基于結合部問題的弓網故障案例分析

劉玉輝，劉再民，李 立

基于結合部問題的弓網故障案例分析

劉玉輝，劉再民，李 立

通過對滬漢蓉通道一起典型的動車組弓網故障進行分析，剖析故障處置流程，研究受電弓、接觸網動態耦合關系，結合運行經驗，針對跨線動車組開行存在的弓網結合部問題，提出相應措施和建議。

跨線；動車組；弓網；匹配；結合部

0 引言

我國地域廣闊，東西南北跨度大，近年來，隨著大量鐵路線路的陸續開通，跨區域、跨線別的長交路動車組列車開行數量不斷增加。由于動車組列車車型多樣，不同線路接觸網設備技術標準存在較大差異，造成弓網運行環境復雜。無論是接觸網懸掛類型、張力組合、導線高度，還是動車組受電弓的動力學特性、工作高度、靜態接觸壓力等，都會對弓網系統匹配產生影響。

本文通過剖析滬漢蓉通道一起典型的弓網故障案例，分析長交路跨線動車組受電弓、接觸網動態耦合關系，基于供電設備和動車組列車運行安全，提出弓網結合部有關問題解決措施和建議。

1 故障概況

1.1 故障現象

2015年3月10—17日，滬漢蓉通道武漢—成都段（成渝線、渝利線、宜萬線、漢宜線）連續發生多起弓網故障，造成14列動車組列車碳滑板被擊打受損，其中CRH1A型動車組9列、CRH1B/1E型動車組1列、CRH2A型動車組2列、CRH5A型動車組2列。

受電弓故障動車組運行交路均為滬漢蓉通道成渝線、渝利線、宜萬線和漢宜線，受電弓擊打位置全部位于列車運行方向受電弓中心線左側100～150 mm處。

1.2 故障排查

通過對CRH1A-1033受電弓故障動車組交路信息分析，其運行交路為：成都東動車所—成都—武漢—武漢動車所（0D634次、D634/1次、0D631次），途徑滬漢蓉通道成渝線、渝利線、宜萬線和漢宜線4條線路，其中，成都東→武漢動車所上行運行時01端主控，升7車受電弓，由此判定打弓點位于上行線路，見圖1。

圖1 CRH1A-1033車受電弓擊打位置模擬圖

調看武漢鐵路局與成都鐵路局在利川局界口裝設的受電弓滑板狀態監測裝置（5C）所抓拍圖片，3月15日17時49分，上行CRH1A-1033號動車組列車通過武漢、成都局界口時，受電弓碳滑板狀態正常，進一步判斷故障區段位于利川—武漢動車所上行徑路（宜萬線、漢宜線上行）。

3月18日，總公司運輸局組織成都局安排加裝有車載接觸網運行狀態檢測裝置（3C）的CRH2A-2229動車組，按照發生打碰弓故障的D634/1、D2242/3次運行徑路，對滬漢蓉線通道重慶北—武漢段進行模擬運行。

1.3 故障原因

通過對CRH2A-2229動車組車載接觸網運行狀態檢測裝置（3C）視頻錄像回放分析，列車運行至宜萬線恩施站6道90#支柱時，受電弓與接觸網分段絕緣器發生碰撞、拉弧，見圖2。

上網檢查發現分段絕緣器宜昌東方向短支銅滑道與熄弧棒過渡處的銅導角被擊打折斷，進行更換處理。

圖2 車載接觸網運行狀態缺陷分析報告圖

該分段絕緣器為西安鐵路局科學技術研究所生產的XFFP-1.60(1.25)T(G)消弧型分段絕緣器，如圖3所示，安裝位置處于曲線半徑600 m的小曲線地段，因線路超高造成過渡不平滑，運行中存在過渡硬點，動車組列車較高速度通過時，與受電弓碳滑板發生沖擊磕碰。

圖3 故障分段絕緣器示意圖

2 問題分析

2.1 動車組受電弓靜態接觸壓力問題

此次打碰弓徑路運行的車型有CRH1A、CRH1B/1E、CRH2A、CRH5A、CRH380AL型動車組列車，以及HXD1、HXD3系列電力機車牽引的普速客車和貨物列車，其中，動車組列車17對（CRH1A型2對、CRH1B/1E型6對、CRH2A型6對、CRH5A型1對、CRH380AL型2對）；普速列車12對。受電弓滑板被擊打現象均發生在動車組列車，普速電力機車未發生。

由于動車組列車受電弓靜態接觸壓力按照高速鐵路運行條件設定，受電弓靜態接觸壓力最大可達95 N（表1），較普速電力機車靜態接觸壓力大（70 N），造成動車組列車在接觸張力較小的宜萬線（渝利線、宜萬線、漢宜線線路技術參數如表2所示）運行時，受電弓抬升量增大，弓網匹配發生問題。

表1 各型動車組一、二級修限度表中弓壓規定值表

當受電弓靜態接觸壓力較小的普速電力機車低速通過接觸網分段絕緣器時，受電弓抬升力較小，能夠順利通過，而靜態接觸壓力較大動車組列車較高速度通過時，受電弓抬升力大，在有砟軌道車體晃動量大的情況下，分段絕緣器處產生較大過渡硬點，發生打弓故障。

表2 渝利線、宜萬線、漢宜線線路技術參數表

2.2 動車組受電弓工作高度問題

由于普速鐵路和高速鐵路接觸網導高差別較大，受不同速度下受電弓抬升量不同的影響，在接觸網導高為5 300 mm的高速鐵路上運行正常長交路動車組列車，跨線運行至接觸網導高6 450 mm客貨共線線路時，受電弓易發生離線失電、自動降弓故障，影響列車正常運行。

此次打碰弓信息中，CRH1型動車組占比最多（10列），CRH1型動車組最佳工作高度上限為6 500 mm（表3給出了部分動車組列車受電弓工作范圍），宜萬線接觸網導高為6 450 mm，考慮30 mm的允許誤差和100 mm受電弓抬升量，運行過程中接觸網實際導高已超出CRH1型動車組最佳工作高度上限。

表3 動車組受電弓滑板擊打情況統計表

2.3 受電弓滑板磨耗問題

目前高速鐵路接觸網張力大、跨距小，拉出值較小，動車組高速鐵路運行時在受電弓碳滑板中部形成一定寬度的凹形，當受電弓通過線岔和分段絕緣器時，凹面臺階的側向壓力可能引起線岔劇烈振動、或打壞分段絕緣器導流滑道，引發弓網故障。

3 相關建議

（1）鑒于目前既有線線路基礎、接觸網導高、線材張力組合、供電能力等較高速鐵路差別較大，不同車型動車組跨線既有線運行時，應充分考慮牽引功率與供電能力匹配、受電弓雙弓間距與接觸網關節式電分相幾何參數匹配、受電弓工作高度與接觸網導高匹配等問題。

（2）跨線既有線運行的動車組列車，其受電弓靜態接觸壓力宜調整至85 N以下。

（3）動車組跨線既有線運行時，應根據上線動車組技術參數和運行徑路接觸網技術條件，進行弓網關系仿真和評估。

（4）新線建設充分考慮后期運營實際，盡量統一設備技術標準，減少技術差異。

4 結語

跨線列車弓網匹配關系是一個復雜的動態耦合系統，還有更多需要深入研究的問題，隨著路網建設不斷完善，跨區域人口流動加速，跨線運行的長交路列車不斷增多，各部門應做好跨線列車開行條件確認，確保鐵路運輸安全。

[1] TG/01-2014 鐵路技術管理規程[S].

[2] TB/T3271-2011 軌道交通 受流系統 受電弓與接觸網相互作用準則[S].

[3] 吳積欽.受電弓與接觸網系統[M]. 成都：西南交通大學出版社，2010.

Through analyzing a typical pantograph-catenary faults caused by the electric multiple unit running on Shanghai-Wuhan-Chengdu railway lines, on basis of detailed analysis of flow for handling of faults, study on pantograph and catenary dynamic coupling interactions, with combination of operation experiences, and with regard to the problems of pantograph-catenary at junction between railway lines where the electric multiple unit is under cross line operation mode, relative measures and proposals are put forward accordingly.

Cross line; electric multiple unit; pantograph-catenary system; matching; junction between railway lines

U225.4

：B

：1007-936X(2016)03-0026-03

2015-04-09

劉玉輝. 中國鐵路總公司運輸局供電部，工程師，電話：18910503757；劉再民. 中國鐵路總公司運輸局供電部，高級工程師；李 立. 北京鐵路局北京供電段，工程師。