对电气化铁路弓网故障的再探讨

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【摘 要】本文主要对电气化铁路引发弓网故障的原因进行了较为全面的整理和阐述，重点分析了供电接触网和机车受电弓方面的原因；简要介绍了高速铁路在预防弓网故障方面所做的工作；提出了预防弓网故障需要强化的环节，为预防弓网故障提供一定的参考。

【关键词】弓网故障；接触网；受电弓；预防

1 引言

弓网故障是电气化铁路系统的一个长期存在的问题，它的发生会造成电气化铁路设备损坏，严重的导致供电中断，造成列车停运，影响铁路运输，同时较大的弓网故障还会造成巨大的经济损失。如何提高铁路设备运行质量，消灭弓网故障，保证供电和运输畅通，是铁路相关部门长期研究的一个重要课题。而如今，随着我国高速铁路的新建与快速发展，出现了许多引发弓网故障的新的不安全因素，一旦引发弓网故障，往往由于列车高速行驶，会导致更大的事故，造成巨大的损失。因此，有必要对弓网故障进行再次探讨，全面消除引发弓网故障的因素。

2 概述

目前，我国电气化铁路发展神速，高速铁路运营里程与运行速度的增加令世界瞩目，这就对电气化铁路设备的质量及运营安全提出了更高的要求。而弓网故障作为一个不可回避的问题，一直是相关部门所担心并极力想要预防的。因此，我们有必要对弓网故障产生的原因进行全面分析，加强认识，并从工程设计、建造施工、物资选用、运行维护、检测维修、人员培训等各个环节逐步强化，进行风险控制，进而预防弓网故障的发生，增加电气化铁路运营的安全性。同时制定合理有效的抢修机制和应急预案，在一旦发生弓网故障的情况下，能及时迅速地进行抢修，在最短的时间内供电通车，将其造成的损失减到最少。

3 弓网故障产生的原因

电气化铁路接触网和受电弓相互接触、相互作用，形成一个复杂的系统，该系统中接触网和受电弓之间存在着“几何、电气、机械、材料”四大藕合关系。其中电气藕合和材料藕合在最初设计就比较完善，在弓网实际运行中，讨论其对产生故障的影响没有多大意义。通过多年的运行和实践经验显示，主要是弓网间的几何藕合和机械藕合出现问题，诸多致使这两种耦合出现问题的原因，从根本上导致了弓网故障的发生。而这些原因的产生是多方面的，涉及到供电、机务、工务、车辆等多个部门，而在实际运行中，机车受电弓和供电接触网设备，以及二者相互产生作用出现问题，是造成弓网故障的最重要的原因。

3.1 弓网故障供电方面的原因

弓网故障供电设备方面的原因主要是由接触网引起的。接触网与受电弓相互接触，相互作用，实现摩擦滑动传送电能，所以在机车运行过程中，若接触网存在缺陷，或者技术参数不符合设计要求，再加上发现不及时，维修不到位，通常会引发弓网故障。一些诱发因素在机车低速下不显现，但随着速度的提高，这些因素引发弓网故障的可能性会大幅上升。一旦发生弓网故障，由于机车高速行驶，而将故障范围扩大。

3.1.1 接触网定位装置因素

3.1.1.1 接触网定位点处拉出值超限

接触网定位点处拉出值（之字值）超出设计限值，遇有大风、较大温差等因素的作用，致使直线区段定位处或曲线区段跨中，接触线相对于受电弓的滑动超出受电弓工作范围，导致受电弓钻网，引发较大的弓网故障。

3.1.1.2 接触网定位器坡度超限

机车通过坡度超过限定值的定位器下方时，定位器坡度过大会使定位线夹倾斜而打到机车受电弓；定位器坡度太小，定位器本身则会打到机车受电弓。机车速度较高时会造成定位线夹或定位器脱落，受电弓滑板被打坏。而机车高速行驶，司机有时不能发现打弓现象，致使损坏的受电弓继续运行，从而扩大弓网故障范围和程度。

3.1.2 接触网接触悬挂因素

3.1.2.1 接触网导高突变或超限

接触线高度的突然变化或超出规定值，造成打弓或刮线，引发弓网故障。换言之，接触线并不具有理想的平顺度，机车受电弓高速通过，不平顺的接触线会对受电弓滑板造成冲击，严重时打坏受电弓滑板，由于受电弓损坏滑板持续运行，反过来会对接触网产生更大程度的损坏，其后果就是导致故障的发生。

3.1.2.2 线岔处接触线及渡线位置不符合技术要求

线岔始触区内两支接触线动态不等高，无线夹区内装设了线夹或其它接触网零部件，线岔限制管间隙过大等因素；不同股道间渡线高度不满足要求等，在机车受电弓通过时造成打弓或刮线甚至钻弓。

3.1.2.3 接触悬挂零部件侵入受电弓动态包络线

吊弦松脱或折断后吊挂在接触线上；接触网上其它零部件安装不符合技术要求经长期震动导致脱落；电连接线、中锚辅助绳等线索在高温下驰度增大，最低点低于接触线；接触线非工作支在一定区域内低于工作支等，在机车通过时，这些异常点侵入受电弓动态包络线并与受电弓碰撞，引发弓网故障。

3.1.3 接触网上其它设备因素

分相绝缘器、分段绝缘器、线岔等一些设备安装调整不符合技术要求，造成机车受电弓通过时与这些设备发生碰撞；接触网支持装置转动不灵活；坠陀、接触网张力补偿装置补偿滑轮处线索发生卡滞，致使温度变化时接触网的张力得不到保证，不满足安全要求，这些都会引发弓网故障。

3.1.4 接触网上存在“硬点”

由于接触网上的定位线夹、接触线吊弦线夹、接触线点连接线夹、接触线中锚线夹、接触线接头线夹、固定和连接分相绝缘器、分段绝缘器、线岔等设备的线夹安装位置偏移造成的固定硬点（也可称之为硬硬点）、弓网振动产生的弹性硬点（也可称之为软硬点），以及高速时接触网上某处抬高不足产生的随机硬点（也可称之为速度硬点）长期存在，造成弓网冲突，引发弓网故障。硬点之中，弹性硬点多是由弓网耦合、轮轨耦合引起的震动或各自的波动，以及二者叠加造成的，情况较为复杂。

3.1.5 接触线磨耗超过规定值

接触线在与受电弓的长期接触滑动中，会产生磨耗，一定的磨耗能够增大受电弓与接触线的接触面积，有利于弓网系统的电气藕合及电能的有效传输。但磨耗太大超过了规定值，会降低接触网的机械性能，严重时引发弓网故障。但对于接触线的磨耗有着严格的规定，达到一定程度就会更换新的接触线，因此多年来因接触线磨耗超标导致的弓网故障极少。

3.2 弓网故障机务方面的原因

3.2.1 机车受电弓本身存在缺陷

机车受电弓滑板存在断损、缺失、松动、翘起，致使受电弓在高速运行中与接触线产生刮碰，导致滑板损坏同时刮挂接触线，引发弓网故障。

机车受电弓安装不符合技术要求，弓架歪斜、偏移，在运行中造成受电弓刮碰接触线，甚至钻入接触网等弓网故障，机车运行速度较高时，导致接触网大面积被刮坏，引起塌网。

机车受电弓升弓压力不满足要求，与接触线间接触压力太小会在运行震动中产生拉弧现象，损坏接触线；接触压力太大会使接触线抬高超过接触网规定限值，引发打弓、刮线、钻网等较大弓网故障。

3.2.2 机车司机的错误操作

电力机车司机未按照要求进行相应操作。例如将机车停放在了禁止停车的区域、在禁止双弓区域双弓运行、在要求降弓通过的区域未降下受电弓等情况，会导致受电弓与接触线间长时间拉弧烧断接触线、短接不同相接触网、受电弓钻网等较大故障。机车升弓进入无网区或有网无电区，同样会引发弓网故障。

3.3 弓网故障工务、车辆方面的原因分析

工务部门对线路维护不当，导致线路钢轨平顺度不足，整修施工时与供电协调配合不够，致使大机捣固、起拨道作业引起接触线拉出值参数变化，特别是在曲线段外轨的超高值变化引起的接触线相对位置较大的变化未能得到及时调整，从而在机车受电弓通过时引发受电弓脱弓、刮弓等弓网故障。

而车辆方面主要是车辆车轮间、轮对与轮对间的匹配不佳，轮轨间的不协调产生较强冲击震动，这种震动传递到机车受电弓，影响弓网间的正常接触滑动，引发弓网故障。

经过各部门多方面工作，如今由工务、车辆方面原因造成的弓网故障很少发生。

4 高速铁路在预防弓网故障方面所做工作

近几年，我国高铁飞速发展，为消灭弓网故障，保证列车安全运行，铁路部门做了大量研究试验，对接触网、机车受电弓等进行了相应的改造。

（1） 改善受电弓系统，主要是从受电弓的材料及其附属设备入手，进行合理的设计和改造，尽量减小高速下风力对其造成的影响，研制出了高速受电弓并在使用中逐步加以完善。

（2）改善接触网结构与设计，减小其受接触压力的影响，消除速度硬点和弹性硬点。

1）改变接触网悬挂形式，在允许的范围内，适当减小跨距和降低接触网高度，减小跨中动抬升量，加强其稳定性。

2）应用弹性定位器，在受电弓高速通过定位点时，定位器自动有限定范围的抬升量，抵消由于接触网跨中抬高导致的接触线高差。

3）接触网要选用优质材料以加强其物理性能，增大接触线张力，并且减小接触线的硬度以减少硬点。

4）使用整体吊弦，增加接触网的整体性，增强导流性能的同时，减小吊弦断裂的可能。

（3）高速铁路在设计、施工安装、检测调试时高标准严要求，所有设备力争一次安装调试到位，各个零部件装设符合安全运行标准，避免接触网上产生固有硬点。

5 预防弓网故障需要强化的环节

在客观上，随着我国高速铁路的发展，从施工设计、设备硬件方面都已经非常完备，引发弓网故障的因素也逐步减少，但在主观上和实际运行设备的管理方面，仍然许多工作要做。

（1）强化接触网设备日常检修 ，要严格按照技术标准和检修工艺进行，对易发生弓网故障的关键部位如线岔、锚段关节、定位器装置、分段绝缘器、线夹倾斜等要认真检查、及时处理，保证其符合技术要求。

（2）强化设备巡视，提高巡视质量，能够及时有效地发现问题。在气温突变时，要增加巡视频次和关注重点设备，尤其高温巡视要特别注意各部线索的驰度，线岔、支持定位装置的偏移，补偿装置状态是否满足要求。

（3）强化先进科技手段的运用，准确检测出接触网、受电弓的动态参数，并据此及时对接触网、受电弓进行状态修，从而保证接触网、受电弓保持良好的技术性能。

（4）强化接触网工区和工务维修部门的横向联系，工务大机捣固、起、拨道作业，一定要有接触网方面的配合，同时认真进行接触网拉出值、导高的测量和必要的调整。

（5）强化机车受电弓在出库执行运输任务前的检修，应用先进仪器设备细致检查，精心维护与检修，确保受电弓状态良好。

（6）强化人员素质培训，加大相关人员的培训力度，提高其技术业务素质、责任心和巡测检修能力。

（7）强化弓网故障的抢修工作，相关部门特别是供电部门，要根据可能发生的不同的弓网故障制定相应的应急预案，做到有的放矢，一旦发生弓网故障，立即启动相应的应急预案，以最快的速度，最佳的方案组织抢修、恢复供电，将损失和影响减到最小。

6 结束语

综上所述，要保证列车的安全运行，除需要有良好的线路条件以及高性能的受电弓配合外，保证接触网优良的性能与合格的技术参数是非常重要的，这就需要我们干部职工不断提高自身技术业务素质，具有强烈的责任心和安全意识，加强人员和设备管理，尽职尽责，确保设备始终处于安全的技术状态。

在科技飞速发展的今天，为实现电力机车高速下安全运行，我们要利用各种先进技术，从各个方面消除引发弓网故障的各种因素，从而预防弓网故障的发生，为电气化铁路的安全运营扫除一大障碍。