陈俊彦
（深圳市地铁集团有限公司 广东深圳 518000）
摘要：国内地铁线路中，大部分地上线路部分采用柔性悬挂接触网结构，地下部分则采用π 型结构架空刚性接触网结构，运行过程中发现接触网系统频繁出现弓网磨耗问题。本文针对地铁接触网系统中的弓网磨耗问题展开分析，基于对该故障表现的研究，探讨弓网磨耗问题的产生原因，并从优化接触网弹性性能以及调整接触线偏移拉出值这两个方面入手，就弓网磨耗问题的处理对策进行探讨分析，望有效解决该故障，促进接触网系统的安全、有效运行。
关键词：轨道交通；接触网；弓网磨耗
1 弓网磨耗问题
现阶段大部分城市轨道交通系统中地铁线路均采用架空刚性接触网结构模式，地上线路则多设置为架空柔性接触网模式。这种模式下，虽然能够使接触网的运行性能满足设计标准，但由于刚性接触网弹性较差，容易导致局部磨耗问题在短期内加剧，直接影响城市轨道交通接触网的安全、稳定运行。具体表现在以下两个方面：第一，接触线弓网磨耗严重不均，特别是在地铁列车加速区段内磨耗问题严重，在曲线弯道、汇流排中间接头、分段绝缘器等部位出现工作面性状严重不规则的问题；第二，弓网严重磨损后电弓碳滑板工作面性状凹凸不平，在距离受电弓中心200mm 左右位置出现较深凹槽，对接触网正常、安全运营产生了严重不良影响。
2 弓网异常磨耗原因
（1）接触网受电弓工作面不规则。在地铁接触网受电弓工作面出现的不规则问题会导致受电弓碳滑板严重磨损，诱发其表面性状不规则的主要原因是：刚性接触悬挂按照正弦波性，现场实测数据显示拉出最大值达到200mm 左右，使接触网偏移值相对于受电弓配送中心密度分布呈现出波纹状改变，导致碳滑板长时间处于弓网接触摩擦状态下，形成性状上的不规则性。典型故障表现（如图 1 所示）。
图1 典型故障表现图
（2）接触线磨耗不均匀。轨道交通系统中地铁车辆运行加速度接触线会在很大程度上导致接触网发生磨损，造成电弧侵蚀的问题（见图1）。在加速段中，地铁列车加速摆动，导致弓网剧烈震动，加之受电弓并非完全平滑，因此在地铁列车运行过程中所出现的接触压力变化有可能造成接触线产生异常磨耗。由此，这部分接触线的磨耗速度较其他区域而言异常增加，致使弓网明显磨损。结合国内地铁的实际情况来看，造成接触线磨耗不均匀的主要问题包括以下几点：第一，刚性汇流排中间接头部位的异常磨耗。由于汇流排中间接头安装导高过低，导致刚性悬挂在接头处形成硬点。在受电弓通过此区域时，冲击力异常增加进而致使接触线损耗问题的产生。除此以外，在地铁沿线汇流排接头的安装过程中，如接头恰好处于刚性悬挂点±1.0m范围内，导致悬挂点与跨中导高变化率过高，磨耗问题也会有所加剧；第二，接触网刚性绝缘锚段关节两线间距为300毫米，理想情况下两接触线的拉出值为±150mm，因隧道环境限制，个别锚段关节有一根接触线拉出值超过了200mm，当受电弓通过时，受电弓200mm 处可能有最大-5mm 的凹槽会对接触线产生异常磨耗；第三，弯道处因列车晃动等原因受电弓与接触线面不能平稳接触或接触面不正，导致出现侧磨。
3 弓网磨耗问题的处理对策
（1）优化接触网弹性性能。国外城市轨道交通中在针对优化接触网弹性性能方面所采取的措施多为：将接触网系统中悬挂螺杆改进为弹性螺杆，将定位线夹改进为弹性线夹等。国内大部分地铁单位中针对接触网弹性性能所采取的优化策略以引入弹性绝缘子为主，可借鉴先进工作经验，尝试关注弹性绝缘子技术在地铁项目中的使用情况，并尝试引入此项技术方案，以促进接触网弹性性能的提高。
（2）对接触线偏移拉出值进行调整。为有效解决城市轨道交通接触网中弓网磨耗的问题，关键在于使接触线相对于受电弓中心分布密度符合正态分布规律（如图2所示），因此就涉及到对接触线偏移拉出值的调整。为实现该目标，可采取的技术手段有以下几个方面：第一，为有效处理刚性汇流排中间接头部位的异常磨耗问题，可从接触网设备安装初期入手，对施工单位的工程质量进行严格控制，杜绝将汇流排中间接头安装在悬挂点±1.0m 范围内；如实在无法避免个别中间接头在悬挂点±1.0m范围内时，应提前将中间接头与附近的悬挂点调平，同时尽量缩小相邻跨距内的导高变化率以减少中间接头处的磨耗。在接触网运营初期，需要安排专人及时跟踪巡查中间接头部位接触线磨损情况，若观察发现有磨耗大的问题，需及时对汇流排中间接头进行调整；第二，必须针对刚性关节、绝缘分段器、以及线岔拉出值进行严格控制，误差标准为±20.0mm，单开道岔拉出值与中线汇流排中心线的间隔距离为200mm，误差值控制在±20.0mm 标准内。无论是对于直线或曲线段来说，分段绝缘器安装位置与接触线的拉出值应当控制为0，而相对于轨道中心线而言，接触线拉出值最大误差应控制为±10.0mm 范围内。
图2 接触线拉出值正态分布规律图
4 结束语
城市轨道交通运营的好坏不仅与运营管理与维护水平相关，更与设计水平、施工质量息息相关，只有合理地优化设计，不断研究更有利于改善弓网磨耗的措施，并严格按照设计安装图纸进行施工，才能保证城市轨道交通运营更加安全可靠，减少运营维护工作量，降低运营成本，最终实现建设节能型城市轨道交通的目标。本文即结合国内地铁接触网实际情况，分析弓网磨耗问题的主要表现形式，剖析产生该故障的原因，对弓网磨耗问题的处理对策进行分析，值得重视。
参考文献
[1]谢将剑,王毅,刘志明,董方舟,吕锦柏.覆冰接触网的有限元仿真及其小比例模型试验[J].中国电机工程学报. 2013(31).
[2]吴磊.大风区段接触网工程优化系列探讨[J].科技创业月刊.2013(12).
[3]周飞.基于有限元的接触网抗风性分析[J].机械管理开发.2012(02).
论文作者:陈俊彦
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：磨耗论文; 拉出论文; 刚性论文; 地铁论文; 轨道交通论文; 弹性论文; 工作面论文; 《电力设备》2016年第12期论文;