上海轨道交通9号线弓网冲突原因分析及应对措施

王生华

（上海地铁维护保障有限公司，200235，上海//高级工程师）

上海轨道交通9号线弓网冲突原因分析及应对措施

王生华

（上海地铁维护保障有限公司，200235，上海//高级工程师）

介绍了上海轨道交通9号线列车弓网冲突事件的调查经过，结合站台视频监控、供电电力监控、信号自动监控等系统，以及列车事件记录等信息，对故障发生时的时间、列车位置、网压等信息进行了分析，确定了接触网锚段关节熔断事件发生的特定条件以及弓网冲突故障发生的主要原因，对于接触网采用锚段关节衔接方式的轨道交通线路，提出了防止弓网冲突事件发生的应对措施。

城市轨道交通；锚段关节；弓网冲突；应对措施

接触网是城市轨道交通的主要供电设备，列车通过受电弓碳滑板与接触网之间的滑动获得电能。为了增加供电的灵活性，接触网每隔一段距离便进行分隔，锚段关节是接触网常用的分隔方式之一，其结构如图1。列车运行时由于弓网之间的机械运动不可避免地会对接触网造成损伤，严重时可能导致接触网设备的技术状态发生改变，甚至造成行车故障［1-3］。

弓网关系是一种动态关系，弓网故障也是一种关系故障，两者之间的关系比较复杂，互为影响。弓网故障既可能是接触网状态不良，也可能是由于列车受电弓状态不良导致［4］。因此，根据发生故障的具体信息，对弓网故障产生的原因进行具体分析，提出行之有效的预防措施，防范类似故障再次发生就显得尤为重要。

图1 锚段关节

1 故障事件

2017年4月14日，运营早高峰期间，上海轨道交通9号线917号列车行驶在松江大学城站至佘山站上行区段时发生触网失电。站务人员发现洞泾上行进站方向917号列车在进站前停车，停车位置距站台端部约100 m，车顶受电弓处有冒火星现象。总调接到信息后立即发布抢修命令，COCC（线网指挥中心）启动五级预警。

供电和车辆抢修人员随后赶到现场，登顶后发现洞泾上行方向第一架受电弓处于升弓姿态，弓头与主体框架已经脱离，弓头落于受电弓平台处，碳棒断裂且有明显过热烧灼痕迹，受电弓羊角及车顶部分位置均有不同程度的灼伤痕迹，见图2。列车第二架受电弓状态完好。

通过对接触网状态进行检查发现，上行进站处接触线有两处发生断线，一处为138定位点至140定位点之间非工作支出现单线断线，断口有明显熔灼痕迹；另一处为140定位点至142定位点之间的工作支发生双线断线故障，见图3。

2 原因分析

917号列车当天是从松江新城站存车线驶出，计划正线加车，未载客，ATP（列车自动保护）模式下手动驾驶。司机在进洞泾站之前，发现前方洞泾站站台内列车尚未驶离，故采取临时停车，未发现异常。之后又向前移动3次，直至列车不能动车。

图2 故障时受电弓状态

图3 接触网断线实图

为查找弓网冲突的原因，车辆和供电技术人员在运营结束后对故障点及现场再次进行了确认。结合车辆运行记录、信号ATS（列车自动监控）记录、供电SCADA（数据采集和监控）记录、接触网和受电弓损坏情况、车站在线视频记录、现场检查情况和设备日常维保记录等信息，对917号列车发生故障时的情形进行还原分析，分析故障产生的成因。

2.1 现场勘查

列车救援回库后，检修人员对车辆进行全面检查，发现车顶受电弓安装区域、空调盖板及车门门框侧面等处有不同程度的放电痕迹，见图4。行进方向的第一架受电弓两根碳棒均断裂，羊角部位有电蚀凹坑，弓背位置有一处烧灼穿孔，见图5。

图4 车门门框侧部电腐蚀

图5 弓背烧灼穿孔

检修人员在运营结束后，再次至事发现场进行勘查及检测：接触网双点断线位置距离洞泾车站中心约194 m。接触网单点断线位置距离洞泾车站中心约245 m，断线位置正好是列车故障时停车位置，该点恰好是接触网绝缘锚段关节区域。

2.2 视频监控

查看917号列车发生故障前经过松江大学城站时站台录像，视频显示：列车在进入站台及驶出站台时，列车正常牵引，受电弓姿态正常，表明列车驶出松江大学城站时受电弓正常。

2.3 故障时间分析

调取供电SCADA记录，917号列车在松江大学城站-洞泾站运行时，区间接触网共发生4次跳闸事件，见图6。

根据917号车事件记录仪数据及供电SCADA记录，列车由松江大学城站至洞泾站故障运行期间，出现了4次断电2次动车，见图7。断电时间与接触网跳闸时间相吻合，且第一次跳闸时列车处于静止状态。

2.4 故障位置分析

结合ATS数据记录和917号车事件仪数据，进行分析、计算，列车位置信息如图所示8。

2.5 网压分析

通过对列车运行时间、列车位置和接触网位置信息分析可知，917号列车运行期间曾在区间内停运3次，第一次停运位置恰好在两个供电区间绝缘锚段关节处。

图6 接触网得、失电信息

图7 列车运行时间信息

图8 列车位置信息

调取当时的运营图，分别读取917号列车和925号列车的网压数据并进行分析发现：两列列车网压持续存在；925号列车起动后，其所在的供电分区网压下降，与917号列车所在的供电分区网压差加大，压差约52.82 V（最高68.7 V），见图9。

图9 列车电压记录

2.6 弓网冲突原因

经过对917号列车视频监控、运行时间、列车位置、网压等信息的分析可知，该列车在松江大学城站驶出时，列车运行状态正常，受电弓工作姿态正常。运行在松江大学城站至洞泾站区间内时，917号列车因前车未驶离站台而采取了区间内临时停车。

917号列车第一次动车87.5 m后，列车中心线距离洞泾站中心位置245 m，此时，列车的第一架受电弓恰好位于绝缘锚段关节位置并短接两个供电分区。在917号列车停车的23 s期间，925号列车起动，其所在的供电分区网压下降，锚段关节连接的两个供电分区压差增大，造成两列列车间的网压持续存在约52.82 V的电压差；受电弓碳滑块短接、接触网非工作支虚接，因此，区部发热，造成接触网单线熔断，见图10。熔断后的非工作支接触网下垂导致第一次跳闸。

图10 触网单线熔断分析

接触网熔断的单线未永久接地，列车第二次移动过程中，坠落的单线再次接地，接触网跳闸，列车迫停。随后合闸成功，列车第三次起动，将接触网工作支双线拉断，接触网跳闸，列车停车后不能起动。

2.7 锚段关节的影响

锚段关节是接触网通常采用的分隔形式之一，在国内外的轨道交通中被广泛应用。因锚段关节结构局限和技术参数控制不当等因素，易造成受电弓与非工作支、分断绝缘子碰触、脱弓、钻弓等问题，除此之外，在特定工况下，如高密度行车、区间内停车、受电弓处于锚段关节区域、两个供电分区存在较大网压差等，会造成接触网线索熔断故障。

通过调查国内外接触网锚段关节应用情况发现，国内外多个城市的轨道交通在正线和车辆段内都曾发生过接触网线索熔断事件。据悉，杭港地铁为了降低锚段区间内的弓网故障，借鉴香港地铁的运营经验，采用了在轨道旁设置禁停指示牌的措施，以避免列车停车时受电弓落入锚段关节处。

3 应对措施

基于上海轨道交通9号线弓网冲突故障原因，结合其它城市的类似经验，对于接触网采用锚段关节衔接方式的轨道交通线路，可采取下列措施应对弓网冲突事件。

（1）加大锚段关节的检修力度。制定详细、可行的锚段关节检修规程，重点检查承力索、接触网线的磨耗，电连接损伤痕迹。对故障隐患进行故障排摸和评估，及时消除隐患。该措施的优势是能够减少接触网发生熔断的概率，缺点是不能从根本是消除隐患。

（2）修订行车规定。列车在ATO（列车自动运行）、UTO（全自动无人驾驶）模式下，通过信号系统（CBTC（基于通信的列车控制）线路）移动授权设置禁停区段，禁止在锚段关节区段停车。列车在ATP手动驾驶模式或切除ATP的人工驾驶模式下，在轨道旁的锚段关节区段设置禁停标识，正常情况下不得在该区段内停车。该措施能大大降低熔断接触网的概率，但不能避免紧急制动等非正常停车造成故障的可能性。非CBTC线路需进一步研究解决方案。

（3）列车安装自动落单弓装置。在轨旁锚段关节禁停区段的两端安装射频标签（RFID），列车上安装应答器。列车经停该区段时自动计算受电弓位置，若受电弓处于锚段关节处，该受电弓自动落弓，列车驶离该区段后自动升弓，继续正常行驶。另一个方案是利用车载信号系统实现列车定位，并触发列车自动落单弓功能，列车控制系统只需进行相应更改。该措施基本可消除熔断接触网故障。但列车改造范围较大，并涉及到列车控制系统，老旧车辆的改造难度更大，同时增加了新的维修项点。该措施是一个较可行的方案，目前尚没有应用案例。

4 结语

通过上述分析可知，上海轨道交通9号线的弓网冲突是一起特定工况下（行车密度高、列车堆积、停车在特殊区域）发生的事件，该事件的处理方案对于轨道交通线路设计、运营管理、设备检修都有一定的借鉴意义。

对于接触网采用锚段关节衔接的轨道交通线路，采取适当的应对措施，可以减少或避免类似事件的再次发生。

［1］ 关金发，吴积钦.城市轨道交通弓网系统现状分析与建议［J］.铁道标准设计，2016，60（1）：144.

［2］ 王万岗，吴广宁，高国强，等.高速铁路弓网电弧试验系统［J］.铁道学报，2012，34（4）：22.

［3］ 王英，刘志刚，范福强，等.弓网电弧模型及其电气特性的研究进展［J］.2013，35（8）：35.

［4］ 郝思伟.弓网故障的原因分析及预防措施［J］.中国水运，2007，7（8）：42.

Analysis of Pantograph/Catenary Conflict and Countermeasures for Shanghai Rail Transit Line 9

WANG Shenghua

The investigation process of pantograph/catenary conflict for Shanghai rail transit Line 9 is described.Combined with the platform video，power supply SCADA(supervisory control and data acquisition)，signal ATS，train data records and other information，the time of the failure，location of the train and different voltages of the catenary are analyzed.Finally，the melt down of catenary anchor joint is detected as the main reason for the failure of the pantograph/catenary conflict.Corresponding measures are put forward for the lines with catenary that uses anchor joint.

urban rail transit； anchor joint； pantograph/catenary conflict；countermeasures

Author′saddress ShanghaiRailTransitMaintenance Support Co.，Ltd.，200235，Shanghai，China

U226.8+1

10.16037/j.1007-869x.2017.12.014

2017-08-16）