刚性接触网弓网磨耗原因及应对措施

高军强

摘要：在城市轨道交通的专业领域中，接触网是供电系统的重要组成部分，是城市轨道交通的命脉，其可靠性、安全性及供电质量对整个城市轨道交通起着至关重要的作用。由于刚性接触网技术的发展和应用还处于实践和摸索阶段，所以在实际应用中仍然存在较多问题，其中以刚性接触网弓网磨耗问题尤为突出，严重时会影响行车安全。基于此，本文分析了刚性接触网弓网异常磨耗原因并提出应对措施。

关键词：刚性接触网;弓网磨耗;应对措施

引言

刚性接触网是地铁运营安全与否的核心要素，一旦弓网发生异常磨耗，将会带来巨大的安全隐患。在理想情况下，受电弓碳滑板与接触线应该均匀、平滑的摩擦接触。弓网关系不良时，使得接触线、受电弓碳滑板局部磨耗严重，弓网关系进一步恶化。因此有针对性的工作对弓网的磨耗情况进行分析，并采取相关措施来减轻其磨耗情况，保证弓网设备的良好工作状态。

1.刚性接触网弓网磨耗的原因分析

1.1机械磨耗

机械磨耗通常指受电弓滑过接触线底面时弓网间相互摩擦产生的磨耗。在列车运行过程中，通过受电弓滑板与接触线的滑动接触取流。要使受电弓良好地受流，必须保证受电弓滑板与接触线可靠接触，这就要求弓网之间必须保持一定的接触压力。但是，弓网压力的存在必然导致机械磨耗的出现。

机械磨耗可能原因有如下几种：

（1）弓网压力过大：从物理学知识可知，机械磨耗的大小主要与弓网压力成正比。当受电弓与接触网接触压力过大的时候，必然导致接触线与受电弓碳滑板间的磨耗加重，降低受电弓与接触网的使用寿命。

（2）拉出值布置不合理：拉出值的作用是使受电弓能与接触线均匀接触，因此拉出值分布不合理的直接影响就是受电弓滑板的异常磨耗，从而间接对接触线磨耗产生影响。接触网拉出值的布置方式也是影响弓网磨耗严重的一个因素，若接触网的拉出值过于集中将恶化弓网关系，加速接触线磨耗。

（3）接触网硬点：引起机车受电弓与接触线的接触力突然变化的地点为接触硬点，统称硬点。接触网硬点会碰伤，刮伤碳滑板，造成机械磨耗过大。

1.2电气磨耗

电气磨耗主要是由受电弓脱离接触线底面产生火花并烧蚀受电弓及接触线表面造成的。电气磨耗往往伴随着电弧电火花等现象，如果被断开的电流超过0.25～1A，断开后两接触点间的电压超过12～20V，则在接触点间隙中通常会产生一团温度极高、发出强光其能够导电的近似圆柱形的气体-电弧。电弧是气体放电的一种形式。通过运营维护经验及相关测试数据分析可知，严重威胁弓网关系的是电弧现象的发生。

电弧产生的原因分析如下：

（1）弓网压力过小或过大：若受电弓与接触网接触压力过大的时候，直接导致接触线与受电弓滑板间的磨耗加重，降低受电弓与接触网的使用寿命。因此选择适宜的弓网压力是车辆维修工作的重中之重，良好的弓网关系可有效的规避接触线异常磨耗。而当弓网之间的接触压力过小，则受电弓碳滑板无法与接触线保持良好的接触，就会导致弓网离线甚至产生拉弧打火。拉弧打火产生的热量会使接触线局部发热、材质变软、易被磨耗，因此当后续列车通过时，该处接触线就很容易出现磨耗，这种磨耗就是电气磨耗。

（2）受电弓振动：在列车运行中，受电弓受隧道风和高速气流以及轮轨传来机械振动的影响，会发生相对接触线的水平和垂直方向的振动。在一般区段，这种振动影响较小，受电弓滑板能克服这些影响并仍然保持与接触线的良好接触。而列车处于加速区段时，车体本身的机械振动现象加剧（振动频率、振幅增加）;列车处于弹性道床区域时，受道床机械振动的影响，其自身机械振动的现象也更加严重。受此影响，受电弓相对接触线的水平和垂直方向的振动也加剧。剧烈变化的弓网压力使得受电弓无法保持与接触线的良好接触，容易出现离线，导致拉弧。

（3）接触网硬点：硬点对接触网、受电弓的伤害除了机械伤害，另一个是电弧伤害。电弧伤害主要是硬点引起的弓网离线和离线瞬间产生的高温电弧，它对接触网、受电弓有很大的危害。对受电弓的伤害主要表现在对弓头的点蚀、汽化。接触硬点是造成机车受电弓离线的重要原因之一。由于接触线上硬点的存在，冲击加速度数值较大时就会造成离线，离线产生高温的电弧，到一定程度时会对接触网、受电弓产生严重破坏。

2.综合分析

弓网磨耗较大区段的弓网拉弧现象都比较严重，这说明电气磨耗是造成刚性接触网弓网局部磨耗严重的主要因素。

根据运营实践可知，接触线磨耗严重区段，即电气磨耗区段主要分布在车辆加速取流区、减振道床（轨道弹性较大）、变坡区段等，在几种因素的共同作用下，车辆通过时，受电弓发生较大的振动，不能与接触线可靠接触，列车受电弓跟随性特别差，列车振动直接引起受电弓的离线，并伴随明显的打火拉弧。说明在此期间受电弓抬升压力较小。而这些区段受电弓取流又比较大，从而产生电弧，烧蚀接触线和碳滑板。

综上所述，弓网异常磨耗是受电弓压力过大或过小，道床不平滑，接触网硬点、接触线拉出值不合理，等诸多因素共同作用的结果。

3.应对措施

3.1选择合适的弓网压力

当受电弓与接触网接触压力过小，受电弓会脱离接触网而发生离线的现象， 使得正常供电变得断断续续，导致列车工作条件变差。同时，由于离线的瞬间会产生电弧的高温溶蚀作用，因而会导致接触线和滑板的接触面变得粗糙不平，降低了受电弓的使用寿命。离线时也会产生拉弧，从而烧损接触线，导致接触线被拉断的事故。

由此可见，车辆检修的重点应该着重放在受电弓与接触网接触压力问题上。保持受电弓与接触网间正常工作压力值越小，对受电弓无论是取流还是减小磨耗都越有利。

3.2适当调整接触线的偏移拉出值

在地铁运行过程中，刚性接触网的状态会直接对地铁的安全性和可靠性造成影响。接触网检修可以采取有效的措施，合理调整接触线的拉出值，进而保证接触线均匀分布于线路中心两侧、同时确保线索角度变化平缓。合理调整接触线的偏移拉出值。并且还要确保拉出值分部的均匀性，拉出值的分布应呈标准正态分布，相邻点之间拉出值的变化保持平缓。

3.3 减小弓网振动

目前刚性接触网采用的受电弓并非针對刚性接触网特性所研制的，因此研制受速度影响、产生振动比较小的优质受电弓，是缓解因振动产生接触线磨耗的有力措施。另外，优化列车车体的动态性能，打磨或更换磨耗严重的钢轨，都有利于缓解受电弓振动，改善弓网关系，进而缓解弓网的磨耗。由于刚性接触网弹性较小，运行过程中受电弓振动较为明显，受电弓与接触网之间的电气腐蚀和机械磨耗较为明显。因此如果能在悬挂位置安装弹性装置进行振动补偿，可极大改善弓网关系

3.4加强重点磨耗区段精细化检修工作

对磨耗异常区段，按年计划检修作业，并密切关注弓网磨耗变化情况，对该区段的导高拉出值调整执行更严格的标准，将定位数据保持在与标准值相匹配的状态，确保设备安装及运行状态良好。要加强汇流排中间接头的排查。一旦发现异常磨耗，应及时修复。还应该建立重点磨耗台账，对严重区域进行跟踪调查，缩短检查周期，发现接触网局部磨耗过大时及时调整，减少弓网网磨耗不均匀。目前搭配刚性接触网所使用的受电弓产品研发较慢，现有成型产品耦合性较差，因此研制一款受速度、振动影响较小的高质量受电弓是缓解弓网磨耗的有力措施。生产检修要根据接触网参数的变化，受电弓摩擦引起的绝缘故障，加强维修力度，减少因弓网磨耗而导致的故障。

4.结束语

刚性接触网弓网磨耗状态影响着整个供电系统的安全可靠和整个地铁系统的正常运营，对地铁的安全运营具有重要意义。刚性接触网弓网磨耗的原因是多方面的，这要求根据具体问题具体分析，改善弓网异常磨耗。合理优化弓网压力、提高刚性接触网弹性性能、适当调整接触线的偏移拉出值、加强弓网关系的持续监测管理等，通过采取有效的解决措施，减少弓网的异常磨耗情况，促进地铁行业的稳定可持续发展。

参考文献

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