论地铁接触网中弓网磨耗的原因

张博

摘 要：在地铁列车的运行过程中，保持接触网弓网之间均匀的受力关系和电气联系，才能确保整个系统运行的可靠性和稳定性。而现实中由于接触网的结构弹性不足、不同区段列车运行速度不同，以及由于设计原因导致的弓网之间接触力不平衡等原因，使接触线和受电弓滑板出现不均匀的异常磨耗，严重影响地铁列车的运行安全，并給接触网运维带来很大压力。本文基于对不同类型弓网异常磨耗发生原因的分析，在地铁接触网设计、施工以及检测和运维方面提出了优化弓网接触关系并提高运维效率的措施。

关键词：弓网磨耗原因;地铁接触网;弓网关系;预防措施

引言：

接触网是维持地铁线路正常运行的动力来源，通过接触线与受电弓之间的动态联系，为高速运行的地铁列车提供不间断的电力。而作为列车与供电网之间直接联系的环节，受电弓和接触线之间的相互联系，需要在高速的相对运动状态下保持稳定，否则就会出现受电弓与接触线的不均匀磨耗，进一步恶化二者之间的接触关系，造成更大范围的异常磨耗。因此，及时发现地铁线路中存在的弓网异常磨耗现象并采取措施予以纠正，对维护地铁线路的运行秩序和安全十分重要。

一、地铁列车运行中接触线与受电弓的磨耗原因

对接触线和受电弓的磨耗状况进行检查，是地铁线路运维工作的重要工作内容。但是虽然通过检查很容易发现磨耗异常现象，例如受电弓滑板出现接触面不平整或部分区段接触线的磨耗相对严重。但是通常情况下，运维人员只能简单的评估弓网磨耗状况是否需要采取维修措施，更换部分接触线和受电弓滑板，而很难准确的定位磨耗发生的具体位置，评价造成磨耗的各种潜在因素在磨耗形成过程中的作用机理。因此，对弓网磨耗的常见类型、发生原因进行科学的分析，找到其形成过程中各种因素所起的作用，才能找到应对和预防的策略，改变地铁接触网运维的被动局面。

（一）弓网关系设计原理以及常见的异常磨耗

在理想的状况下，根据地铁接触网的设计原理，接触线和受电弓滑板的接触面之间应始终保持一定机械压力下的接触，而受电弓滑板的接触面与接触线相比具有较大的表面积。因此依据设计原理，在列车的运行过程中，滑板位于几何中线位置的表面拥有与接触线发生接触的最大概率，而越是远离中线的位置，接触的概率就越小。因此虽然在地铁列车高速运行的过程中，滑板接触面和接触线的表面难免因在一定的机械压力下做相对运动而有所磨耗，但是接触线的磨耗理论上沿长度方向是均匀分布的，而滑板的接触面磨耗则呈现沿中线向两侧均匀减少的规律，使其形成平滑的曲面。因此，在发生磨耗的状况下，接触线和滑板之间始终可以保持均匀的接触关系，不会影响地铁列车运行中的受电[1]。但是在实际的接触网运维检修中，却时常出现接触线的磨损沿长度方向分布不均，特定区段发生严重磨耗而需要频繁更换。受电弓滑板的接触面因磨耗导致不平整，甚至出现明显的凹槽和烧损现象，严重影响列车的运行可靠性和安全性。

（二）受电弓滑板接触面不均匀磨耗发生的原因

受电弓滑板接触面之所以发生不均匀磨耗，其根源在于接触网的实际运行和设计所依据的理想状况存在多方面的差异，导致衡量弓网之间的接触关系的拉出值并非如预期的呈现正态分布，而是形成了波动频繁的曲线变化。这首先是由接触网的弹性不足造成的，目前广泛采用的悬挂式刚性接触网的结构刚度较大，让系统对列车运行中的速度变化形成的振动适应性差，加之列车在经过刚性点时弓网之间的机械压力会出现波动[2]。因此，在接触网实际的运行中会出现接触压力的起伏，从而一方面导致超出设计的机械压力，造成弓网异常磨耗。另一方面，由于车体机械振和刚性点处接触压力的瞬间波动，导致弓网之间发生短暂的离线现象，从而引起拉弧和火花，导致滑板和接触线烧损并因温度升高加剧其进一步的磨耗。

（三）特定区段接触线磨耗异常的原因

接触线的异常磨耗体现为个别区段磨损相对严重，通常是在列车加速区段发生。这一现象主要是由于列车的加速和经过弹性道床造成车体振动幅度加大，而接触线在这种情况下与受电弓之间会出现碰撞和离线，从而导致接触线受到过度的机械磨损和电气损伤，并且这一区段的接触线处于因拉弧和火花导致的温度升高状态，在这样的情况下，列车的频繁通过加剧了接触线的磨耗，因此给列车的受电可靠性带来严重影响。

二、预防弓网磨耗异常和降低其影响的有效途径

（一）在接触网的设计和施工过程中优化设计参数

按照接触网设计的一般方法所计算出的参数，没有将影响弓网接触关系的所有因素考虑在内。但是在设计以及施工过程中根据实际情况，评价接触网悬吊结构的刚度和拉出值，通过调整汇流排的安装位置、调节悬挂跨距和拉出值，使其接近理想的正态分布，就能有效的降低弓网异常磨耗发生的概率。

（二）改善接触网的结构刚度并预防振动的发生

目前造成弓网磨耗的根本原因是接触网的刚度过大且分布不均匀，因此通过使用弹性组件以改善接触网的结构刚度，能够有效降低异常磨耗发生的概率。弹性线夹和绝缘子是目前国内应用较多的组件，在增加接触网弹性方面取得了不错的效果[3]。而通过选择或设计与接触网性质匹配的受电弓，能够降低列车运行过程中机械振动对弓网关系的影响，改善弓网接触关系并降低磨耗。

（三）采用先进的技术手段对弓网关系进行检测和评价

由于弓网磨耗发生的过程难于进行跟踪观察，因此要想掌握其发生规律和找到问题的根源，必须在检测和评价手段方面有所突破。探索使用更加科学的技术手段和设备，对弓网关系进行动态的全程检测和分析[4]。目前的车载检测技术便可以达到这一目的，运用车载检测技术对接触网进行定期的全面检测，可以全面掌握弓网接触关系的变化，从而调整拉出值和非支抬高量等参数，预防弓网异常磨耗的发生。

（四）在日常运维中及时发现并解决弓网异常磨耗问题

地铁接触网的日常运维人员在发现异常磨耗现象时，要及时修复受电弓滑板的接触面，避免其对接触线造成过度磨耗。另外，应配合管理人员和技术部门排查原因，对频繁发生的弓网磨耗异常区段进行深入分析，随时根据需要优化拉出值，针对磨耗严重的刚性点进行必要的调整，从而对弓网磨耗进行有效控制，改变过去被动进行线路维修和更换的局面。

三、结束语

在地铁线路运营过程中及时发现弓网异常磨耗及其发生的原因，有效的预防接触网异常磨耗。一方面可以保障线路的运行安全，维护正常的运营秩序。另一方面可以降低线路维修和更换接触线、受电弓滑板的频率，减小运维的经济压力和提高线路的运营效益。因此，应以有效预防异常磨耗为目标，探索运用先进的技术手段在接触网的设计、施工以及运维环节优化弓网关系，使其接近并保持理想化的状态。

参考文献：

[1]黄伟. 论地铁接触网中弓网磨耗的原因[J]. 军民两用技术与产品， 2016（10）.

[2]孙文峰. 城市轨道交通接触网中弓网磨耗的原因[J]. 住宅与房地产， 2016（15）.

[3]李勇奇. 架空刚性接触网弓网磨耗异常解决策略研究[J]. 技术与市场， 2016（2）：41-42.

[4]郑维荣. 以创新思维增加刚性接触网弹性改善弓网关系的新方案[J]. 科技经济导刊， 2016（2）：56-57.

作者简介：

（1986-），男，汉族，陕西省西安市，大学本科，从事接触网专业运营等工作;