南寧地鐵2 號線弓網拉弧打火原因分析與改善措施

向偉彬，王亮

（南寧軌道交通集團有限責任公司運營分公司，南寧530000）

1 引言

弓網關系是受電弓與接觸網相互作用關系的簡稱，是業內目前研究的熱點問題之一【1，2】。良好的弓網關系不僅能保障良好的受流質量，提升供電系統穩定性，減少弓網拉弧打火現象的發生，延長受電弓與接觸網的使用壽命并優化LCC，還能降低電弧噪聲和對周邊通信設備造成的電磁干擾【3，4】。

受電弓是電動客車重要部件，通過碳滑板從接觸網上集取電能，并傳送到電動客車電氣系統，它安裝在車體頂部。南寧地鐵2 號線采用的是6 節編組的“四動兩拖”結構的B2 型電動客車，車頂采用TSG18G（05）型受電弓，為能通過空氣回路控制升、降動作的鉸接構件，具有較好的自身穩定性和弓網跟隨性，碳滑板位于弓頭組裝上。接觸網是城市軌道牽引供電系統的重要組成部分，從牽引變電所通過饋電線將電能傳送給電動客車運行。南寧地鐵2 號線地下區段采用剛性架空接觸網、地上區段采用柔性架空接觸網，通過DC1 500V 向電動客車供電。正線使用的接觸線型號為CTA-120，材質為銀銅合金，硬度均為105HB。

南寧地鐵2 號線是南寧城軌規劃的南北骨干線，為第二條建成運營線路，它南起玉洞站，北至西津站，全長21.2km。南寧地鐵2 號線弓網拉弧打火主要發生在正線，本文主要針對正線情況，在國內弓網拉弧打火研究的基礎上，對南寧地鐵2號線現狀進行了分析，并提出了一些改善措施。

2 國內研究現狀

基于弓網關系的重要程度，國內外科研機構和城軌運營單位已對弓網關系進行了深入研究。劉文正等研究了離線時刻對弓網電弧特性的影響，得出了電弧電流與離線時刻有關。吳廣寧等對弓網電弧形態特性進行了量化研究。李文豪等提出將接觸網/受電弓系統作為一個整體，并結合多因素評價弓網間的相互作用。馬云雙等【5】研究了車速對弓網離線電弧放電及離線電弧發生頻率的影響等。吳積欽【6】對弓網系統電弧的產生及其影響做了相關分析。盛良等【7】研究得出地鐵架空剛性接觸網平面布置形式對弓網關系影響嚴重。

3 弓網拉弧打火情況簡介

2019 年1 月至11 月，發現南寧地鐵2 號線接觸線異常磨耗處所共計49 處，其中6 處磨耗較嚴重，最嚴重位置接觸線已達到換線標準，接觸線異常磨耗情況如圖1 所示。 2019 年9 月30 日, 南寧地鐵2 號線某站下行出站加速區段內出現多趟電動客車受電弓與接觸網打火花現象，弓網拉弧打火情況如圖2 所示。統計從2018 年8 月開始，碳滑板高度磨耗速率呈總體上升趨勢，后期磨耗速率有所下降，其中單月最大磨耗量大于1.5×104mm/km，受電弓碳滑板磨耗如圖3 所示。

圖1 接觸線異常磨耗示意圖

圖2 弓網拉弧打火現象示意圖

圖3 碳滑板磨耗不均勻，磨耗率過大示意圖

4 弓網拉弧打火情況分析

弓網關系是集機、電、磁、理、化、熱等于一體的復雜關系，是一個制約軌道交通提速的關鍵因素，是目前研究的三大熱點之一。弓網拉弧和打火花是弓網電接觸關系的一種固有屬性，引起弓網拉弧打火的原因較多：空氣間隙和電壓差是影響拉弧打火現象產生的基本原因，具體原因有弓網匹配關系（如接觸壓力、離線率、弓網動態抬升量）、弓網材質、輪軌匹配關系、升降弓操作、軌道線路因素、電動客車速度關系及弓網自身因素等【8】。弓網拉弧和打火花的危害和影響較多：造成弓網的非正常磨耗、縮短弓網使用壽命、降低受流質量、增加電弧噪聲、對牽引供電系統形成過電壓沖擊及產生電磁干擾。

5 改善措施

自弓網拉弧打火及弓網異常磨耗情況被巡檢（檢修）等人員發現后，公司多次針對上述弓網拉弧打火及弓網異常磨耗情況召開專題會議，依據同行經驗并結合現場實際情況提出了多項實際可行的措施：制訂更換、打磨、調整等方案，改善弓網關系（如接觸載荷、平順度、硬彎硬點、“Z”字值、運動包絡范圍、摩擦情況、動態抬升量等），探尋弓網拉弧規律及與運行速度的關聯性，梳理拉弧時刻對應的列車實時運行速度、加速度及軌道線路情況，分析對比弓網生產和安裝工藝、材質、阻尼緩沖等性能參數，必要時開展取樣送檢工作，咨詢和邀請學者及同行專家協助開展研究分析工作，增加弓網檢測密度并持續開展動、靜態參數定量分析，建立群防與共享機制等。隨著這些措施的制訂與落實，現弓網拉弧打火情況已得到明顯改善。希望南寧地鐵2 號線弓網拉弧打火情況的改善，能為業內研究弓網拉弧打火、弓網拉弧打火與弓網異常磨耗的密切關系、優化弓網特殊摩擦副提供借鑒。