向偉彬，王亮

（南寧軌道交通集團有限責(zé)任公司運營分公司，南寧530000）

1 引言

弓網(wǎng)關(guān)系是受電弓與接觸網(wǎng)相互作用關(guān)系的簡稱，是業(yè)內(nèi)目前研究的熱點問題之一【1，2】。良好的弓網(wǎng)關(guān)系不僅能保障良好的受流質(zhì)量，提升供電系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少弓網(wǎng)拉弧打火現(xiàn)象的發(fā)生，延長受電弓與接觸網(wǎng)的使用壽命并優(yōu)化LCC，還能降低電弧噪聲和對周邊通信設(shè)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(wǎng)上集取電能，并傳送到電動客車電氣系統(tǒng)，它安裝在車體頂部。南寧地鐵2 號線采用的是6 節(jié)編組的“四動兩拖”結(jié)構(gòu)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(gòu)件，具有較好的自身穩(wěn)定性和弓網(wǎng)跟隨性，碳滑板位于弓頭組裝上。接觸網(wǎng)是城市軌道牽引供電系統(tǒng)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(qū)段采用剛性架空接觸網(wǎng)、地上區(qū)段采用柔性架空接觸網(wǎng)，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(zhì)為銀銅合金，硬度均為105HB。

南寧地鐵2 號線是南寧城軌規(guī)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(wǎng)拉弧打火主要發(fā)生在正線，本文主要針對正線情況，在國內(nèi)弓網(wǎng)拉弧打火研究的基礎(chǔ)上，對南寧地鐵2號線現(xiàn)狀進行了分析，并提出了一些改善措施。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

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

3 弓網(wǎng)拉弧打火情況簡介

2019 年1 月至11 月，發(fā)現(xiàn)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(yán)重，最嚴(yán)重位置接觸線已達到換線標(biāo)準(zhǔn)，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(qū)段內(nèi)出現(xiàn)多趟電動客車受電弓與接觸網(wǎng)打火花現(xiàn)象，弓網(wǎng)拉弧打火情況如圖2 所示。統(tǒng)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(wǎng)拉弧打火現(xiàn)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(wǎng)拉弧打火情況分析

弓網(wǎng)關(guān)系是集機、電、磁、理、化、熱等于一體的復(fù)雜關(guān)系，是一個制約軌道交通提速的關(guān)鍵因素，是目前研究的三大熱點之一。弓網(wǎng)拉弧和打火花是弓網(wǎng)電接觸關(guān)系的一種固有屬性，引起弓網(wǎng)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(xiàn)象產(chǎn)生的基本原因，具體原因有弓網(wǎng)匹配關(guān)系（如接觸壓力、離線率、弓網(wǎng)動態(tài)抬升量）、弓網(wǎng)材質(zhì)、輪軌匹配關(guān)系、升降弓操作、軌道線路因素、電動客車速度關(guān)系及弓網(wǎng)自身因素等【8】。弓網(wǎng)拉弧和打火花的危害和影響較多：造成弓網(wǎng)的非正常磨耗、縮短弓網(wǎng)使用壽命、降低受流質(zhì)量、增加電弧噪聲、對牽引供電系統(tǒng)形成過電壓沖擊及產(chǎn)生電磁干擾。

5 改善措施

自弓網(wǎng)拉弧打火及弓網(wǎng)異常磨耗情況被巡檢（檢修）等人員發(fā)現(xiàn)后，公司多次針對上述弓網(wǎng)拉弧打火及弓網(wǎng)異常磨耗情況召開專題會議，依據(jù)同行經(jīng)驗并結(jié)合現(xiàn)場實際情況提出了多項實際可行的措施：制訂更換、打磨、調(diào)整等方案，改善弓網(wǎng)關(guān)系（如接觸載荷、平順度、硬彎硬點、“Z”字值、運動包絡(luò)范圍、摩擦情況、動態(tài)抬升量等），探尋弓網(wǎng)拉弧規(guī)律及與運行速度的關(guān)聯(lián)性，梳理拉弧時刻對應(yīng)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(wǎng)生產(chǎn)和安裝工藝、材質(zhì)、阻尼緩沖等性能參數(shù)，必要時開展取樣送檢工作，咨詢和邀請學(xué)者及同行專家協(xié)助開展研究分析工作，增加弓網(wǎng)檢測密度并持續(xù)開展動、靜態(tài)參數(shù)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(xiàn)弓網(wǎng)拉弧打火情況已得到明顯改善。希望南寧地鐵2 號線弓網(wǎng)拉弧打火情況的改善，能為業(yè)內(nèi)研究弓網(wǎng)拉弧打火、弓網(wǎng)拉弧打火與弓網(wǎng)異常磨耗的密切關(guān)系、優(yōu)化弓網(wǎng)特殊摩擦副提供借鑒。