摘要：当前正处于我国高速电气化铁路发展大建设时期，而受电弓与接触网之间的故障频发制约了运输效率，本文将从现场实际出发，结合近年发生的数起典型弓网故障案例，并从弓网动力学角度研究分析，提出适当的应对措施，为接触网和受电弓的良好运行提供参考。
关键词：受电弓；接触网；弓网故障；弓网动力学
1.弓网关系的概述
电力机车的动力来自于铁轨上方的接触网，而电能的输送是通过受电弓滑板与接触线的滑动接触来实现的，这样由受电弓与接触网组成的系统称为弓网系统。电力机车在行驶途中，当上方的受电弓通过相对静止的接触网时，在受电弓和接触网之间会产生动态的相互作用，即为弓网系统间特定形态的振动。当振动足够剧烈时，可能造成受电弓滑板与接触线脱离接触，离线产生拉弧，直接影响机车受流，损伤接触网设备，严重时甚至会造成供电瞬时中断，影响列车的正常运行。因此，需要降低弓网间的离线率，而增大弓网间的接触力，可大大降低离线率，但此时受电弓滑板与接触线间的磨耗也会随之增大，缩短了使用寿命。因此，抑制弓网系统中的有害振动、营造合理匹配的弓网关系是确保列车安全可靠受流的基本前提。
2.典型弓网故障案例
2.1沪蓉线供电设备故障耽误列车
2018年9月3日19时38分，沪蓉线223、224供电单元跳闸，自动重合闸成功，故标K646+614。19时38分D2374（CRH380A-3088+3089）次停于墩义堂-天堂寨区间上行线K643+100处，随车机械师下车检查后发现3089车组07车受电弓受损，要求换升2、10车受电弓（原升7、15车弓）并限速20Km/h运行至天堂寨站停车检查处理，23时27分经处理受电弓后恢复行车，晚点3小时47分。经现场人员巡视发现，沪蓉线墩义堂-天堂寨区间上行线796#支柱定位管斜拉线上部U型环断裂1处。
事故原因：根据相关施工安装图规定，定位管斜拉线应为成套设计、采购，但设计及零部件图并未说明不锈钢U型吊环的外形尺寸、安装要求等，导致现场使用的吊环规格尺寸不一，薄厚程度不同。综合调查情况分析，因施工单位错误使用定位管斜拉线U型吊环而引起供电设备故障，耽误列车
2.2沪宁城际线G7011次动车受电弓挂异物D21事故
2018年5月23日12时50分，沪宁城际线G7011次动车（CRH380D-1507+1508）运行至惠山-无锡城际场间K135+104处，司机发现运行前方约500米处下行线接触网上挂有一大段黑色条状异物，立即采取紧急制动停车。12时52分列车停于K133+027处。经随车机械师检查后，确认动车组无法正常运行，通知司机申请更换车底。换升02车单受电弓并限速40Km/h运行至无锡城际场换车。启用虹桥动车所热备车底担当G7011次后续交路，旅客换乘完毕后15时48分开车，晚点2小时21分。
事故原因：沪宁城际线附近的苗圃种植户陈某所用的一块塑料遮阳网，被大风刮落到沪宁城际高铁线接触网上，侵入了随后而来的G7011次动车组受电弓的动态包络线，致使受电弓故障无法正常运行，是造成本起事故的直接原因，事故也暴露出高铁沿线的异物源管控不到位。
2.3徐州东动车所接触网断线C14事故
2018年7月24日19时50分，徐州东动车所OG1743次（CRH380B-3728+3722）转入检修库进行一级修。21时20分，D31道接触网供电完成。21时22分，司机操作升弓并闭合主断路器。21时26分，徐州东动车所调度员接车站值班员通知，徐州东动车所05供电单元跳闸，检查发现检修库内D31道接触网K80-K86悬吊间断线。现场发现动车所内检修库31道接触线断线一端搭接在三层平台，另一端掉落至地面，断线点位置位于K80-K86悬吊点之间；K80#绝缘子折断1根；受电弓滑板中间位置有放电痕迹，与接触网断线点垂直空间相对位置吻合。
事故原因：因动车组03车牵引变流器内部Q1断路器发生故障，导致Q1断路器启动自动测试。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而在Q1断路器自动测试过程中，未能封锁主断路器，这使得变流器未能通过接触器K4来预充电，致使Q1断路器触点间产生较大电位差而涌入较大电流，造成Q1断路器烧熔，同时主断路器被击穿，在接触网带电的情况下产生自动降弓指令，在受电弓降弓过程中与接触网因离线而拉弧放电，最终烧断接触线。
3.分析与对策
从以上三起典型弓网事故中，我们发现引发弓网故障的主要原因在于：电力机车本身带缺陷运行而烧伤接触网设备；接触网外部环境的复杂性以及供电设备管理单位对电气化铁路沿线异物源管控措施不严等因素造成类似塑料薄膜等异物挂在接触网上而侵入受电弓动态包络线，导致弓网衍生故障；或因接触网施工工艺有缺陷、技术参数不达标及设备失修故障等原因，发生打弓、钻弓等严重的弓网事故。由此不难看出，弓网故障主要的原因在于接触网、电力机车及外部环境等其他原因三个方面，其中接触网方面的原因尤为突出，但其他原因引起的弓网故障也不容忽视。
电力机车在高速运行中，其上方的受电弓与接触线存在着非线性的复杂波状振动，当弓网间接触压力不足时会产生离线，导致孤光放电现象，严重时甚至会烧断接触网设备，极大的影响了供电的可靠性和制约了运输效率，因此，减少弓网离线率对改善弓网匹配性，提高供电质量有着重要的意义。接下来我将在理论分析弓网配合关系的基础上，结合运行实践中的经验，分别从接触网、电力机车等方面提出防止弓网故障的对策和改善弓网稳定运行方法。
（1）接触网的设计应使得接触线在受电弓的工作范围内，并且留有适当的裕度，在维修中发现裕度不足及时处理。由于施工时间的有限性，施工中不可避免的会存在大量的缺陷，针对导线硬弯扭面、吊弦高差不一、锚段关节过渡、定位器坡度不达标、线岔、电连接线夹不正等问题，要做到重点整治、逐项克缺，提高施工质量，改善弓网受流。
（2）接触网零部件的材质缺陷，在长时间的运行下容易产生质变而产生诸如吊环断裂、螺栓松脱以及绳索脱落侵限之类的问题，往往会导致弓网故障的发生。因此在日常检修中需加强对接触网设备中易忽视的薄弱点的检查保养，发现缺陷及时整改，降低发生弓网故障的可能性。
（3）根据气温变化，对易受温度变化影响的设备加强监控并适时调整；对恶劣天气下设备处于临界状态下接触网区段的要及时采取降弓等有效措施，预防弓网故障。
（4）提高接触网运行管理和检修人员的业务素质，对接触网工的培训要突出实效性，通过提高接触网工的维修技能来提高接触网设备的内在质量，完善检修制度，从而减小弓网故障的概率。
（5）改善弓网匹配性，除了从接触网设计如接触线张力、悬挂类型、跨距等方面着手之外，还应在机车受电弓方面下功夫，降低受电弓归算质量，改善受电弓跟随特性，降低弓网离线率，减少接触网燃弧，提高弓网受流的平稳性。
（6）电力机车在升降弓操作和过分相时，由于司机操作不当或机车设备故障等原因，导致机车主断路器在未断开的情况下升降弓或过分相，会产生燃弧侵蚀受电弓滑板和接触网设备，因此提高司机的业务技能和应急处置能力，对于抑制弓网燃弧具有重要的意义。
4结束语
电气化铁路以其高速、重载的优越性能可以大幅度地提高铁路的运输能力，而由于设备故障、人员素质、外部环境等因素，导致弓网故障的频发，对牵引供电系统和运输安全构成极大的威胁。因此正确分析弓网故障的机理，对于改善弓网受流，提高供电质量和运输效率具有十分重要的意义。同时也离不开铁路其他部门如机务、车辆、工务部门的共同努力，加强部门之间的信息联动，提高应急处置效率，才能最大程度上减少弓网故障对列车正常运输秩序的干扰，更好地为铁路运输安全保驾护航。
参考文献：
[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2003.
[2]TB 10621-2009 J971-2009 高速铁路设计规范（试行）[S].
[3]吴积钦.电气化铁道接触网硬点检测装置[J].铁道学报，2004.
[4]吴积钦.弓网系统电弧的产生及其影响[J] .电气化铁道 . 2008（02）
[5]安路生．中国高速铁路运输组织[J]．中国铁路，2010（12）：9-11.
论文作者:王栋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
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