南宁地铁2 号线弓网拉弧打火原因分析与改善措施

向伟彬，王亮

（南宁轨道交通集团有限责任公司运营分公司，南宁530000）

1 引言

弓网关系是受电弓与接触网相互作用关系的简称，是业内目前研究的热点问题之一【1，2】。良好的弓网关系不仅能保障良好的受流质量，提升供电系统稳定性，减少弓网拉弧打火现象的发生，延长受电弓与接触网的使用寿命并优化LCC，还能降低电弧噪声和对周边通信设备造成的电磁干扰【3，4】。

受电弓是电动客车重要部件，通过碳滑板从接触网上集取电能，并传送到电动客车电气系统，它安装在车体顶部。南宁地铁2 号线采用的是6 节编组的“四动两拖”结构的B2 型电动客车，车顶采用TSG18G（05）型受电弓，为能通过空气回路控制升、降动作的铰接构件，具有较好的自身稳定性和弓网跟随性，碳滑板位于弓头组装上。接触网是城市轨道牵引供电系统的重要组成部分，从牵引变电所通过馈电线将电能传送给电动客车运行。南宁地铁2 号线地下区段采用刚性架空接触网、地上区段采用柔性架空接触网，通过DC1 500V 向电动客车供电。正线使用的接触线型号为CTA-120，材质为银铜合金，硬度均为105HB。

南宁地铁2 号线是南宁城轨规划的南北骨干线，为第二条建成运营线路，它南起玉洞站，北至西津站，全长21.2km。南宁地铁2 号线弓网拉弧打火主要发生在正线，本文主要针对正线情况，在国内弓网拉弧打火研究的基础上，对南宁地铁2号线现状进行了分析，并提出了一些改善措施。

2 国内研究现状

基于弓网关系的重要程度，国内外科研机构和城轨运营单位已对弓网关系进行了深入研究。刘文正等研究了离线时刻对弓网电弧特性的影响，得出了电弧电流与离线时刻有关。吴广宁等对弓网电弧形态特性进行了量化研究。李文豪等提出将接触网/受电弓系统作为一个整体，并结合多因素评价弓网间的相互作用。马云双等【5】研究了车速对弓网离线电弧放电及离线电弧发生频率的影响等。吴积钦【6】对弓网系统电弧的产生及其影响做了相关分析。盛良等【7】研究得出地铁架空刚性接触网平面布置形式对弓网关系影响严重。

3 弓网拉弧打火情况简介

2019 年1 月至11 月，发现南宁地铁2 号线接触线异常磨耗处所共计49 处，其中6 处磨耗较严重，最严重位置接触线已达到换线标准，接触线异常磨耗情况如图1 所示。 2019 年9 月30 日, 南宁地铁2 号线某站下行出站加速区段内出现多趟电动客车受电弓与接触网打火花现象，弓网拉弧打火情况如图2 所示。统计从2018 年8 月开始，碳滑板高度磨耗速率呈总体上升趋势，后期磨耗速率有所下降，其中单月最大磨耗量大于1.5×104mm/km，受电弓碳滑板磨耗如图3 所示。

图1 接触线异常磨耗示意图

图2 弓网拉弧打火现象示意图

图3 碳滑板磨耗不均匀，磨耗率过大示意图

4 弓网拉弧打火情况分析

弓网关系是集机、电、磁、理、化、热等于一体的复杂关系，是一个制约轨道交通提速的关键因素，是目前研究的三大热点之一。弓网拉弧和打火花是弓网电接触关系的一种固有属性，引起弓网拉弧打火的原因较多：空气间隙和电压差是影响拉弧打火现象产生的基本原因，具体原因有弓网匹配关系（如接触压力、离线率、弓网动态抬升量）、弓网材质、轮轨匹配关系、升降弓操作、轨道线路因素、电动客车速度关系及弓网自身因素等【8】。弓网拉弧和打火花的危害和影响较多：造成弓网的非正常磨耗、缩短弓网使用寿命、降低受流质量、增加电弧噪声、对牵引供电系统形成过电压冲击及产生电磁干扰。

5 改善措施

自弓网拉弧打火及弓网异常磨耗情况被巡检（检修）等人员发现后，公司多次针对上述弓网拉弧打火及弓网异常磨耗情况召开专题会议，依据同行经验并结合现场实际情况提出了多项实际可行的措施：制订更换、打磨、调整等方案，改善弓网关系（如接触载荷、平顺度、硬弯硬点、“Z”字值、运动包络范围、摩擦情况、动态抬升量等），探寻弓网拉弧规律及与运行速度的关联性，梳理拉弧时刻对应的列车实时运行速度、加速度及轨道线路情况，分析对比弓网生产和安装工艺、材质、阻尼缓冲等性能参数，必要时开展取样送检工作，咨询和邀请学者及同行专家协助开展研究分析工作，增加弓网检测密度并持续开展动、静态参数定量分析，建立群防与共享机制等。随着这些措施的制订与落实，现弓网拉弧打火情况已得到明显改善。希望南宁地铁2 号线弓网拉弧打火情况的改善，能为业内研究弓网拉弧打火、弓网拉弧打火与弓网异常磨耗的密切关系、优化弓网特殊摩擦副提供借鉴。