基于结合部问题的弓网故障案例分析

刘玉辉，刘再民，李 立

基于结合部问题的弓网故障案例分析

刘玉辉，刘再民，李 立

通过对沪汉蓉通道一起典型的动车组弓网故障进行分析，剖析故障处置流程，研究受电弓、接触网动态耦合关系，结合运行经验，针对跨线动车组开行存在的弓网结合部问题，提出相应措施和建议。

跨线；动车组；弓网；匹配；结合部

0 引言

我国地域广阔，东西南北跨度大，近年来，随着大量铁路线路的陆续开通，跨区域、跨线别的长交路动车组列车开行数量不断增加。由于动车组列车车型多样，不同线路接触网设备技术标准存在较大差异，造成弓网运行环境复杂。无论是接触网悬挂类型、张力组合、导线高度，还是动车组受电弓的动力学特性、工作高度、静态接触压力等，都会对弓网系统匹配产生影响。

本文通过剖析沪汉蓉通道一起典型的弓网故障案例，分析长交路跨线动车组受电弓、接触网动态耦合关系，基于供电设备和动车组列车运行安全，提出弓网结合部有关问题解决措施和建议。

1 故障概况

1.1 故障现象

2015年3月10—17日，沪汉蓉通道武汉—成都段（成渝线、渝利线、宜万线、汉宜线）连续发生多起弓网故障，造成14列动车组列车碳滑板被击打受损，其中CRH1A型动车组9列、CRH1B/1E型动车组1列、CRH2A型动车组2列、CRH5A型动车组2列。

受电弓故障动车组运行交路均为沪汉蓉通道成渝线、渝利线、宜万线和汉宜线，受电弓击打位置全部位于列车运行方向受电弓中心线左侧100～150 mm处。

1.2 故障排查

通过对CRH1A-1033受电弓故障动车组交路信息分析，其运行交路为：成都东动车所—成都—武汉—武汉动车所（0D634次、D634/1次、0D631次），途径沪汉蓉通道成渝线、渝利线、宜万线和汉宜线4条线路，其中，成都东→武汉动车所上行运行时01端主控，升7车受电弓，由此判定打弓点位于上行线路，见图1。

图1 CRH1A-1033车受电弓击打位置模拟图

调看武汉铁路局与成都铁路局在利川局界口装设的受电弓滑板状态监测装置（5C）所抓拍图片，3月15日17时49分，上行CRH1A-1033号动车组列车通过武汉、成都局界口时，受电弓碳滑板状态正常，进一步判断故障区段位于利川—武汉动车所上行径路（宜万线、汉宜线上行）。

3月18日，总公司运输局组织成都局安排加装有车载接触网运行状态检测装置（3C）的CRH2A-2229动车组，按照发生打碰弓故障的D634/1、D2242/3次运行径路，对沪汉蓉线通道重庆北—武汉段进行模拟运行。

1.3 故障原因

通过对CRH2A-2229动车组车载接触网运行状态检测装置（3C）视频录像回放分析，列车运行至宜万线恩施站6道90#支柱时，受电弓与接触网分段绝缘器发生碰撞、拉弧，见图2。

上网检查发现分段绝缘器宜昌东方向短支铜滑道与熄弧棒过渡处的铜导角被击打折断，进行更换处理。

图2 车载接触网运行状态缺陷分析报告图

该分段绝缘器为西安铁路局科学技术研究所生产的XFFP-1.60(1.25)T(G)消弧型分段绝缘器，如图3所示，安装位置处于曲线半径600 m的小曲线地段，因线路超高造成过渡不平滑，运行中存在过渡硬点，动车组列车较高速度通过时，与受电弓碳滑板发生冲击磕碰。

图3 故障分段绝缘器示意图

2 问题分析

2.1 动车组受电弓静态接触压力问题

此次打碰弓径路运行的车型有CRH1A、CRH1B/1E、CRH2A、CRH5A、CRH380AL型动车组列车，以及HXD1、HXD3系列电力机车牵引的普速客车和货物列车，其中，动车组列车17对（CRH1A型2对、CRH1B/1E型6对、CRH2A型6对、CRH5A型1对、CRH380AL型2对）；普速列车12对。受电弓滑板被击打现象均发生在动车组列车，普速电力机车未发生。

由于动车组列车受电弓静态接触压力按照高速铁路运行条件设定，受电弓静态接触压力最大可达95 N（表1），较普速电力机车静态接触压力大（70 N），造成动车组列车在接触张力较小的宜万线（渝利线、宜万线、汉宜线线路技术参数如表2所示）运行时，受电弓抬升量增大，弓网匹配发生问题。

表1 各型动车组一、二级修限度表中弓压规定值表

当受电弓静态接触压力较小的普速电力机车低速通过接触网分段绝缘器时，受电弓抬升力较小，能够顺利通过，而静态接触压力较大动车组列车较高速度通过时，受电弓抬升力大，在有砟轨道车体晃动量大的情况下，分段绝缘器处产生较大过渡硬点，发生打弓故障。

表2 渝利线、宜万线、汉宜线线路技术参数表

2.2 动车组受电弓工作高度问题

由于普速铁路和高速铁路接触网导高差别较大，受不同速度下受电弓抬升量不同的影响，在接触网导高为5 300 mm的高速铁路上运行正常长交路动车组列车，跨线运行至接触网导高6 450 mm客货共线线路时，受电弓易发生离线失电、自动降弓故障，影响列车正常运行。

此次打碰弓信息中，CRH1型动车组占比最多（10列），CRH1型动车组最佳工作高度上限为6 500 mm（表3给出了部分动车组列车受电弓工作范围），宜万线接触网导高为6 450 mm，考虑30 mm的允许误差和100 mm受电弓抬升量，运行过程中接触网实际导高已超出CRH1型动车组最佳工作高度上限。

表3 动车组受电弓滑板击打情况统计表

2.3 受电弓滑板磨耗问题

目前高速铁路接触网张力大、跨距小，拉出值较小，动车组高速铁路运行时在受电弓碳滑板中部形成一定宽度的凹形，当受电弓通过线岔和分段绝缘器时，凹面台阶的侧向压力可能引起线岔剧烈振动、或打坏分段绝缘器导流滑道，引发弓网故障。

3 相关建议

（1）鉴于目前既有线线路基础、接触网导高、线材张力组合、供电能力等较高速铁路差别较大，不同车型动车组跨线既有线运行时，应充分考虑牵引功率与供电能力匹配、受电弓双弓间距与接触网关节式电分相几何参数匹配、受电弓工作高度与接触网导高匹配等问题。

（2）跨线既有线运行的动车组列车，其受电弓静态接触压力宜调整至85 N以下。

（3）动车组跨线既有线运行时，应根据上线动车组技术参数和运行径路接触网技术条件，进行弓网关系仿真和评估。

（4）新线建设充分考虑后期运营实际，尽量统一设备技术标准，减少技术差异。

4 结语

跨线列车弓网匹配关系是一个复杂的动态耦合系统，还有更多需要深入研究的问题，随着路网建设不断完善，跨区域人口流动加速，跨线运行的长交路列车不断增多，各部门应做好跨线列车开行条件确认，确保铁路运输安全。

[1] TG/01-2014 铁路技术管理规程[S].

[2] TB/T3271-2011 轨道交通 受流系统 受电弓与接触网相互作用准则[S].

[3] 吴积钦.受电弓与接触网系统[M]. 成都：西南交通大学出版社，2010.

Through analyzing a typical pantograph-catenary faults caused by the electric multiple unit running on Shanghai-Wuhan-Chengdu railway lines, on basis of detailed analysis of flow for handling of faults, study on pantograph and catenary dynamic coupling interactions, with combination of operation experiences, and with regard to the problems of pantograph-catenary at junction between railway lines where the electric multiple unit is under cross line operation mode, relative measures and proposals are put forward accordingly.

Cross line; electric multiple unit; pantograph-catenary system; matching; junction between railway lines

U225.4

：B

：1007-936X(2016)03-0026-03

2015-04-09

刘玉辉. 中国铁路总公司运输局供电部，工程师，电话：18910503757；刘再民. 中国铁路总公司运输局供电部，高级工程师；李 立. 北京铁路局北京供电段，工程师。