成浸金属滑板中的金属析出，造成滑板的组织松散，使得滑板崩缺掉块，加剧滑板磨耗。燃弧也会造成接触线上形成金属烧蚀物，形成硬点，使得弓网关系恶化。燃弧的过程中也可能造成接触线线面及受电弓滑板表面形成粗糙面，使得弓网接触有效面积减小，造成接触电阻过大，遇到加速电流较大区段因电流焦耳热效应，使得受电弓滑板温升更快。

3.2 受电弓滑板工作温度超高

地铁受电弓滑板的额定工作温度为150℃，在正常的情况下，滑板温度略高于使用条件空气温度，偶尔会因燃弧造成滑板温度高于额定温度，但一般持续较短。但在运行过程中滑板温度远高于其标称的温度，且持续时间较长，则会造成受电弓滑板处于超温运行，其磨耗量会高于正常值的数十倍，同步也会造成滑板金属析出。

3.3 接觸网分布问题

接触网的设计和实际的分布情况，直接关系着弓网的配合质量。接触网的分布异常主要体现在如下几点：

（1）接触网坡度超限，高差超限，锚段关节未调平。在接触网设计或施工过程中，使接触网的坡度较大，同时相邻悬挂点间的高差出限制，地铁接触网相邻悬挂点的导高高差值应小于设计值。

另外接触网的关键区段，如锚段关节未调整平顺或高差超限，则在该处会造成受电弓频繁燃弧或硬点冲击，增大了受电弓滑板的磨耗。接触网的不平顺也会造成弓网频繁离线燃弧，硬点增多，造成弓网离线。

（2）接触线线面不平。接触线表面在运营过程中形成了波磨或不均匀磨耗，形成一系列的凹坑或偏磨现象，受电弓滑板通过时则会造成受电弓频繁离线，同时也可能伴随燃弧。电客车高速运行时，弓网有效接触面减小，局部放电燃弧也较为严重。

（3）接触线分布问题。接触网的拉出值分布在全线上不均匀，也会造成受电弓滑板在某些区域明显高于滑板其它区域，但该线路上所有受电弓滑板会呈现类似的趋势。

3.4 硬点冲击病害

接触网上形成的硬点，受电弓滑板通过时会对受电弓形成冲击，会造成受电弓离线及燃弧。硬点冲击过大，则会直接造成受电弓滑板掉块及受电弓头折损。一般的线路上如出现大于50g的硬点，则如是新线路则不具备运营开通条件，如是运营线路则需要立即消除该硬点。同时，冲击较小的硬点也应该及时的消除。

3.5 弓网压力异常

弓网压力调整过小或过大均会影响受电弓滑板的磨耗。弓网的压力应控制在一定的范围，且平均压力值应该接近于通常设定的值，且压力的波动分布需要接近于正态分布较为理想。弓网压力的控制的指标如下：

（1）最大值Fmax（N）：Fmax≤Fm+3σ≤300

（2）最小值Fmin（N）：Fmin>0

（3）平均值Fm（N）：70

（4）标准偏差σ（N）：σ ≤0.3×Fm

3.6 接触线切削

接触线在运营过程中两侧形成锋利的棱边，会在受电弓通过时对滑板形成切削作用，造成滑板的机械磨耗显著上升。

3.7 其它因素

雨雪天气，温差变化大的天气均会对弓网关系造成影响，导致碳滑板的磨耗高于平时。钢轨平顺性、TQI等参数及轮轨关系也密切关系着弓网的配合，一定程度也影响着受电弓滑板的磨耗速度。

4 治理应对对策

针对受电弓滑板磨耗异常情况，需要应用弓网监测系统针对性的对弓网参数进行监测。首先需区分该种滑板异常磨耗是机械磨耗还是电气磨耗为主，其次是需对弓网关系异常进行定性定量分析，最后是要划分弓网关系治理的重要区段，避免盲目的治理而使得弓网关系进一步恶化，影响载客运营。

4.1 优化弓网配合的关键参数

弓网关系不良的问题大部分会通过燃弧的形式表现出来，因此，治理受电弓滑板磨耗异常，需要有效的控制弓网的燃弧。一般的，可以检测出燃弧成因，如硬点离线造成，则需要消除该处的硬点;接触线线面不平引起，则需要对接触线表面进行打磨;如是接触网高差超限引起的则调平等措施进行消除。同时，要确保受电弓滑板处于正常的工作温度。通过对受电弓碳滑板的温度监测，如受电弓长期处于超出额定温度运行的情况，则需要对接触网线面、受电弓滑板表面进行检查和打磨处理。

4.2 消除受电弓及滑板异常

当滑板磨耗异常时，滑板表面往往呈现凹凸不平，在运行的过程中会造成弓对网之间的挤压和碰撞作用，会进一步增大滑板磨耗，因此需要对滑板进行打磨处理，保障受电弓滑板自身的平顺性。

4.3 调整接触网状态

通过调整和优化接触网的几何参数与接触线形态，可以使得受电弓滑板的磨耗达到较为理想的水平。需保障接触网的坡度处于设计规定值范围，相邻悬挂点的高差需控制在设计值内，要对接触线棱边、拉丝及时打磨和清除。接触线的线面需要精细打磨光滑，因此种接触线会造成弓网有效接触面减小，接触电阻过大，会造成弓网温升过快。需对弹性绝缘子的弹性进行研究和排查，避免绝缘子出现卡滞。需关注接触网跨中的导高值是否在允许的范围内。确保轨道的平顺性，需确保轮轨关系配合处于良好状态。

5 结束语

综上，通过弓网监测系统精准检测与分析，快速定位受电弓滑板磨耗异常成因，针对性的维修，如调整接触网的几何参数、消除硬点冲击、减少燃弧、打磨受电弓滑板与接触线、对接触线磨耗异常的区段进行换线等处理措施。充分利用弓网监测系统的检测与分析，采用检测、维修、检测评价及改进的PDCA循环的总体治理思路，最终将弓网关系调整至最佳的状态。最后，相关技术人员需加强对弓网关系检测技术的学习与应用，提高弓网病害的分析能力和整治效率。

参考文献：

[1]cjj/t288-2018，中国住房与城乡建设部.城市轨道交通架空接触网技术标准[S].

[2]中国铁道行业标准.TBT 3271-2011，轨道交通 受流系统 受电弓与接触网相互作用准则[S].