刚性接触网局部严重磨耗的原因及应对措施

刚性接触网局部严重磨耗的原因及应对措施

高登云

贵阳市城市轨道交通运营有限公司，贵州 贵阳 550081

摘要：接触网受电力机车牵引而产生的周期性振动会引起接触网的剧烈抖动，从而使其表面出现磨损、拉伤和断丝等缺陷。这些缺陷将直接导致列车运行速度下降甚至中断。同时还会造成电能损失，磨耗不均匀等异常磨耗现象。一旦公网发生异常磨耗，将会带来巨大的安全隐患。降低受电工电流质量，缩短接触线的使用寿命，对运营安全也有一定的影响。基于此，本文分析了刚性接触网局部磨耗严重的原因并提出应对措施。

关键词：刚性接触网；局部严重磨耗；原因及措施

1 刚性接触网介绍

刚性接触网作为城市轨道交通供电系统的重要设备之一，主要应用于城市轨道交通电气系统的隧道区段，是沿着轨道架设在隧道顶部的特殊供电线路。贵阳地铁地下段及部分地面段使用该制式接触网，其长度为3km,最大跨距为3.5m.它采用单根或多根导线悬挂于主绝缘支柱上，以实现牵引和制动功能。因此具有良好的技术经济性，且不影响行车安全，刚性接触网有结构简单，维护简便，安全可靠度高，载流截面大，无张力，没有断线之忧等特点。

2 刚性接触网局部磨耗的原因分析

电动车车顶处受电弓滑板与接触网的接触线直接滑动摩擦电流，从而获得前进的动力。受电弓滑板与接触线滑动摩擦取流的过程中，在力与电的双重作用下导致受电弓滑板与接触网均产生磨损消耗，称为弓网磨耗，这种传输模式必然产生弓网磨耗。通过认真分析，本文从机械方面、电气方面、环境方面认为造成接触线异常磨耗有下列几个表现原因：

2.1 机械方面

机械磨耗通常指受电弓滑过接触线底面时弓网间相互摩擦产生的一种损耗形式。由于接触网和承力索之间存在相对运动，所以接触线上也会出现滑动现象。电气磨耗主要指电力机车牵引电机及变流器对接触线的烧蚀而引起的一种损耗，环境因素是影响机械磨耗最重要的三个方面，因此必须予以足够重视。

机械磨耗原因有如下几种：

（1）刚性接触网技术不标准：①接触线导高不标准：接触线各定位点导高应保持一致，其误差控制在误差范围内，若某个点或某一段接触线导高发生较大变化时，引起机车受电弓与接触线的接触力突然变化，形成接触硬点会导致碰伤，刮伤碳滑板离线燃弧现象发生，锚段关节和线岔处，非工作支抬高不足3-5mm时，受电弓通过时容易造成打碰，打碰会使接触网定位装置和受电弓同时产生震动、晃动，导致弓网接触不良，形成拉弧，在一定程度上影响了车辆运行安全。因此必须对刚性接触网系统参数进行必要调整才能满足设计要求。刚性接触网系统参数设置是否合理将直接关系到设备能否正常使用。

②接触线拉出值不标准：刚性接触网采用正弦波进行布置，所以其受力情况比较复杂；并且刚性接触网的结构是由多个部件组成的一个整体，每个部件都有它自己独特的受力特点。这使得刚性接触网受到外部载荷作用时会产生较大变形，与接触线的磨耗不规则，从而导致受电弓出现凹凸不平的现象，弓网接触不良导致接触线发生异常磨耗。

（2）弓网压力过大：从物理学知识可知，机械磨耗的大小主要与弓网压力成正比。当受电弓与接触网接触压力过大的时候，必然导致接触线与受电弓碳化板间的磨耗加重，降低受电弓与接触网的使用寿命。

（3）受电弓磨耗不均：由于受电弓工作面不规则，导致弓网关系异常，长期和接触线滑动摩擦，造成了接触线磨耗不均匀。

2.2 电气磨耗

电气磨耗主要是由受电弓脱离接触线表面产生火花并烧蚀受电弓及接触线表面造成的。电气磨耗往往伴随着电弧、电火花等现象，如果被断开的电流超过0.25～1A，断开后两接触点间的电压超过12～20V，则在接触点间隙中通常会产生一团温度极高、发出强光其能够导电的近似圆柱形的气体-电弧。电弧是气体放电的一种形式。通过运营维护经验及相关测试数据分析可知，严重威胁公网关系的是电弧现象的发生。

电弧产生的原因分析如下：

（1）弓网压力过小或过大，降低受电弓与接触网的使用寿命，因此选择适宜的弓网压力是车辆维修工作的重中之重，良好的弓网关系可有效地规避接触线异常磨耗。而当压力过大或者过小时，将会造成弓网故障甚至出现烧蚀情况，严重影响弓网安全运行。目前常用的方法有更换磨损部件、调整弓网参数以及增加弹簧刚度来提高受电弓稳定性和可靠性，但效果都不是很理想。通过研究发现利用弓网间隙配合使用可以实现在保证列车高速安全性能前提下减少弓网间的摩擦损耗，从而达到延长弓网系统使用寿命的目的。

（2）车辆加速：车辆经过出站加速区，车辆速度由慢到快，导致车辆晃动较大，受电弓振动加剧，气流增大，接触压力及冲击力不稳定，剧烈变化的弓网压力使得受电弓无法保持与接触线的良好接触，则可能导致接触线与受电弓之间产生瞬间分离，引起跳跃式的接触现象，破坏弓网之间的正常磨耗关系，导致拉弧。

（3）接触网硬点：接触网硬点缺陷是一种常见而又严重的故障类型，它将影响设备安全和行车质量。它直接威胁着牵引供电系统的安全运营。因此，必须对其进行及时准确的诊断并采取适当的措施予以处理。理论原因通过大量现场调研分析得出了接触网硬点的发生机理，以及不同情况下所表现出来的特征规律。接触网硬点检测方法目前接触网硬点主要采用接触式检测法，接触网硬点存在问题。

2.3 环境原因

由于贵阳属于喀斯特地形，地下水资源丰富，有的区间隧道很潮湿或渗水，长期有水滴在汇流排上，在接触线与汇流排夹持处形成水垢，把接触线挤出槽，形成接触线硬化，破坏弓网关系，受电弓运行到此处会引起打拉弧现象，对接触线有很大的磨耗损伤。

3 应对措施

通过从机械方面、电气方面、环境方面造成接触线异常磨耗的原因分析，要防止和减少接触线异常磨耗的发生，主要采取以下措施；

3.1 刚性接触网各项技术参数达标

（1）精检细修，对各定位点导线高度及拉出值及末端关节、线岔严格按照技术标准要求调整到位，确保设备的良好运行。

（2）严格按照检修计划周期进行检调，车辆运行中对接触网固定螺丝有振动效果，螺丝有可能松动，这会对技术参数造成影响，执行定期检修调整，可以有效防止螺栓松动造成的影响。

3.2 选择合适的管网压力

车辆检修的重点应该着重放在受电弓与接触网接触压力问题上。保持受电弓静态工作压力为120牛顿。受电弓与接触网间正常工作压力值越小，对受电弓无论是取流还是减少磨耗都越有利。

3.3 保证受电工磨耗均匀

（1）选择技术参数标准的碳滑板使用，不能用不规则的碳滑板。

（2）运营过程中的受电弓碳滑板存在一定的磨损，会使得碳滑板表面凹凸不平，故定期对受电弓碳滑板进行检查、打磨，控制其碳滑板工作面的平滑，确保弓网正常滑动接触。

3.4 加速区段方面

（1）在车站出站加速区段，采用弹性绝缘子，增加刚性接触网的弹性，从而改善车辆加速对公网关系的影响。

（2）合理调整车站出站加速区段接触线的拉出值、导高，保证接触线均匀分布于线路中心两侧、同时确保接触线坡度变化平缓，尽可能减小车辆加速对公网关系的影响。

3.5 环境方面

（1）在漏水的位置加装防水罩，以防止水直接滴在汇流排上，并积极上报其堵漏单位，尽快处理漏水点。

（2）在潮湿区段应加强隧道通风，加强监控，必要时需对特别潮湿段汇流排进行定期擦干处理。

3.6 建立健全的维护机制

（1）建立健全接触网的刚性维护机制，明确维护责任和周期。定期进行维护保养工作，及时处理接触网的磨损问题，预防局部磨耗问题的发生。

（2）通过以上预防措施的实施，可以有效预防刚性接触网的局部磨耗，提高接触网的使用寿命和运行可靠性。同时，还需要建立健全的监测和评估体系，及时发现和解决其他潜在问题。

4 结语

轨道电气系统中，弓网直接摩擦气流产生机械磨耗和电气磨耗，这种工作模式决定了弓网磨耗是不可避免的，但对于弓网磨耗异常，我们应采取“预防为主，防修结合”的方针进行处理，预防和减缓弓网异常磨耗，确保供电质量的同时节约资源，延长设备使用寿命。

参考文献：

[1]贵阳市城市轨道交通运营有限公司企业标准［S］.接触网运行检修规程，2022.08

[2]杨林.浅谈刚性接触网接触线异常磨耗原因及应对措施[J].科学与技术,2020.21