特殊位置接触网线岔弓网故障分析

苏玉增，项 杨

0 引言

线岔是电气化铁路供电系统中接触网的重要组成部分，也是关键设备，其受设计标准、施工质量、后期维修调整、电力机车受电弓型号、工况以及行车速度、季节、环境、气候变化等各种因素的影响很大，是发生弓网故障频次较高的设备。接触网线岔状态直接影响着铁路运输安全，是确保行车安全的风险点，必须加以识别研判。

1 特殊位置接触网线岔问题

结合多年的技术管理经验和对一些弓网故障的分析，发现一般情况下相交的2股铁路线路是水平或接近于水平布置的，相交的接触网线岔也处于水平位置，但在现场存在一种特殊情况，即2股相交的线路存在较大高差，如驼峰起始点处，另外在丰沙大线的落坡岭站、沙岭子站也存在该情况，这一高差对接触网线岔 2支接触线的空间位置的影响极易造成弓网故障。

具体事故案例：2010年在丰西编组站某场 2#道岔，该道岔处于驼峰起始点处，道岔2股道不等高。机车由坡道向下坡方向运行进入道岔发生弓网故障。受电弓导角被剐掉，剐掉的受电弓导角上、下部均有明显刮痕，滑板完好无撞击痕迹。接触网线岔处于水平股道的接触线在交叉点的下方，接触线弯曲变形，上部有明显刮痕；处于坡道上的接触线没有刮蹭痕迹。经现场用测杆对接触网线岔进行测量，拉出值、交叉点、始触区2支接触线高差均符合《接触网运行检修规程》铁运[2007]69号文件中标准（以下简称《规程》），其始触区内2支接触线上均无线夹，符合《规程》要求。经现场分析会认定供电设备技术标准合格，无责任；机车受电弓无明显缺陷、但采用的仍是路局已明令淘汰的产品，事故责任定为机车原因。

5个月后在同一个道岔又发生了相同的剐弓事故，同样的测量手段、同样的结果，但机车受电弓已更新，定供电责任。

笔者认为，同一地点发生了2次性质相同的弓网故障，事故分析结果不同、最后被定责部门不同，表明 2次事故的分析均没有找到发生弓网故障的真正原因。为防止类似故障的再次发生，必须结合接触网线岔的工作原理，从事故线岔的特殊角度对2起事故进行深入分析。

2 接触网线岔的定义及工作原理

接触网线岔是为了使电力机车受电弓由一股道顺利过渡到另一股道的供电设备，安装于道岔的上方。当一组接触网悬挂的接触线被受电弓抬高时，另一组悬挂的接触线也能同时被抬高，从而使它与另一接触线产生高差Δh。高差随着受电弓接近始触区而缩小，达到始触点时基本消除，而使机车受电弓由一条股道上空的接触线平滑、安全、顺利地过渡到另一条股道的接触线上，从而使电力机车牵引的列车完成线路转换运行的目的。

2.1 接触网线岔的分类

当前国内接触网线岔有交叉线岔和无交叉线岔2种形式。其中交叉线岔就是2组接触悬挂在道岔折转范围内有交叉点，特点是结构简单、造价低、施工及后期维护方便，适用于列车由正线过渡到侧线和由侧线过渡到正线运行速度均较低的普速铁路。笔者从事普速铁路的运行维修管理工作，这里只对接触网交叉线岔测量和维修调整应注意的事项进行分析。

2.2 交叉线岔的分类

交叉线岔分为单开线岔、对称（双开）和复式交分线岔、交叉渡线3种。

（1）单开线岔。该线岔的定位是指对于相交2组悬挂的接触网，其交点相对于线路中心所处的位置，线岔处接触线的定位有2种形式，即标准定位和非标准定位。标准定位和非标准定位的设计标准、施工标准见相关文献和《规程》，这里不再赘述。

（2）对称（双开）和复式交分线岔。其线岔的布置形式类似于单开道岔。

（3）交叉渡线。由 4组单开道岔组成，在 2条渡线接触线的交叉点处设第5组线岔。第5组线岔不设定位，调整时与其他4组单开线岔联动，一般相交于两股道交叉点中心点的正上方，接触线交叉点安装线岔限制管。

2.3 交叉线岔的技术标准

《规程》第72条第3点规定了线岔处2支接触线相距500 mm处的高差：

标准值。当2支接触线均为工作支时，正线线岔的侧线接触线比正线接触线高20 mm，侧线线岔2支接触线等高；当一支为非工作之时，160 km/h及以下区段非工作支接触线比工作支接触线抬高80 mm。

安全值。当2支接触线均为工作支时，正线线岔的侧线接触线比正线接触线高10～30 mm，侧线线岔2支接触线高差不大于30 mm。160 km/h及以下区段非工作支接触线比工作支接触线抬高 50～100 mm。

限界值。同安全值。

3 事故分析

3.1 受电弓正常通过线岔的情况

理论上讲，列车正线运行通过线岔时受电弓运行接近至始触区，侧线接触线首先与受电弓拐点的水平部分接触，从而顺利过渡。考虑到一般正线通过的列车速度较高，受电弓运行到线岔始触区时，侧线在线岔限制管的作用下与正线接触线同时抬高，但存在抬高不足，首先与受电弓拐点斜面（导角）接触的现象形成硬点，对受电弓造成冲击，对机车受电弓和供电设备产生损坏，降低相关设备的使用寿命，甚至有造成弓网故障的隐患。为减小受电弓运行到线岔始触区时，侧线接触线对受电弓的冲击，《规程》中规定将侧线接触线在始触区范围内预抬高20 mm；列车由正线过渡到侧线运行时，受电弓由较低的接触线向较高的接触线过渡也不会发生剐弓事故。而机车在由侧线过渡到正线运行时运行速度一般较低，在机车受电弓导角的作用下仍能平顺过渡。由于运行速度低对受电弓和接触线的冲击也较小。

3.2 不等高股道接触网线岔问题分析

如相交的2股道不在同一个水平面上，在接触线始触区处2股线路存在高差Δh′（见图1）。

图1 不等高股道道岔股道高差示意图

在线岔静态测量时一般是分别以接触线对应的股道钢轨轨面连线为测量基准点，使用道尺、测杆或直接用激光测量仪，测量 2支悬挂相距500 mm处接触线的高度并记录，在“天窗”点内调整至《规程》规定的高度和高差。因为是分别以2股道轨面连线为测量基准点，测量的是每支接触线的绝对高度，而不是2支接触线的相对高度，忽略了轨面高差Δh′。而始触区处 2支悬挂的相对高差应该等于标准高差（20 mm）、施工或测量误差、轨面高差Δh′之和。

于是对事故现场的供电设备和轨道线路进行了重新测量，发现该线岔处的道岔2股道不等高，在接触网线岔始触区处的股道高差达到30 mm，即Δh′ = 30 mm，再与测量值对照发现，处于坡道上的接触线高度大于水平股道25 mm，那么2支接触线空间水平高差累计达到55 mm。

用图示分析（图 2），如果受电弓由较高的接触线向始触区接近时，导高低的接触线首先与受电弓拐点以下的导角部分接触，随着受电弓前行和2悬挂线间距逐步减小，受电弓对接触线施加一个力A且逐渐增大，A可分解成一个顺受电弓导角斜向上的力C和一个水平力B。同时接触线施加给受电弓一个反作用力a，初始时a与A大小相等方向相反由接触悬挂自重和悬挂的张力产生。这个力a与受电弓导角间产生磨擦力F。当力C能够克服摩擦力F时，接触线会被受电弓导角托起，并随着机车向前运行两悬挂间距逐步缩小，接触线被托起到受电弓拐点以上的水平部分，从而顺利通过线岔；如果两悬挂高差超过《规程》的安全值，随着机车运行两悬挂间距缩小，受电弓施加到接触线上的力A逐渐增大，接触线对受电弓的反作用力a也逐渐增大，受电弓和接触线间产生的摩擦力F就会增大，F增大到不足以被C克服时，接触线不会继续被托起，会被水平力B推出发生水平方向的位移。接触线就有可能滑落到受电弓导角以下，钻入受电弓下边，发生弓网故障，或者因水平力太大首先破坏受电弓发生弓网故障。

图2 接触线与受电弓受力分析示意图

通过以上分析得出，由于接触网静态测量和检修测量方法不当，忽略了道岔股道高差Δh′的存在，使接触网线岔在始触区范围内的相对高差超出了《规程》标准的安全值（30 mm），这是造成弓网故障的主要原因。

4 改进措施及实施效果

针对上述分析，笔者建议，在接触网线岔调整和测量时必须考虑股道高差Δh′，使 2支接触线在空间水平面上的高差符合《规程》标准，具体措施如下：

（1）静态测量时要以同一股道高程作为测量基准点，处于坡道上的导线高度要用测量值加上股道高差Δh′。

（2）利用激光测量仪的测量500处高差功能，可以方便找到作为测量基准点的股道，直接测量出接触网线岔500 mm处的高差。

（3）尽量减小测量误差，如使用测杆测量时要考虑不同股道接触线的直径不同造成的误差；使用激光测量仪测量时要提前对测量仪进行校验。

（4）在天窗点内调整线岔，除了采用以上方法测量，还要用水平尺校核 2支接触线的水平高差，调整达到《规程》标准要求。

（5）在线岔始触区内不能安装任何线夹。

经对北京铁路局北京供电段管内不等高线岔进行测量，并按照上述方法进行调整，管内不等高接触网线岔再没有发生上述的弓网故障，从根本上消除了设备隐患。

5 结语

接触网设备露天、动态运行，受地理条件、气候环境等的影响很大，在建设时受空间、地理、建筑物或自然环境的限制较大，在维修保养中除严格执行规范标准，还要充分考虑自然条件的影响，在发生故障后要严格按照四不放过的原则，找到发生故障的真正原因加以研判、制定措施，才能消除风险点，确保运行安全。

[1]于万聚.高速铁路电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2003.

[2]北京铁路局供电系统提速适应性岗位培训辅导讲义.

[3]铁运[2007]69号文 接触网运行检修规程.