浅谈电气化铁路的弓网关系

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摘要：在电气化铁道线路，电力机车的受电弓与接触网采用直接接触的方式为电力机车供电。因此，受电弓与接触网需要保持良好的接触状态。本文就弓网关系进行探究，解决弓与网在实际运行中存在的问题。

关键词：受电弓 接触网 弓网关系

中图分类号： TM922 文献标识码： A

一、弓网关系概述

电力机车通过受电弓与接触网的接触而获取电能，受电弓与接触网是动态相互作用的，为了使电力机车可以获得稳定的电能，受电弓对接触网有向上抬升的力。两者相互接触受力，联系密切。在电气列车运行过程中的弓网接触力总是变化的，因此又称接触力为动态接触力。任一时刻的接触力等于静态接触力、摩擦阻力、空气动力及动态接触力分力的矢量和，即：

F = F 0+ F R+ FAER + FDYN

通过弓网受力分析，可以判断受电弓与接触网任一者的状态不良时，都容易引发弓网的异常信息，影响供电安全。

而且，弓网关系可以更深入的追溯到电力机车的内部故障，同样会引起接触网跳闸，造成车顶放炮，对弓网设备构成影响。同样接触网的故障停电，也会使电力机车失去动力停车。因此广义上讲弓网关系是电力机车与牵引供电设备之间的关系

1、易引发弓网故障的接触网缺陷

（1）接触线的硬点

造成接触线硬点有四大原因，①设计原因。在锚段关节、线岔以及上跨桥下需降高的接触网设备，由于接触线需要使用做降高或下锚的处理，易产生硬点。②材质原因。接触线采用的合金接触导线晶粒不均匀，导线内部在应力、张力的作用下形成容易波浪弯。③施工原因。在接触线施工架设过程中，应采取恒张力放线施工，但由于缺乏必要的张力标准理论数值指导具有很大的不稳定性，极易使接触线发生变形、扭曲、硬弯。④维护原因。由于检修作业人员日常作业不标准，在作业过程中踩踏接触线造成硬点。

序号 项目 160km/h等级线路 200km/等级线路

1类 2类 3类 1类 2类 3类

1 硬点（g） 30 40 50 30 40 50

2 一跨内接触线高差 — 150 200 — — 150

表1 接触网平顺性指标

在电力机车高速运行的过程中，接触线的硬点增加了与受电弓的摩擦力，导致受电弓寿命降低，严重的可能发生打弓故障，甚至造成大面积塌网。

（2）接触网导高落差大

在160km/h的区段，一个跨距内的接触线的高差最高应不大于200mm，造成高差过大的原因主要是在通过上跨线路的构筑物而构筑物高度不满足接触网的通过高度时，需对接触网进行降高处理，从而形成落差，增加与受电弓的摩擦，使接触线和受电弓双重受损，增加故障几率。

（3）拉出值超标

在160km/h的区段，接触线的拉出值不得大于极限值450mm。造成拉出值过大的原因主要是由于施工及日常调整不到位。当电力机车运行至曲线段、锚段关节、线岔、交叉落锚等处所，如果拉出值超出极限值，就会造成受电弓脱离动态包络线，从而挂断吊弦，甚至接触线，造成较大的弓网故障。

（4）定位及支持装置脱落

造成定位器、定位支撑、腕臂支撑等装置脱落原因主要是：1、定位及支持装置的连接部件在长期震动或随气温变化发生窜动的情况下发生松动脱落。2、由于设备材质的原因，导致连接部件发生断裂，从而使定位及支持装置脱落。3、由于缺少电连接，导致设备供电的主导电回路需通过定位及支持装置的连接部件，造成连接部位放电，最终烧脱。

定位及支持装置脱落后会侵入电力机车的动态包络线，导致打弓等弓网故障。

（5）补偿失效

造成补偿失效的原因有很多种，主要是补偿装置卡滞、恒张力弹簧补偿器失效等。补偿失效会造成接触线或承力索的驰度变化，如果驰度变大，会出现波浪形状，中心锚结、吊弦以及定位器发生偏移或松弛，引发弓网故障。

（6）关键设备技术参数不达标

关键设备包括线岔、分段绝缘器等较复杂设备，其高度或偏移若达不到标准，就会造成打弓、钻弓等弓网故障。

2、易引发弓网故障电力机车及受电弓缺陷

（1）电力机车车顶支持绝缘子闪络

电力机车的支持绝缘子是用来与车顶绝缘的，当支持绝缘子出现脏污或浮冰时，在遇到雨、雪、雾等，空气湿度较大的天气时，支持绝缘子极易发生闪络或击穿，引起设备跳闸，造成车顶放炮。可能烧伤线索，甚至将线索熔断，造成接触网断线故障。

（2）电力机车主断路器等内部元件故障

因牵引供电回路是由牵引变电所-接触网-电力机车-钢轨-回流线-牵引变电所构成，如果电力机车内部元件发生故障，即会造成接触网直接与钢轨连接，引起短路故障。

（3）电力机车带电过分相

电力机车在过分相时，需要降弓、断主断路器、司机控制器要在零位，同时禁止双弓。如果电力机车在通过分相时，未断开主断路器，受电弓对无电区放电，造成拉弧，造成接触网跳闸，甚至烧断线。同样，如果电力机车升双弓通过分相，因分相的两端是个供电臂的不同相线，在前弓通过无电区到达另一供电臂时，而后弓好在原供电臂运行，同样会造成两条供电臂短接，造成接触网跳闸。

（4）受电弓滑板损伤

因受电弓对接触线有线上抬升的力，如受电弓有损伤，受电弓即会侵入接触悬挂，刮伤接触线，甚至造成大面积塌网故障。

二、运行中常见的弓网异常信息及预防措施

1、机车原因引起接触网跳闸导致车顶放炮

问题概述：机车原因引起接触网跳闸会造成机车车顶放炮，是目前线路上最普遍出现的故障之一。其中电力机车车顶支持绝缘子的脏污是造成跳闸的重要原因。在雾霾较重的天气，极易发生闪络甚至击穿。

月份

跳闸 1月份 2月份

跳闸总件数 10 4

机车原因引起的

跳闸件数 6 2

所占比例 60% 50%

表2 济南供电段2013年1、2月份跳闸情况比对

预防措施：1、机务部门应保证机车上线运行前，各项元件状态良好，尤其时要定期组织对机车车顶支持绝缘子进行清扫，保证其绝缘性能。2、机车司机在发现机车故障引发跳闸时要及时向临近车站报告，确保供电部门及时赶赴现场，并积极配合供电部门进行检查，保证设备安全。

2、电力机车带电过分相

问题概述：电力机车司机误操作造成带电闯分相、误操纵使列车停于无电区等不良操作习惯, 造成弓网间拉弧放电。极易烧断承力索，造成断线故障。

预防措施：主要是应保证机车司机的正确操作，在遇电分相时禁止双弓运行，并断开主断路器。

3、打弓刮弓故障

（1）接触网技术参数不达标

问题概述：①一般受电弓滑板的最大工作范围是1250mm，允许工作范围是950mm，因此接触线的拉出值的极限值应≤450mm。否则受电弓就会脱离接触线，挂断接触网造成刮弓故障。

②当一跨内接触线的导高差大于200mm时，形成落差，增加与受电弓的摩擦，使接触线和受电弓双重受损，从而引发弓网故障。

预防措施：供电部门应每年对接触网静态参数进行一次检测和一次全面检修，每季度对接触网质量进行不少于一次的动态检测，从而保证接触网的技术状态，为电力机车提供良好的运行条件。

（2）受电弓有损伤

问题概述：受电弓因质量原因或长期运行磨损造成损伤，在受电弓对接触线的抬升力的作用下，发生打弓或刮弓故障。

预防措施：机务部门做好机车的出入库检查，对受电弓进行定期更换，防止受电弓的带伤运行。

（3）网上有异物

问题概述：在春秋季大风天气时，铁路线路旁的生活和建筑垃圾极易飘落在接触网上，如果侵入受电弓的动态包络线，就会损伤受电弓，增加故障几率。

预防措施：供电部门做好大风季节的巡视检查，对铁路线路附近的异物源进行排查，保证异物在可控范围之内，并保证出现异物时能够快速处理。机务部门在发现接触网上挂有异物影响运行时，要及时报告临近车站，保证供电部门及时赶赴现场组织处理。

参考文献：

1、《接触网运行检修规程》 中国铁道出版社 2007.4

2、《铁路技术管理规程》中国铁道出版社 2008.12

3、《受电弓与接触网系统》 西南交通大学出版社 吴积钦 2010.12