谷卿 侯力忠

摘 要：在城市軌道交通的眾多專業(yè)領(lǐng)域中，接觸網(wǎng)是供電系統(tǒng)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(zhì)量對整個城市軌道交通起著至關(guān)重要的作用。石家莊地鐵運營后，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)段出現(xiàn)弓網(wǎng)異常磨耗。本文就石家莊地鐵3號線弓網(wǎng)磨耗情況進行分析，闡述磨耗產(chǎn)生的原因，對如何緩解磨耗提出部分建議。

關(guān)鍵詞：剛性接觸網(wǎng)；弓網(wǎng)磨耗；改善措施

概述：石家莊地鐵3號線采用剛性接觸網(wǎng)，在理想情況下，受電弓碳滑板與接觸線應(yīng)該平滑的摩擦接觸，磨耗較為均勻地分散在全線接觸線及受電弓滑板上。但是某些區(qū)段列車受電弓與接觸線之間弓網(wǎng)關(guān)系不良，使得接觸線局部磨耗嚴重的現(xiàn)象日益突出；同時，受電弓碳滑板磨損也較為嚴重，進一步惡化了弓網(wǎng)關(guān)系。為保證接觸網(wǎng)設(shè)備的良好工作狀態(tài)，需對弓網(wǎng)磨耗問題進行研究。

1 剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)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(wǎng)間相互摩擦產(chǎn)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(wǎng)之間必須保持一定的接觸壓力。但是，弓網(wǎng)壓力的存在必然導(dǎo)致機械磨耗的出現(xiàn)。

機械磨耗可能原因有如下幾種：

（1）弓網(wǎng)壓力過大

從物理學(xué)知識可知，機械磨耗的大小主要與弓網(wǎng)壓力成正比。當(dāng)受電弓與接觸網(wǎng)接觸壓力過大的時候，必然導(dǎo)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(wǎng)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(chǎn)生影響。接觸網(wǎng)拉出值的布置方式也是影響弓網(wǎng)磨耗嚴重的一個因素，若接觸網(wǎng)的拉出值過于集中將惡化弓網(wǎng)關(guān)系，加速接觸線磨耗。

（3）接觸網(wǎng)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(tǒng)稱硬點。接觸網(wǎng)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(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)生一團溫度極高、發(fā)出強光其能夠?qū)щ姷慕茍A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(jīng)驗及相關(guān)測試數(shù)據(jù)分析可知，嚴重威脅弓網(wǎng)關(guān)系的是電弧現(xiàn)象的發(fā)生。

電弧產(chǎn)生的原因分析如下：

（1）弓網(wǎng)壓力過小

若弓網(wǎng)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(dǎo)致弓網(wǎng)離線甚至產(chǎn)生拉弧打火。拉弧打火產(chǎn)生的熱量會使接觸線局部發(fā)熱、材質(zhì)變軟、易被磨損，因此當(dāng)后續(xù)列車通過時，該處接觸線就很容易出現(xiàn)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(fēng)和高速氣流以及輪軌傳來機械振動的影響，會發(fā)生相對接觸線的水平和垂直方向的振動。在一般區(qū)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(qū)段時，車體本身的機械振動現(xiàn)象加?。ㄕ駝宇l率、振幅增加）；列車處于彈性道床區(qū)域時，受道床機械振動的影響，其自身機械振動的現(xiàn)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(wǎng)壓力使得受電弓無法保持與接觸線的良好接觸，容易出現(xiàn)離線，導(dǎo)致拉弧。

（3）接觸網(wǎng)硬點

硬點對接觸網(wǎng)、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(wǎng)離線和離線瞬間產(chǎn)生的高溫電弧，它對接觸網(wǎng)、受電弓有很大的危害。對受電弓的傷害主要表現(xiàn)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(shù)值較大時就會造成離線，離線產(chǎn)生高溫的電弧，到一定程度時會對接觸網(wǎng)、受電弓產(chǎn)生嚴重破壞。惡化接觸線或受電弓的電能傳輸。長期運行，甚至于造成斷線事故。

2 綜合分析

石家莊地鐵3號線弓網(wǎng)磨耗較大區(qū)段的弓網(wǎng)拉弧現(xiàn)象都比較嚴重，這說明電氣磨耗是造成剛性接觸網(wǎng)局部磨耗嚴重的主要因素。

根據(jù)運營實踐可知，石家莊地鐵3號線接觸線磨耗嚴重區(qū)段，即電氣磨耗區(qū)段主要分布在車輛加速取流區(qū)、減振道床（軌道彈性較大）、變坡區(qū)段等，在幾種因素的共同作用下，車輛通過時，受電弓發(fā)生較大的震動，不能與接觸線可靠接觸，而這些區(qū)段受電弓取流又比較大，從而產(chǎn)生電弧，燒蝕接觸線和碳滑板。

另外，根據(jù)弓網(wǎng)運行視頻分析，2018年2月份石家莊地鐵3號線弓網(wǎng)磨耗最嚴重期間，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。

綜上所述，石家莊地鐵3號線出現(xiàn)的弓網(wǎng)異常磨耗，是受電弓壓力過小，道床不平滑，接觸網(wǎng)硬點、接觸線拉出值不合理，等諸多因素共同作用的結(jié)果。

3 改善措施

3.1選擇合適的弓網(wǎng)壓力

當(dāng)受電弓與接觸網(wǎng)接觸壓力過小，受電弓會脫離接觸網(wǎng)而發(fā)生離線的現(xiàn)象， 使得正常供電變得斷斷續(xù)續(xù)，導(dǎo)致列車工作條件變差。同時，由于離線的瞬間會產(chǎn)生電弧的高溫溶蝕作用，因而會導(dǎo)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(chǎn)生拉弧，從而燒損接觸線，導(dǎo)致接觸線被拉斷的事故。

而當(dāng)受電弓與接觸網(wǎng)接觸壓力過大的時候，直接導(dǎo)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(wǎng)的使用壽命。

由此可見，車輛檢修的重點應(yīng)該著重放在受電弓與接觸網(wǎng)接觸壓力問題上。 保持受電弓與接觸網(wǎng)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。在一些情況下，例如外界環(huán)境發(fā)生變化的時候，受電弓沿接觸網(wǎng)滑行而不出現(xiàn)上下震動現(xiàn)象，始終保證受電弓與接觸線的正常工作壓力。

3.2適當(dāng)調(diào)整接觸線的偏移拉出值

在地鐵運行過程中，剛性接觸網(wǎng)的狀態(tài)會直接對地鐵的安全性和可靠性造成影響。目前，我國很多地區(qū)的地鐵接觸線運行的狀態(tài)并不良好，從而嚴重影響地鐵的安全可靠運行，據(jù)此，必須采取有效的解決辦法，合理調(diào)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(yīng)呈標準正態(tài)分布，相鄰點之間拉出值的變化保持平緩。

3.3 減小弓網(wǎng)振動

目前剛性接觸網(wǎng)采用的受電弓并非針對剛性接觸網(wǎng)特性所研制的，因此研制受速度影響、產(chǎn)生振動比較小的優(yōu)質(zhì)受電弓，是緩解因振動產(chǎn)生接觸線磨耗的有力措施。另外，優(yōu)化列車車體的動態(tài)性能，打磨或更換磨損嚴重的鋼軌，都有利于緩解受電弓振動，改善弓網(wǎng)關(guān)系，進而緩解接觸線的磨耗。

3.4加強重點磨耗區(qū)段精細化檢修工作

對磨耗異常區(qū)段，按年計劃檢修作業(yè)，并密切關(guān)注弓網(wǎng)磨耗變化情況，對該區(qū)段的導(dǎo)高拉出值調(diào)整執(zhí)行更嚴格的標準，將定位數(shù)據(jù)保持在與標準值相匹配的狀態(tài)，確保設(shè)備安裝及運行狀態(tài)良好。

4結(jié)語

為了確保地鐵的安全運行，必須對產(chǎn)生弓網(wǎng)磨耗異常的原因進行詳細分析，并采取有效的解決辦法加以應(yīng)對，為人們的安全舒適出行提供有效保障。在文中，對石家莊地鐵3號線剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)異常磨耗進行了分析，提出了合理優(yōu)化弓網(wǎng)壓力、提高架空剛性接觸網(wǎng)彈性性能、適當(dāng)調(diào)整接觸線的偏移拉出值、加強接觸網(wǎng)弓網(wǎng)的管理和檢查等，通過采取有效的解決措施，減少接觸網(wǎng)弓網(wǎng)的磨損情況，促進地鐵行業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：

谷卿（1983-02）男，漢族，河北省石家莊市，從事地鐵供電工作；