論地鐵接觸網(wǎng)中弓網(wǎng)磨耗的原因

張博

摘 要：在地鐵列車的運(yùn)行過程中，保持接觸網(wǎng)弓網(wǎng)之間均勻的受力關(guān)系和電氣聯(lián)系，才能確保整個系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。而現(xiàn)實(shí)中由于接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)彈性不足、不同區(qū)段列車運(yùn)行速度不同，以及由于設(shè)計原因?qū)е碌墓W(wǎng)之間接觸力不平衡等原因，使接觸線和受電弓滑板出現(xiàn)不均勻的異常磨耗，嚴(yán)重影響地鐵列車的運(yùn)行安全，并給接觸網(wǎng)運(yùn)維帶來很大壓力。本文基于對不同類型弓網(wǎng)異常磨耗發(fā)生原因的分析，在地鐵接觸網(wǎng)設(shè)計、施工以及檢測和運(yùn)維方面提出了優(yōu)化弓網(wǎng)接觸關(guān)系并提高運(yùn)維效率的措施。

關(guān)鍵詞：弓網(wǎng)磨耗原因;地鐵接觸網(wǎng);弓網(wǎng)關(guān)系;預(yù)防措施

引言：

接觸網(wǎng)是維持地鐵線路正常運(yùn)行的動力來源，通過接觸線與受電弓之間的動態(tài)聯(lián)系，為高速運(yùn)行的地鐵列車提供不間斷的電力。而作為列車與供電網(wǎng)之間直接聯(lián)系的環(huán)節(jié)，受電弓和接觸線之間的相互聯(lián)系，需要在高速的相對運(yùn)動狀態(tài)下保持穩(wěn)定，否則就會出現(xiàn)受電弓與接觸線的不均勻磨耗，進(jìn)一步惡化二者之間的接觸關(guān)系，造成更大范圍的異常磨耗。因此，及時發(fā)現(xiàn)地鐵線路中存在的弓網(wǎng)異常磨耗現(xiàn)象并采取措施予以糾正，對維護(hù)地鐵線路的運(yùn)行秩序和安全十分重要。

一、地鐵列車運(yùn)行中接觸線與受電弓的磨耗原因

對接觸線和受電弓的磨耗狀況進(jìn)行檢查，是地鐵線路運(yùn)維工作的重要工作內(nèi)容。但是雖然通過檢查很容易發(fā)現(xiàn)磨耗異常現(xiàn)象，例如受電弓滑板出現(xiàn)接觸面不平整或部分區(qū)段接觸線的磨耗相對嚴(yán)重。但是通常情況下，運(yùn)維人員只能簡單的評估弓網(wǎng)磨耗狀況是否需要采取維修措施，更換部分接觸線和受電弓滑板，而很難準(zhǔn)確的定位磨耗發(fā)生的具體位置，評價造成磨耗的各種潛在因素在磨耗形成過程中的作用機(jī)理。因此，對弓網(wǎng)磨耗的常見類型、發(fā)生原因進(jìn)行科學(xué)的分析，找到其形成過程中各種因素所起的作用，才能找到應(yīng)對和預(yù)防的策略，改變地鐵接觸網(wǎng)運(yùn)維的被動局面。

（一）弓網(wǎng)關(guān)系設(shè)計原理以及常見的異常磨耗

在理想的狀況下，根據(jù)地鐵接觸網(wǎng)的設(shè)計原理，接觸線和受電弓滑板的接觸面之間應(yīng)始終保持一定機(jī)械壓力下的接觸，而受電弓滑板的接觸面與接觸線相比具有較大的表面積。因此依據(jù)設(shè)計原理，在列車的運(yùn)行過程中，滑板位于幾何中線位置的表面擁有與接觸線發(fā)生接觸的最大概率，而越是遠(yuǎn)離中線的位置，接觸的概率就越小。因此雖然在地鐵列車高速運(yùn)行的過程中，滑板接觸面和接觸線的表面難免因在一定的機(jī)械壓力下做相對運(yùn)動而有所磨耗，但是接觸線的磨耗理論上沿長度方向是均勻分布的，而滑板的接觸面磨耗則呈現(xiàn)沿中線向兩側(cè)均勻減少的規(guī)律，使其形成平滑的曲面。因此，在發(fā)生磨耗的狀況下，接觸線和滑板之間始終可以保持均勻的接觸關(guān)系，不會影響地鐵列車運(yùn)行中的受電[1]。但是在實(shí)際的接觸網(wǎng)運(yùn)維檢修中，卻時常出現(xiàn)接觸線的磨損沿長度方向分布不均，特定區(qū)段發(fā)生嚴(yán)重磨耗而需要頻繁更換。受電弓滑板的接觸面因磨耗導(dǎo)致不平整，甚至出現(xiàn)明顯的凹槽和燒損現(xiàn)象，嚴(yán)重影響列車的運(yùn)行可靠性和安全性。

（二）受電弓滑板接觸面不均勻磨耗發(fā)生的原因

受電弓滑板接觸面之所以發(fā)生不均勻磨耗，其根源在于接觸網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行和設(shè)計所依據(jù)的理想狀況存在多方面的差異，導(dǎo)致衡量弓網(wǎng)之間的接觸關(guān)系的拉出值并非如預(yù)期的呈現(xiàn)正態(tài)分布，而是形成了波動頻繁的曲線變化。這首先是由接觸網(wǎng)的彈性不足造成的，目前廣泛采用的懸掛式剛性接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)剛度較大，讓系統(tǒng)對列車運(yùn)行中的速度變化形成的振動適應(yīng)性差，加之列車在經(jīng)過剛性點(diǎn)時弓網(wǎng)之間的機(jī)械壓力會出現(xiàn)波動[2]。因此，在接觸網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行中會出現(xiàn)接觸壓力的起伏，從而一方面導(dǎo)致超出設(shè)計的機(jī)械壓力，造成弓網(wǎng)異常磨耗。另一方面，由于車體機(jī)械振和剛性點(diǎn)處接觸壓力的瞬間波動，導(dǎo)致弓網(wǎng)之間發(fā)生短暫的離線現(xiàn)象，從而引起拉弧和火花，導(dǎo)致滑板和接觸線燒損并因溫度升高加劇其進(jìn)一步的磨耗。

（三）特定區(qū)段接觸線磨耗異常的原因

接觸線的異常磨耗體現(xiàn)為個別區(qū)段磨損相對嚴(yán)重，通常是在列車加速區(qū)段發(fā)生。這一現(xiàn)象主要是由于列車的加速和經(jīng)過彈性道床造成車體振動幅度加大，而接觸線在這種情況下與受電弓之間會出現(xiàn)碰撞和離線，從而導(dǎo)致接觸線受到過度的機(jī)械磨損和電氣損傷，并且這一區(qū)段的接觸線處于因拉弧和火花導(dǎo)致的溫度升高狀態(tài)，在這樣的情況下，列車的頻繁通過加劇了接觸線的磨耗，因此給列車的受電可靠性帶來嚴(yán)重影響。

二、預(yù)防弓網(wǎng)磨耗異常和降低其影響的有效途徑

（一）在接觸網(wǎng)的設(shè)計和施工過程中優(yōu)化設(shè)計參數(shù)

按照接觸網(wǎng)設(shè)計的一般方法所計算出的參數(shù)，沒有將影響弓網(wǎng)接觸關(guān)系的所有因素考慮在內(nèi)。但是在設(shè)計以及施工過程中根據(jù)實(shí)際情況，評價接觸網(wǎng)懸吊結(jié)構(gòu)的剛度和拉出值，通過調(diào)整匯流排的安裝位置、調(diào)節(jié)懸掛跨距和拉出值，使其接近理想的正態(tài)分布，就能有效的降低弓網(wǎng)異常磨耗發(fā)生的概率。

（二）改善接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)剛度并預(yù)防振動的發(fā)生

目前造成弓網(wǎng)磨耗的根本原因是接觸網(wǎng)的剛度過大且分布不均勻，因此通過使用彈性組件以改善接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)剛度，能夠有效降低異常磨耗發(fā)生的概率。彈性線夾和絕緣子是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的組件，在增加接觸網(wǎng)彈性方面取得了不錯的效果[3]。而通過選擇或設(shè)計與接觸網(wǎng)性質(zhì)匹配的受電弓，能夠降低列車運(yùn)行過程中機(jī)械振動對弓網(wǎng)關(guān)系的影響，改善弓網(wǎng)接觸關(guān)系并降低磨耗。

（三）采用先進(jìn)的技術(shù)手段對弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行檢測和評價

由于弓網(wǎng)磨耗發(fā)生的過程難于進(jìn)行跟蹤觀察，因此要想掌握其發(fā)生規(guī)律和找到問題的根源，必須在檢測和評價手段方面有所突破。探索使用更加科學(xué)的技術(shù)手段和設(shè)備，對弓網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行動態(tài)的全程檢測和分析[4]。目前的車載檢測技術(shù)便可以達(dá)到這一目的，運(yùn)用車載檢測技術(shù)對接觸網(wǎng)進(jìn)行定期的全面檢測，可以全面掌握弓網(wǎng)接觸關(guān)系的變化，從而調(diào)整拉出值和非支抬高量等參數(shù)，預(yù)防弓網(wǎng)異常磨耗的發(fā)生。

（四）在日常運(yùn)維中及時發(fā)現(xiàn)并解決弓網(wǎng)異常磨耗問題

地鐵接觸網(wǎng)的日常運(yùn)維人員在發(fā)現(xiàn)異常磨耗現(xiàn)象時，要及時修復(fù)受電弓滑板的接觸面，避免其對接觸線造成過度磨耗。另外，應(yīng)配合管理人員和技術(shù)部門排查原因，對頻繁發(fā)生的弓網(wǎng)磨耗異常區(qū)段進(jìn)行深入分析，隨時根據(jù)需要優(yōu)化拉出值，針對磨耗嚴(yán)重的剛性點(diǎn)進(jìn)行必要的調(diào)整，從而對弓網(wǎng)磨耗進(jìn)行有效控制，改變過去被動進(jìn)行線路維修和更換的局面。

三、結(jié)束語

在地鐵線路運(yùn)營過程中及時發(fā)現(xiàn)弓網(wǎng)異常磨耗及其發(fā)生的原因，有效的預(yù)防接觸網(wǎng)異常磨耗。一方面可以保障線路的運(yùn)行安全，維護(hù)正常的運(yùn)營秩序。另一方面可以降低線路維修和更換接觸線、受電弓滑板的頻率，減小運(yùn)維的經(jīng)濟(jì)壓力和提高線路的運(yùn)營效益。因此，應(yīng)以有效預(yù)防異常磨耗為目標(biāo)，探索運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段在接觸網(wǎng)的設(shè)計、施工以及運(yùn)維環(huán)節(jié)優(yōu)化弓網(wǎng)關(guān)系，使其接近并保持理想化的狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃偉. 論地鐵接觸網(wǎng)中弓網(wǎng)磨耗的原因[J]. 軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品， 2016（10）.

[2]孫文峰. 城市軌道交通接觸網(wǎng)中弓網(wǎng)磨耗的原因[J]. 住宅與房地產(chǎn)， 2016（15）.

[3]李勇奇. 架空剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)磨耗異常解決策略研究[J]. 技術(shù)與市場， 2016（2）：41-42.

[4]鄭維榮. 以創(chuàng)新思維增加剛性接觸網(wǎng)彈性改善弓網(wǎng)關(guān)系的新方案[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊， 2016（2）：56-57.

作者簡介：

（1986-），男，漢族，陜西省西安市，大學(xué)本科，從事接觸網(wǎng)專業(yè)運(yùn)營等工作;