试论轨道交通列车弓网受流质量

王航海　魏孔鹰

摘要：随着我国国民经济的高速发展，经济繁荣必然伴随着交通出行频率的增长，这就使得国民日益增长的出行需求和日渐增长的交通压力间的矛盾越来越大，轨道交通列车的发展和应用成为了缓解这一矛盾的重要手段。弓网系统是影响轨道交通列车安全运行极其重要的因素，本文主要介绍了轨道交通列车弓网系统构成及影响其受流质量的因素。

关键词：轨道交通列车;弓网系统;影响因素

1.引言

在我国城市化推进速度和轨道交通列车高速发展的背景下，越来越多的城市通过修建轨道交通列车来提高人们的出行效率。轨道交通列车在解决城市交通拥堵和人们日常出行中发挥着越来越重要的作用，它具有发车频率高、运行速度快、专用轨道不堵车、准点率高、大运力等优势。同时，轨道交通列车又具有占用空间小，清洁无污染等优点而被广泛使用。轨道交通列车主要的供电方式有弓网系统和靴轨系统两种，弓网系统和靴轨系统的受流形式分别为接触网受流和第三轨受流。相较于靴轨系统，弓网系统具有更好的受流性能，所以广泛使用于轨道交通中。

2.弓网系统

弓网系统主要由两大部分组成，分别是受电弓和接触网，受电弓和接触网是两个完全独立的系统，各自有自己独特的特性和技术要求。受电弓从接触网获取电能，将接触网上的电能传输至供电系统，为轨道交通列车的运行提供能量输入。

2.1接触网

接触网为架空式接触网，顾名思义，接触网通常架设在铁路轨道的上空，是轨道交通列车牵引设备的主供电设备，主要通过受电弓为轨道交通列车提供电能。架空式接触网按照其悬挂方式的不同分为柔性悬挂接触网和刚性悬挂接触网两种。接触线作为接触网的重要组成部分，既是牵引电流的主要承载者又是受电弓的滑道。

2.2受电弓

受电弓是轨道交通列车的受流设备，是轨道交通列车和接触网之间的桥梁。一个良好的受电弓设计方案会对弓网系统的受流质量具有十分积极的影响，相反，糟糕的受电弓设计是无法与接触网形成良好的匹配，还会产生与期望相悖的结果。在现有的轨道交通列车中，应用最为广泛的受电弓形式为单臂双滑板受电弓，单臂双滑板受电弓由底架、高度止挡、绝缘子、框架、下部支杆、下部导杆、上部支杆、上部导杆、弓头、滑板、弓角、升高和降低装置、电流传送装置、吊钩闭锁器等子部件组成。连杆机构是整个受电弓的最关键机构，连杆机构的作用是：在升弓和降弓的过程当中，保持受电弓的弓头能够平稳的上下运动，并且要保证弓头运动过程中运动轨迹始终未一条直线，并能在最高点保持不动，而且要保证弓头的角位移偏差尽可能的小。

3.弓网受流质量

受电弓弓头的滑板与接触网最下方的接触线滑动接触，从接触网上取下电流输送给城轨列车，这个过程称为受流。弓网受流过程是一个动态过程，包含了多种机械运动形式和电气状态变化，在此过程中，受电弓弓头的碳滑板与接触网的接触线缆滑动接触，电能从接触网的接触线缆通过受电弓传输给轨道交通列车。弓网受流质量，是指高压电能在接触线跟受电弓两者之间传输的顺畅程度。开展弓网系统受流质量研究是十分必要的。

4.影响因素

由于轨道交通列车的工作环境非常复杂的并且是十分恶劣的，在这种工作环境下，影响弓网受流质量的因素也是十分复杂的。

受流质量与接触网传输到列车电能的质量密切相关，直接影响列车牵引系统的电气性能，而接触网网压和网流正是反映该电能质量的最直接参数，所以网压和网流检测是必不可少的。根据轨道交通弓网受流系统的相关标准，若要检测和评价弓网系统的受流质量，至少应测量弓网接触压力或者燃弧率，以及受电弓通过定位点时的接触线抬升量。

评价弓网受流质量的一个重要参数就是弓网接触压力。接触网和受电弓之间的接触压力应该保持在一个适中的基准水平。与基准压力水平相比，接触压力越小，弓网之间的接触状态就会越差，此种状态下受流质量也就越差，当接触压力小到一定的值后还会出现弓网分离，弓网一旦分离就会引起电弧，进而造成受电弓和接触网电灼伤。与基准压力水平相比，接触压力越大，受电弓滑板和接触线之间的磨损就会越大。并且，当弓网之间的接触压力出现急剧变化时，通常伴随着接触网硬点的出现。

通过受电弓和接触网之间的电弧测量结果统计得出的一个重要指标就是燃弧率。当受电弓和接触网之间出现电弧频率较高时，二者之间出现电弧数也越多，此时燃弧率越高，也表示受流质量越差。反之，當受电弓和接触网之间出现电弧频率较低时，二者之间出现电弧数也越少，此时燃弧率越低，也表示受流质量越好。

接触网线距离铁轨平面的高度称之为导高。通过导高可以得到一个重要的指标，我们把这个指标称作接触线抬升量。当导高保持在比较理想的区间内时，接触网的抬升量就较低，受电弓和接触网之间的耦合状态较好，因此受流质量也越好;当导高无法保持在比较理想的区间内时，造成接触网的抬升量也越高，此时受电弓和接触网之间的耦合状态较差，受流质量也就越差。

列车的运行速度同样对受流质量具有一定的影响，行车速度越大，维持弓网之间的良好接触越困难，受流质量也会随之降低。当速度超过正常允许范围以上时，受流性能会严重恶化，甚至影响列车正常运行。同时，为了便于查找列车运行过程中受流质量不理想的位置，记录该位置的运行里程是十分有效的。

5.结束语

在交通压力持续增大的背景下，轨道交通列车的发展和应用能够缓解交通出行之矛盾。本文作者多年从事轨道交通列车弓网关系研究，对轨道交通列车受流质量有着深刻的认识和理解，作者认为，急需设计一套适用于轨道交通列车的弓网受流质量检测系统，实时检测弓网受流参数，及时分析评价列车的运行状况，以便能及时发现问题，尽可能地减少或避免弓网故障，这对于保障弓网系统的稳定受流与列车的安全运行具有极其重要的现实意义。在此主要介绍轨道交通列车弓网系统构成及影响受流质量的因素，以期能够为相关从业者提供一定帮助。

参考文献：

[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（01）：144-147+154.

[2]马金芳，于龙.我国地铁接触网检测现状及发展趋势[J].都市快轨交通，2013，26（02）：26-29.

[3]王佳祥.城市轨道交通弓网参数对弓网耦合关系的研究[J].工程建设与设计，2019（23）：125-127+131.

[4]张静，刘志刚，鲁小兵，宋洋.高速弓网空气动力学研究进展[J].铁道学报，2015，37（01）：7-15.