接触网线岔处弓网故障分析及对策

王章刊



接触网线岔处弓网故障分析及对策

王章刊

接触网线岔处是弓网故障的多发区，通过对接触网线岔处弓网故障原因进行分析，结合接触网线岔静态和动态分析，提出防止接触网线岔处弓网故障的具体措施，以提高接触网运行的安全性和可靠性。

接触网；线岔；弓网故障

0 引言

随着我国高速电气化铁路列车运行速度的不断提高，电力机车对轮轨关系和弓网关系的安全可靠性要求不断提高。弓网关系是接触网的一项关键技术指标，列车运行速度越高，受电弓的动态抬升量和动态摆动量越大，弓网动态受流质量下降；列车速度提高后，容易造成受电弓与接触悬挂中的接触网零件发生碰弓、钻弓、剐弓现象，导致弓网故障的发生，甚至中断列车运行，严重影响了铁路运输的秩序。

弓网故障多发生在线岔处，为实现列车速度提高后受电弓在线岔处平稳过渡，降低弓网故障的发生概率，从研究弓网关系入手，对接触网线岔处弓网故障原因进行分析，提出防止弓网故障的具体措施，提高受电弓受流质量及接触网运行的安全性和可靠性。

1 接触网线岔处弓网故障形式

受电弓通过接触网线岔时，安全平滑地由一支接触线过渡到另一支接触线，达到转换线路的目的。当接触网或受电弓一方或双方技术条件遭受破坏，会发生受电弓碰弓、钻弓、剐弓现象。接触网线岔处常见弓网故障形式如下：

（1）在始触区装设吊弦、电连接线夹引起弓网故障。

（2）定位立柱、定位器等侵入受电弓的动态包络线。

（3）受电弓通过线岔的等高区时，2支接触线不等高。

（4）环境温度变化时，吊弦线夹、电连接线夹相对位置发生移动，从始触区外移至始触区内。

（5）道岔改造后接触网线岔未及时调整到位。当进行道岔改造，道岔处轨道限界、标高、超高等参数发生变化时，接触网线岔参数未随轨道参数变化及时调整到位。

2 接触网线岔处弓网故障原因分析

2.1 始触区内装设吊弦线夹、电连接线夹

（1）交叉线岔处（图1），受电弓从正线过渡到侧线或从侧线过渡到正线过程中，交叉线岔正线接触线距侧线线路中心或侧线接触线距正线线路中心，水平投影间距600～1 050 mm始触区内，由于受电弓抬升力的作用，即将驶入区域的接触线比正在行驶区域的接触线低，这也是即将驶入区域接触线从受电弓圆弧处爬上受电弓水平滑板的主要原因。当始触区内装设吊弦线夹、电连接线夹时，接触线从受电弓圆弧处爬上受电弓水平滑板易发生碰弓、钻弓、剐弓现象。

（2）无交叉线岔处（图2），列车从侧线进入正线时线间距806～1 306 mm范围内，列车由正线进入侧线时线间距126～526 mm范围内为始触区。从正线到侧线始触区内，所要驶入区域的接触线高度总比行驶区域的接触线高出一个值，故受电弓可以平稳过渡；从侧线到正线始触区内，接触线从受电弓圆弧处爬上受电弓水平滑板。当始触区内装设吊弦线夹、电连接线夹时，受电弓在过渡过程中会发生碰弓、钻弓、剐弓现象。

1.线岔；2.始触区；3.受电弓。

图2 无交叉线岔始触区

2.2 障碍物侵入受电弓动态包络线

在弓网相互作用过程中，弓网之间存在“几何、电气、机械、材料”4大耦合关系，几何关系是弓网安全运行的基础。为了防止受电弓撞击接触网定位装置以及碰弓、钻弓、剐弓现象，国内外相关人员在接触网、受电弓及其相互作用等方面均进行了长期深入研究和试验，形成了以德国为代表的“无线夹空间与限位定位装置”和以法国为代表的“受电弓动态包络线与最大抬升量定位装置”（图3）2种思路，用于指导接触网的设计、施工和运营管理。因此，列车高速运行过程中，受电弓的最大动态抬升量和最大动态摆动量即构成了受电弓动态包络线范围。在该范围内不得出现任何障碍物，否则很可能发生弓网故障。受电弓在最大抬升及最大摆动时定位立柱外形轮廓、定位器根部与受电弓发生碰撞；定位立柱、定位器等侵入受电弓动态包络线范围均会引起弓网故障。

1.受电弓工作范围；2.受电弓轮廓线；3.受电弓端头垂直和水平位移；h.受电弓动态抬升量。

2.3 温度变化引起接触线伸长和收缩

当温度变化时，接触线伸缩，吊弦线夹和电连接线夹随着接触线的伸缩而移动，可能由始触区外移至始触区内，致使受电弓在始触区发生碰弓、钻弓、剐弓现象。

接触线伸缩量计算式为

=(x-min) （1）

式中，为接触线的伸缩量，m；为中心锚结或无补偿下锚至全补偿下锚的距离，m；为接触线温度膨胀系数（1/℃）；x为现场环境温度，℃；min为最低温度，℃。

3 防止线岔处弓网故障的措施

基于对接触网线岔结构进行的静态和动态分析，以及考虑与弓网相匹配的几何参数，如相邻吊弦高差、始触区、接触线无线夹区、受电弓有效工作宽度、受电弓有效工作范围、受电弓动态包络线等，提出如下措施以减少或避免接触网线岔处弓网故障的发生。

3.1 安装交叉吊弦

在靠近始触区正线和侧线间装设交叉吊弦（图4）。交叉线岔在岔心侧安装交叉吊弦2根，交叉吊弦位于距线路中心≤400 mm范围内，两交叉吊弦纵向间距为200～300 mm；无交叉线岔在两线间距550～600 mm间装设一组交叉吊弦。

1.侧线承力索；2.正线承力索；3.交叉吊弦；4.侧线接触线；5.正线接触线；6.正线线路中心；7.受电弓。

安装交叉吊弦的目的是限制始触区的高差，确保受电弓能够平滑安全地通过始触区。

3.2 始触区内不允许安装吊弦线夹、电连接线夹

始触区是受电弓弓头圆弧部分开始接触另一支接触线的区域，在始触区内滑板通常不是从接触线正下方接触，而是从侧下方进入，如果在始触区内安装吊弦线夹、电连接线夹，有可能造成碰弓或和打弓，始触区内不允许安装吊弦线夹、电连接线等任何接触网零件，该处为接触线无线夹区。

3.3 受电弓包络线检测

受电弓包络线检测分为静态和动态检测。在无外界扰动情况下获取接触线空间位置参数为静态检测；在接触线与受电弓动态相互作用状态下获取接触线空间位置参数为动态检测。动态包络线检测实质上就是对线岔处弓网关系进行几何耦合方面检测，确保不发生碰弓、钻弓、剐弓现象。检测方法是在接触网作业车上使用受电弓包络线检查尺检测线岔部件。受电弓包络线检查尺按照设计给定的该线路机车受电弓（宽2 100 mm）的最大抬升量（220 mm）和最大摆动量（直线地段250 mm，曲线地段300 mm）制作（表1）。动态包络线检测尺的一半是直线区段受电弓动态包络线轮廓，另一半是曲线区段受电弓动态包络线轮廓，检测尺上标有计量刻度和拉出值。

对于检测发现侵入包络线范围内的接触网零件，应及时进行处理，直至包络线检测尺检查合格。

表1 受电弓最大抬升和摆动量

4 结语

通过上述分析可以看出，接触网线岔处是接触网弓网故障的多发区，通过对该处弓网故障产生原因进行分析，结合接触网线岔静动态以及弓网匹配参数分析，采取交叉吊弦、无线夹空间以及受电弓动态包络线检测等措施，避免接触网线岔处弓网故障的发生，以提高电气化铁路接触网运行的安全性和可靠性。

[1] 中国铁路总公司. 高速铁路接触网技术[M]. 北京：中国铁道出版社，2014.

[2] 电气化工程局电气化勘测设计研究院. 高速铁路牵引供电技术研究[M]. 北京：中国铁道出版社，1995.

[3] 刘彦卿，朱飞雄，王章刊. 受电弓动态包络线检测[J] . 铁道机车车辆，2004，24（6）：58-60.

The locations of overhead crossings of OCS are the locations where the catenary-pantograph faults are prone to occur; the paper proposes detailed counter-measures for protection against the faults at overhead crossings of OCS, so as to improve the safety and reliability of OCS operation.

OCS; overhead crossing; catenary-pantograph fault

U226.8+1

B

1007-936X(2018)02-0042-03

2017-10-16

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.010

王章刊.中铁华铁工程设计集团有限公司，高级工程师。