接觸網(wǎng)弓網(wǎng)故障分析及應(yīng)對(duì)措施

史洋嫡 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司調(diào)度所

1 前言

電氣化鐵路上，接觸網(wǎng)通過受電弓為高速運(yùn)行的列車提供電能。位于車頂?shù)氖茈姽徒佑|線貼合聯(lián)系，在緊貼高速的滑行中完成電能的傳輸和接收。只有接觸網(wǎng)和受電弓都滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和運(yùn)行方式，才能夠保證列車正常運(yùn)行，才能避免弓網(wǎng)故障發(fā)生。在上海局集團(tuán)公司供電調(diào)度管轄范圍內(nèi)，就多次發(fā)生接觸網(wǎng)故障，給鐵路正常運(yùn)營造成很大影響，其中弓網(wǎng)故障發(fā)生的頻次就很頻繁。

2 案例分析

XX年X月X日在XX線XX車站，電力機(jī)車由側(cè)線4道進(jìn)入正線II道時(shí)在10＃道岔時(shí)，受電弓鉆入正線接觸網(wǎng)內(nèi)，造成機(jī)車受電弓被拉斷，接觸網(wǎng)損毀，中斷行車。

該故障發(fā)生在道岔上，由于接觸網(wǎng)在道岔位置均設(shè)置有線岔，此位置接觸線交叉設(shè)置，道岔位置接觸線設(shè)置如圖1所示。

圖1 道岔處接觸線位置示意圖

故障發(fā)生后，通過檢測(cè)，該處接觸線在兩個(gè)工作支的高度分別為：正線導(dǎo)高6 010 mm，側(cè)線6 050 mm，按照《鐵路電力牽引供電質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，在交叉的接觸線相距500 mm處的兩工作支支接觸線距軌面高度應(yīng)保持相等，誤差不超過10 mm。而現(xiàn)場測(cè)量兩線高差達(dá)40 mm；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，該處使用的是環(huán)節(jié)吊弦，且該環(huán)節(jié)吊弦的兩個(gè)環(huán)相互重疊。

分析上述情況，當(dāng)機(jī)車還沒有接觸正線時(shí)，由于接觸線受到受電弓的向上的壓力使接觸線側(cè)線抬高50 mm～70 mm，因?yàn)榫€岔的存在，正線也相應(yīng)的被抬高。正常情況下，受電弓在通過此處時(shí)側(cè)線較正線高50 mm～60 mm，這時(shí)正線可通過在受電弓觸角上的滑行進(jìn)行過渡。受電弓、接觸線從側(cè)線向正線運(yùn)行通過動(dòng)態(tài)等高段的動(dòng)態(tài)弓網(wǎng)關(guān)系示意圖如圖2所示。

圖2 受電弓、接觸線從側(cè)線向正線運(yùn)行通過動(dòng)態(tài)等高段的動(dòng)態(tài)弓網(wǎng)關(guān)系示意圖

故障現(xiàn)場測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，兩接觸線高差達(dá)40 mm，在受電弓作用下，兩線高差達(dá)到90 mm～110 mm，此時(shí)受電弓觸角在接觸正線的瞬間，與正線發(fā)生碰觸，由于兩線高差過大，造成受電弓弓角發(fā)生偏斜，從而造成受電弓鉆入正線上方，造成弓網(wǎng)故障。

3 弓網(wǎng)故障及其表現(xiàn)

上述案例分析只是眾多弓網(wǎng)故障中比較典型的一種——線岔弓網(wǎng)故障，根據(jù)以往發(fā)生的故障種類，總結(jié)弓網(wǎng)故障及其表現(xiàn)如下。

3.1 接觸網(wǎng)連接設(shè)備和定位裝置

這類主要是由于電連接器或吊弦引起的故障，主要表現(xiàn)在電連接設(shè)置不合理或者吊弦等由于列車長期通過振動(dòng)造成斷裂侵入受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，在列車通過時(shí)與受電弓進(jìn)行碰打，造成弓網(wǎng)故障。2019年上半年滬昆高鐵已經(jīng)多次出現(xiàn)因吊弦長期振動(dòng)疲勞斷裂引起的弓網(wǎng)故障了。再者就是定位裝置拉出值設(shè)置不合理，造成弓網(wǎng)故障發(fā)生，這類故障在曲線區(qū)段或遇大風(fēng)及溫度變化過大時(shí)容易發(fā)生。

3.2 接觸導(dǎo)線處和道岔區(qū)

接觸網(wǎng)接觸線如果在施工時(shí)不合格或后期運(yùn)行檢修中不到位，極易造成硬點(diǎn)，從而引起接觸線與受電弓拉弧現(xiàn)象，使局部磨損嚴(yán)重造成接觸線斷線或受電弓碳滑板被擊打故障等，還包括因接觸網(wǎng)材料不符合要求引發(fā)的斷裂、抽脫等故障，從而侵入受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線引發(fā)弓網(wǎng)故障。在前面的案例中提到的道岔處也是容易發(fā)生弓網(wǎng)故障的地方，這種一般都是由于線叉處兩工作支導(dǎo)線交叉位置參數(shù)不標(biāo)準(zhǔn)、線岔限制管距離過大、始觸點(diǎn)高度不滿足條件等。

4 弓網(wǎng)故障的成因

4.1 供電方面原因

接觸網(wǎng)在最初設(shè)計(jì)上存有缺陷，設(shè)計(jì)的不合理不規(guī)范甚至是接觸網(wǎng)材質(zhì)不合規(guī)導(dǎo)致接觸網(wǎng)帶傷運(yùn)行，隨著這種錯(cuò)誤狀態(tài)累積，極易引起弓網(wǎng)故障。再者就是供電設(shè)備在后期運(yùn)營檢修期間維護(hù)不到位，導(dǎo)致拉出值、主導(dǎo)電回路、線夾電連接、吊弦等超出合理范圍而引發(fā)弓網(wǎng)故障。

4.2 機(jī)車方面原因

經(jīng)過對(duì)以往弓網(wǎng)故障的分析，可以發(fā)現(xiàn)除了接觸網(wǎng)方面原因外，機(jī)車或動(dòng)車組受電弓方面也是引起此類故障的主要因素，期中主要表現(xiàn)在受電弓安裝不合理、碳滑板松動(dòng)、翹起或材質(zhì)使用不對(duì)等方面，這些情形都會(huì)導(dǎo)致受電弓和接觸線在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)不良偏移，從而引發(fā)受電弓打碰接觸網(wǎng)設(shè)備或發(fā)生受電弓鉆網(wǎng)事故。

4.3 運(yùn)輸和工務(wù)方面原因

這類主要體現(xiàn)在受鐵路運(yùn)輸過程中外力影響造成接觸網(wǎng)設(shè)備被碰撞造成侵限，機(jī)車或動(dòng)車組闖無電區(qū)等。工務(wù)單位違規(guī)作業(yè)導(dǎo)致線路偏移或?qū)Ц呤Ш獾榷寄苤苯痈淖児W(wǎng)的相對(duì)位置，引發(fā)弓網(wǎng)故障。

5 防止弓網(wǎng)故障的應(yīng)對(duì)措施

5.1 供電設(shè)備方面

供電接觸網(wǎng)方面是預(yù)防弓網(wǎng)故障的主戰(zhàn)場，從施工單位移交設(shè)備的聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段就要盡可能的糾正設(shè)計(jì)、施工方面的不合理和問題，把好入口關(guān)。在線路投入運(yùn)營后，要在日常維護(hù)檢修中對(duì)供電薄弱地段和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)維護(hù)，例如定位裝置、線夾、開關(guān)引線、線叉處、吊弦等，對(duì)于處于風(fēng)口或隧道空口等處，要做好供電設(shè)備防風(fēng)擺措施，減少接觸網(wǎng)的偏移量，增強(qiáng)供電設(shè)備穩(wěn)定性。這些都能夠有效地減少弓網(wǎng)故障的發(fā)生。

5.2 優(yōu)化機(jī)車或動(dòng)車組受電弓維護(hù)巡查

機(jī)車或動(dòng)車組受電弓應(yīng)有機(jī)務(wù)段或動(dòng)車段的專門人員檢查其入庫和出庫時(shí)狀態(tài)，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的受電弓有異常狀態(tài)的，必須立即處理，杜絕受電弓帶傷上線運(yùn)行。在日常檢修作業(yè)中，要重點(diǎn)對(duì)受電弓碳滑板、弓板翹頭、偏移量等進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保每一條機(jī)車或動(dòng)車組在上線運(yùn)行前受電弓都處于技術(shù)良好狀態(tài)。

5.3 規(guī)范乘務(wù)人員機(jī)車或動(dòng)車組運(yùn)行中的操作

司機(jī)和動(dòng)車組機(jī)械師在車輛運(yùn)行過程中，要緊盯受電弓和線路接觸網(wǎng)狀態(tài)，要時(shí)刻注意各種升降弓信號(hào)和接觸網(wǎng)終端標(biāo)志，防止跑弓。遇有接觸網(wǎng)或受電弓異常情況時(shí)要立即向車站值班員或列車調(diào)度員匯報(bào)，列車調(diào)度員通知供電調(diào)度員，共同查找弓網(wǎng)故障發(fā)生的第一時(shí)間或地點(diǎn)，防止衍生故障的發(fā)生。

5.4 提高檢修人員技術(shù)素質(zhì)

提高接觸網(wǎng)運(yùn)行管理和檢修人員的技術(shù)素質(zhì)，運(yùn)行管理人員應(yīng)真正掌握接觸網(wǎng)的關(guān)鍵，有效地指導(dǎo)檢修工作，把檢修工作放在減小弓網(wǎng)故障和提高供電質(zhì)量上。完善機(jī)務(wù)和供電部門的信息反饋制度，結(jié)合新媒體和大數(shù)據(jù)提高信息傳遞效率，以便雙方及時(shí)安排對(duì)設(shè)備的巡檢和搶修。對(duì)接觸網(wǎng)的培訓(xùn)和教育要突出實(shí)效性，力求通過提高接觸網(wǎng)工的維修技能來提高接觸網(wǎng)設(shè)備的內(nèi)在質(zhì)量，從而減少弓網(wǎng)故障發(fā)生。

6 結(jié)束語

弓網(wǎng)故障的發(fā)生具有突然性和擴(kuò)延性的特點(diǎn)，極易造成故障的擴(kuò)大化，隨著電氣化鐵路運(yùn)營里程的不斷延展，尤其是高速鐵路的不斷投入運(yùn)營，該故障對(duì)行車安全威脅日益嚴(yán)重，鐵路各工種要精細(xì)管理，加強(qiáng)接觸網(wǎng)和受電弓的重點(diǎn)檢查，提高接觸網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行品質(zhì)，增強(qiáng)弓網(wǎng)故障應(yīng)急處置能力，為鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、和諧發(fā)展提供有力的保證。