地铁接触网柔性区段弓网故障分析

摘要通过对“3.23事故”和“9.5事故”中弓网故障的特征的分析，从接触网设计、零部件生产、施工、运营环境和受电弓质量各种因素对引发弓网故障进行阐述，找出减少弓网故障的措施。

关键词受电弓；接触网；故障；柔性悬挂

Abstract: Based on the " 3.23 incident " and the " 9.5 incident " of pantograph fault feature analysis, from the contact net design, parts production, construction, operating environment and the pantograph of various factors to cause quality faults of pantograph and OCS undertakes elaborating, ways to reduce pantograph fault measures.

Key words: pantograph; catenary; fault; flexible suspension

中图分类号： TM307+.1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1引言

随着国民经济、社会的高速发展，地铁在全国各大中城市已经成为重要的交通工具，地铁运输的安全必然会影响着人们的出行和社会的稳定。随着新的地铁线路的不断投入运营，弓网故障对地铁正常运行的影响也日渐显现出来。从2006年3月23日某地铁公司出现全区段接触网受损影响运行5小时22分钟的弓网故障到2012年9月5日某地铁公司的出现承力索被拉断三截影响行车6小时27分弓网故障，地铁列车运行出现弓网故障造成的社会影响日益受到人们的重视。这两起故障均发生在接触网柔性区段，柔性区段的弓网故障表现出对运输影响大、中断行车时间长、抢修难度的特点，因此探寻柔性接触网弓网故障发生的原因，制定防止弓网故障发生措施，对保障地铁牵引供电系统的正常运行、确保地铁运输安全具有极其重要的意义。

2发生的弓网故障表现的特征

2.1表象上看故障发生的频率比较低

从2006年3月23日到2012年9月5日，全国暴露出的弓网事故不是太多，但经仔细分析便知道

其中的原因。

2.1.1目前我国正在运营的地铁中，采用的接触网悬挂形式地下段大都为刚性悬挂，仅有少部分线路采用柔性悬挂，地上段、车辆段采用柔性悬挂。接触网刚性悬挂形式具有结构简单、故障率低的特点，但是由于高架段和车辆段自然条件采用柔性悬挂现阶段是不可取代的。从目前看发生弓网故障是比较少的，但究其原因是接触网柔性悬挂在已开通的线路中所占比重小，整个故障率就显得比较低了。如果将发生的弓网故事按照接触网柔性悬挂里程折算，其发生故障的概率还是比较大的。

2.1.2由于国内电气化铁路都采用接触网柔性悬挂，接触网零部件的生产术比较成熟，地铁大都沿用了电气化铁路接触网柔性悬挂的零部件，这方面也占了很大优势。地铁柔性接触网地理位置相对集中，设计、监理、施工容易受控，施工质量相对较高，验收把关仔细，一些常见质量问题在施工过程中大都得到了克服。接触网设备的安装调试和各类型螺栓的安装力矩比较到位。运营时车速较低，牵引类型单一，地理位置处在市区，受自然条件影响较小，这些都是地铁有利条件。但是地铁有它自身的特点，比如接触网安装空间小、结构过于紧凑、受其它专业影响大、需要解决刚柔过渡等特殊要求和新技术、新材料的采用、特殊零部件的采用等一系列情况，在地铁运营的时间不是太长情况下，还需要进一步检验。

2.2故障调查困难

故障发生后，需要在最短时间内恢复地铁运营，故障现场调查的短，专业人员比较少，现场不容易被保护，如2006年的“3.23事故”，至今未能认定故障是由接触网故障引起的还是受电弓故障引起的。2012年的“9.5事故”，在进行故障现场模拟后(如图1)才的出故障是由于列车运行过程中，受电弓限位杆断裂，受电弓大臂上抬，由于接触网低于受电弓大臂抬升高度，造成大臂与腕臂、承力索相互碰撞形成故障。从两件故障责任认定过程可以体现出故障原因调查困难性。

图1受电弓限位装置断裂后受电弓大臂上抬状态

2.3故障造成影响大

由于柔性接触网存在无备用、张力大、结构复杂等特点，一旦发生弓网故障，，必然造成供电中断继而列车停运，如果机车乘务人员发现较晚，高速运行的地铁列车将使故障范围进一步扩大，甚至造成多个锚段接触网报废，给故障抢险造成极大困难。

不论柔性接触网位于高架段还是地下段，都会受到故障现场空间限制，发生故障后工务、电务、供电等各专业抢修人员、机械、材料同时进入，将使狭窄的抢修空间更为紧张，各专业同时开展抢修作业也互相影响，而接触网专业抢修所需的作业车到达现场时间往往较迟，将严重影响接触网的恢复，最终影响整个抢修作业。

近几年来我国的地铁建设发展迅速，对地铁接触网的维护、管理人员需求大增，而从业人员的培训却未能跟上地铁的高速发展，接触网检修人员呈现出高水平人员数量少，新人多的特点，使整个地铁接触网维护、管理队伍业务素质不是太高，势必影响接触网故障后的抢修速度和质量。

3可能引发弓网故障的因素

弓网故障的发生，其原因一般是由于接触网和受电弓一方或者双方状态不良，造成弓网配合失常，损坏受电弓、接触悬挂装置及线条的故障，严重会损坏机车车辆、危及乘客及司乘人员安全。

3.1接触网引发弓网故障的因素

3.1.1设计缺陷

接触网设计是接触网质量的前提保障，设计的缺陷，往往会造成接触网的“硬伤”运行，往往形成难以消除的隐患，随着不良状态的持续积累，在一定条件下就可能形成弓网故障。

由于分段绝缘器的位置设置不当，极易与受电弓发生碰撞，引起弓网故障。定位器在城市风口地段由于选型不当，很容易造成接触线脱弓。隧道内各部零件的选材不当，处在锈蚀和振动的双重作用下，仅从外观难以检查出异常，长时间的疲劳运转很容易引起弓网故障。

3.1.2零部件质量

接触网零部件作为接触网的主体，其制造质量直接影响甚至决定了接触网最终运行质量和安全，如果接触网零部件质量不佳，将为弓网故障留下隐患。主要表现为：受力件制造质量低下，运行中发生断裂；定位线夹与销钉配合过紧，定位器偏转时切断开口销，致使定位器脱离；棒式绝缘子铁帽压板制造误差太大，螺栓紧固后仍然压不死腕臂，运行中腕臂抽脱。

3.1.3施工质量

接触网是一个极为复杂的系统工程，接触网是由数量极大、型号复杂、性能要求各异的零部件、设备组成，由于受现场施工人员技术水平和责任心、施工环境、工机具等因素影响，施工中稍有偏差留下质量隐患，接触网运行中将引发弓网故障。从目前情况来看主要存在以下几种情况：零部件进场验收不到位，一些性能不良的零部件未能及时发现，安装上网后成了弓网故障的隐患；各种螺栓、紧固件未能严格按技术要求紧固，接触网在长期震动运行中出现零部件松脱、断裂，造成打弓、钻弓现象；曲线区段定位器坡度及拉出值处理不当，造成刮弓；锚段关节非支抬高不足造成刮弓，道岔处安装调整不当造成打弓或钻弓等严重弓网故障；各类电连接安装质量较差或未涂抹导电膏，因接触电阻过大烧断线索，分段绝缘器安装不到位碰撞受电弓。

3.1.4外部环境

外物侵入接触网（如异物落在接触网上），造成接触网状态参数改变，受电弓通过时引发打弓故障；

大风等极端天气下，接触网稳定性降低，较易引发弓网故障。

3.2机车受电弓

受电弓质量不满足要求是引起受电弓故障的主要原因，2012年“9.5事故”就是这个因素造成的；

机务部门对机车维护保养不到位，机车受电弓滑板条断裂、不平，状态不良的受电弓继续运行引发弓网故障；机车上绝缘部件未能及时清理摩擦产生的金属粉

末，造成电气短路烧伤、烧断接触网。

4改进措施

对2006年的“3.23事故”和 2012年的“9.5事故”的分析和造成弓网故障的原因分析，为进一步提高地铁牵引供电系统运行质量，防止地铁弓网故障的发生，提出以下改进措施：

4.1设计

设计人员进行设计时不仅按照设计规范，还需结合地铁的特点，切实保证接触网的高质量、高安全性。在满足接触网零部件紧固的前提下，尽量采用通用和便于安装、拆卸的接触网零部件，以满足维修和抢险的需要；

4.2生产厂家

接触网零部件生产厂家和施工单位严格按照标准进行生产、安装和调试，加强零部件的检验程序和不合格品管理；受电弓厂家应增加受电弓限位保险装置，保证在受电弓限位装置失灵的情况下，起到二次保护作用，提高安全冗余，同时研制出适应地铁低净空运行的受电弓装置。

4.3运营管理

地铁运营管理部门应提高运行管理和检修人员的业务素质，把检修工作放在减小弓网故障和提高供电质量上。事故抢修时，一定要落实“先通后复”的原则，尽量采用便于运输的车梯，一旦出现情况，在最短时间内形成作业面。在进行事故处理时，满足运行的前提下尽量利用夜间天窗进行修复。

参考文献

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[3] TB 10421－2003 铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准[S]. 北京: 中国铁道出版社，2009.

[4] 王艳荣 .城市轨道交通接触网维护[M]. 北京: 人民交通出版社，2012..

作者简介：潘卫波，男，本科，工程师，从事轨道交通接触网专业，中铁电气化局集团有限公司（城铁公司）