剛性接觸網弓網磨耗原因及應對措施

高軍強

摘要：在城市軌道交通的專業領域中，接觸網是供電系統的重要組成部分，是城市軌道交通的命脈，其可靠性、安全性及供電質量對整個城市軌道交通起著至關重要的作用。由于剛性接觸網技術的發展和應用還處于實踐和摸索階段，所以在實際應用中仍然存在較多問題，其中以剛性接觸網弓網磨耗問題尤為突出，嚴重時會影響行車安全。基于此，本文分析了剛性接觸網弓網異常磨耗原因并提出應對措施。

關鍵詞：剛性接觸網;弓網磨耗;應對措施

引言

剛性接觸網是地鐵運營安全與否的核心要素，一旦弓網發生異常磨耗，將會帶來巨大的安全隱患。在理想情況下，受電弓碳滑板與接觸線應該均勻、平滑的摩擦接觸。弓網關系不良時，使得接觸線、受電弓碳滑板局部磨耗嚴重，弓網關系進一步惡化。因此有針對性的工作對弓網的磨耗情況進行分析，并采取相關措施來減輕其磨耗情況，保證弓網設備的良好工作狀態。

1.剛性接觸網弓網磨耗的原因分析

1.1機械磨耗

機械磨耗通常指受電弓滑過接觸線底面時弓網間相互摩擦產生的磨耗。在列車運行過程中，通過受電弓滑板與接觸線的滑動接觸取流。要使受電弓良好地受流，必須保證受電弓滑板與接觸線可靠接觸，這就要求弓網之間必須保持一定的接觸壓力。但是，弓網壓力的存在必然導致機械磨耗的出現。

機械磨耗可能原因有如下幾種：

（1）弓網壓力過大：從物理學知識可知，機械磨耗的大小主要與弓網壓力成正比。當受電弓與接觸網接觸壓力過大的時候，必然導致接觸線與受電弓碳滑板間的磨耗加重，降低受電弓與接觸網的使用壽命。

（2）拉出值布置不合理：拉出值的作用是使受電弓能與接觸線均勻接觸，因此拉出值分布不合理的直接影響就是受電弓滑板的異常磨耗，從而間接對接觸線磨耗產生影響。接觸網拉出值的布置方式也是影響弓網磨耗嚴重的一個因素，若接觸網的拉出值過于集中將惡化弓網關系，加速接觸線磨耗。

（3）接觸網硬點：引起機車受電弓與接觸線的接觸力突然變化的地點為接觸硬點，統稱硬點。接觸網硬點會碰傷，刮傷碳滑板，造成機械磨耗過大。

1.2電氣磨耗

電氣磨耗主要是由受電弓脫離接觸線底面產生火花并燒蝕受電弓及接觸線表面造成的。電氣磨耗往往伴隨著電弧電火花等現象，如果被斷開的電流超過0.25～1A，斷開后兩接觸點間的電壓超過12～20V，則在接觸點間隙中通常會產生一團溫度極高、發出強光其能夠導電的近似圓柱形的氣體-電弧。電弧是氣體放電的一種形式。通過運營維護經驗及相關測試數據分析可知，嚴重威脅弓網關系的是電弧現象的發生。

電弧產生的原因分析如下：

（1）弓網壓力過小或過大：若受電弓與接觸網接觸壓力過大的時候，直接導致接觸線與受電弓滑板間的磨耗加重，降低受電弓與接觸網的使用壽命。因此選擇適宜的弓網壓力是車輛維修工作的重中之重，良好的弓網關系可有效的規避接觸線異常磨耗。而當弓網之間的接觸壓力過小，則受電弓碳滑板無法與接觸線保持良好的接觸，就會導致弓網離線甚至產生拉弧打火。拉弧打火產生的熱量會使接觸線局部發熱、材質變軟、易被磨耗，因此當后續列車通過時，該處接觸線就很容易出現磨耗，這種磨耗就是電氣磨耗。

（2）受電弓振動：在列車運行中，受電弓受隧道風和高速氣流以及輪軌傳來機械振動的影響，會發生相對接觸線的水平和垂直方向的振動。在一般區段，這種振動影響較小，受電弓滑板能克服這些影響并仍然保持與接觸線的良好接觸。而列車處于加速區段時，車體本身的機械振動現象加劇（振動頻率、振幅增加）;列車處于彈性道床區域時，受道床機械振動的影響，其自身機械振動的現象也更加嚴重。受此影響，受電弓相對接觸線的水平和垂直方向的振動也加劇。劇烈變化的弓網壓力使得受電弓無法保持與接觸線的良好接觸，容易出現離線，導致拉弧。

（3）接觸網硬點：硬點對接觸網、受電弓的傷害除了機械傷害，另一個是電弧傷害。電弧傷害主要是硬點引起的弓網離線和離線瞬間產生的高溫電弧，它對接觸網、受電弓有很大的危害。對受電弓的傷害主要表現在對弓頭的點蝕、汽化。接觸硬點是造成機車受電弓離線的重要原因之一。由于接觸線上硬點的存在，沖擊加速度數值較大時就會造成離線，離線產生高溫的電弧，到一定程度時會對接觸網、受電弓產生嚴重破壞。

2.綜合分析

弓網磨耗較大區段的弓網拉弧現象都比較嚴重，這說明電氣磨耗是造成剛性接觸網弓網局部磨耗嚴重的主要因素。

根據運營實踐可知，接觸線磨耗嚴重區段，即電氣磨耗區段主要分布在車輛加速取流區、減振道床（軌道彈性較大）、變坡區段等，在幾種因素的共同作用下，車輛通過時，受電弓發生較大的振動，不能與接觸線可靠接觸，列車受電弓跟隨性特別差，列車振動直接引起受電弓的離線，并伴隨明顯的打火拉弧。說明在此期間受電弓抬升壓力較小。而這些區段受電弓取流又比較大，從而產生電弧，燒蝕接觸線和碳滑板。

綜上所述，弓網異常磨耗是受電弓壓力過大或過小，道床不平滑，接觸網硬點、接觸線拉出值不合理，等諸多因素共同作用的結果。

3.應對措施

3.1選擇合適的弓網壓力

當受電弓與接觸網接觸壓力過小，受電弓會脫離接觸網而發生離線的現象， 使得正常供電變得斷斷續續，導致列車工作條件變差。同時，由于離線的瞬間會產生電弧的高溫溶蝕作用，因而會導致接觸線和滑板的接觸面變得粗糙不平，降低了受電弓的使用壽命。離線時也會產生拉弧，從而燒損接觸線，導致接觸線被拉斷的事故。

由此可見，車輛檢修的重點應該著重放在受電弓與接觸網接觸壓力問題上。保持受電弓與接觸網間正常工作壓力值越小，對受電弓無論是取流還是減小磨耗都越有利。

3.2適當調整接觸線的偏移拉出值

在地鐵運行過程中，剛性接觸網的狀態會直接對地鐵的安全性和可靠性造成影響。接觸網檢修可以采取有效的措施，合理調整接觸線的拉出值，進而保證接觸線均勻分布于線路中心兩側、同時確保線索角度變化平緩。合理調整接觸線的偏移拉出值。并且還要確保拉出值分部的均勻性，拉出值的分布應呈標準正態分布，相鄰點之間拉出值的變化保持平緩。

3.3 減小弓網振動

目前剛性接觸網采用的受電弓并非針對剛性接觸網特性所研制的，因此研制受速度影響、產生振動比較小的優質受電弓，是緩解因振動產生接觸線磨耗的有力措施。另外，優化列車車體的動態性能，打磨或更換磨耗嚴重的鋼軌，都有利于緩解受電弓振動，改善弓網關系，進而緩解弓網的磨耗。由于剛性接觸網彈性較小，運行過程中受電弓振動較為明顯，受電弓與接觸網之間的電氣腐蝕和機械磨耗較為明顯。因此如果能在懸掛位置安裝彈性裝置進行振動補償，可極大改善弓網關系

3.4加強重點磨耗區段精細化檢修工作

對磨耗異常區段，按年計劃檢修作業，并密切關注弓網磨耗變化情況，對該區段的導高拉出值調整執行更嚴格的標準，將定位數據保持在與標準值相匹配的狀態，確保設備安裝及運行狀態良好。要加強匯流排中間接頭的排查。一旦發現異常磨耗，應及時修復。還應該建立重點磨耗臺賬，對嚴重區域進行跟蹤調查，縮短檢查周期，發現接觸網局部磨耗過大時及時調整，減少弓網網磨耗不均勻。目前搭配剛性接觸網所使用的受電弓產品研發較慢，現有成型產品耦合性較差，因此研制一款受速度、振動影響較小的高質量受電弓是緩解弓網磨耗的有力措施。生產檢修要根據接觸網參數的變化，受電弓摩擦引起的絕緣故障，加強維修力度，減少因弓網磨耗而導致的故障。

4.結束語

剛性接觸網弓網磨耗狀態影響著整個供電系統的安全可靠和整個地鐵系統的正常運營，對地鐵的安全運營具有重要意義。剛性接觸網弓網磨耗的原因是多方面的，這要求根據具體問題具體分析，改善弓網異常磨耗。合理優化弓網壓力、提高剛性接觸網彈性性能、適當調整接觸線的偏移拉出值、加強弓網關系的持續監測管理等，通過采取有效的解決措施，減少弓網的異常磨耗情況，促進地鐵行業的穩定可持續發展。

參考文獻

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