接触网弓网故障分析

接触网弓网故障分析

摘要：电气化铁路的迅猛发展,大大增加了铁路的的运能和运量。铁路重载和高速技术的应用加速了铁路电气化的进程,但却给铁路接触网带来严峻的挑战,一方面要满足高速铁路的供电需求,另一方面要确保接触网设备的安全可靠运行, 根据多年来行车事故的统计，由于弓网运行状态不良发的事故占有相当的比例。弓网故障是长期困扰电气化铁路的一个亟待解决的难题。它发生率高，中断供电和行车时间长，而且不易查找，不利防范，不便组织抢修，给铁路运输安全造成了严重影响，是电气化铁路面临的一个非常突出的问题。因此分析发生弓网故障的原因并提出相应的防范措施对铁路运输安全生产有着重要的意义,接触网是电气化铁路的重要元件,而弓网故障是影响接触网安全运行的重要因素。主要分析接触网弓网故障的常见原因,并结合实际运行情况,对预防铁路接触网弓网故障的防范措施进行了分析。

关键词：电气化 接触网 弓网故障

目录

第一章

前言………………………………………………………………………

第二章 受电弓

（1）概述…………………………………………………

（2）受电弓的定义………………………………………..

（3）受电弓的动作原理………………………………….

第三章 弓网故障原因分析

（1） 弓网故障及其表现形式………………………………………..

（2） 弓网故障的成因………………………………………………….

第四章 防止弓网故障的有效措施

（1）供电设备防风改造…………………………………………

（2）建立保养制度………………………………………………

（3） 规范司机操作………………………………………………

（4） 提高检修人员技术素质……………………………………….

第五章 结束语

（1）总结…………………………………………………………………

（2）参考文献……………………………………………………….

第一章

前言

近几年，电气化铁道的迅猛发展,大大增加了铁路的运能和运量。铁路重载和高速技术的应用加速了铁路电气化的进程,但却给铁路接触网带来严峻的挑战。一方面接触网质量的优劣，将直接影响行车安全和运输的经济效益；另一方面，接触网供电设备的正常运行，也将严重影响行车的安全。而在运输中铁路接触网弓网故障是长期困扰电气化铁路的一个亟待解决的难题。电气化铁路接触网弓网故障会直接导致接触网设备及受电弓破坏而造成行车事故。由于弓网故障，中断供电时间较长，而事故抢修所需投入的人力、物力相对较大，所以预防弓网故障是当前电气化铁路运输生产的需要。也是确保安全生产和促进电气化铁道发展的需要，所以经过本专业的学习，了解了大量的电气化铁路接触网和受电弓的知识后，对弓网故障做了较为细致的分析，通过分析让我们知道接触网弓网故障会对电气化铁路运输产生哪些影响，也让我们知道故障的应对措施。

第二章受电弓

(1)受电弓的定义

1.简介

受电弓（Pantograph）也称集电弓，有人还称之为输电架，是让电气化铁路车辆从高架电缆取得电力的设备的统称。一般可分为单臂弓和双臂弓两种，均由集电头、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。

2.主要种类

2.1双臂式

双臂式受电弓乃最传统的受电弓，也可称“菱”形受电弓，因其形状为菱形 。因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，目前部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式受电弓；有部分铁路车辆从原有的双臂式受电弓，改造为单臂式受电弓。

2.2单臂式

除了双臂式，其后也有单臂式的受电弓，也可称为“之”（Z）（ㄑ）字形的受电弓。单臂式受电弓比双臂式噪音为低，故障时也较不易扯断电车线，为较普遍的受电弓类型。依据各铁路车辆制造厂的设计方式不同，在受电弓的设计上会有些许差异。

2.3垂直式

有某些受电弓是垂直式设计，也可称成“T”字形（还叫作翼形）受电弓，其低风阻的特性特别适合高速行驶，以减少行车时的噪音。所以垂直式受电弓主要用于高速铁路车辆。由于成本较高，垂直式受电弓逐渐被单臂式替代（日本新干线500系改造时由垂直式受电弓改为单臂式受电弓）。

（2）.受电弓的原理

1.升弓

压缩空气经受电弓阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和集电头，受电弓均匀上升，并同接触网接触。缓冲阀动作原理示意图升弓过程

电空阀得电——压缩空气进入缓冲阀气室——压缩空气进入传动气缸——活塞压缩降弓弹簧——转臂约束力解除——下臂杆和推杆作顺时针转动——铰链上移——弓头升起

2.降弓

传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。

缓冲阀动作原理示意图快速降弓过程缓慢降弓过程缓冲阀动作原理示意图电空阀失电——传动气缸的气体排出——降弓弹簧作用——带动转臂——降弓

第三章弓网故障分析

（1）弓网故障及其表现

1.1 接触网定位环节

这类主要是定位点拉出值过大、定位器坡度过小, 造成脱、碰、刮弓故障，这类故障一般为施工超标准 、调整拉出值时偏差较大、或遇大风及温度变化过大时造成，特别是在曲线跨中尤为明显。

1.2 道岔区

这类主要是刮弓、钻弓故障，线岔定位部位，两导线交叉位置参数不标准、始触点高度不符合要求、线岔限制管间隙过大。

1.3 接触网设备

这类主要是吊弦及电连接器造成的弓网故障，电连接设置数量或位置不合理,特别是在坡道上、机车取流过大造成吊弦过流被烧断。由于 电连接与承力索接触不 良, 形成线夹内长期放电而造成烧断电连接线。吊弦线夹、电连接线夹紧固螺栓长期处于振动状态,由此造成螺栓松脱也是产生此类故障的原因之一 。

1.4 导线处

这类主要是导线烧断引起的弓网故障，导线因硬弯、硬点而造成长期放电拉弧，使局部磨耗过大而造成接触网断线故障。接触网设计原则：大站及编组站的导高6 450 mm, 中间站及区间6 000 mm, 隧道5 720～6 000 mm之间。但是在施工过程中, 由于过渡及临时的保证开通措施, 接触导线高度在 5 720～6 450 mm 间交替 出现, 特别是在导高变化

的过渡部分, 很少能保证接触线 5‰的变坡要求。由于接触导线高度忽高忽低，导致接触悬挂弹性时大时小，在变坡点处产生拉弧现象，高温电弧灼伤接触线工作面, 使接触线工作面出现麻点, 其它受电弓高速通过时, 又产生更为严重 的拉弧, 若受电弓有隐性损伤带病通过, 易产生弓网故障 , 同时给以后接触网运营带来隐性故障点。

1.5 接触网材质

这类主要是接触网材质不良引起连接 、定位零件断裂而造成的弓网

故障，直线处定位 线夹或“V” 型吊线线夹断裂，造成定位管或定位器脱落，打击受电弓。曲线处导线受水平分力的作用, 造成定位线夹负荷增大, 劣质线夹可能出现断裂现象而造成脱弓、钻弓故障。

1.6 线路及其他环节

这类主要是受电弓与接地体放电、线路原因引起的弓网故障，一类是故障一般发生在受电弓对树木 、受电弓对渗、漏水隧道内的冰柱放电、从而引起变电所跳闸；另一类是工务部门起拨道引起导线拉出值参数变化, 特别是在曲线段外轨的超高值变化将引起接触导线相对位置较大的变化。从而引起受电弓脱弓、刮弓。

（2）弓网故障的成因

2.1 供电方面的原因

1、接触网设计上的缺陷

接触网勘测设计的开始就决定了接触网质量的先天性，设计不合理性，甚至错误，往往会造成接触网的“硬伤”运行，并给检修带来难以消除的隐患，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的直接原因。

2、接触网检修的缺陷

如果说设计形成接触网的先天特性，那么检修则会形成接触网的后天特性。对它的检修不良也是造成弓网故障的主要原因。如：

（1）接触网导线的安装不当，工作表面不平直，出现毛刺或由于接触网局部磨耗超标，腐蚀、烧伤未及时处理而引发弓网故障；

（2）线岔限制管、线夹打翻受电弓或锚段关节低于工作支导线而钻弓；

（3）温度变化时，线岔处两支接触线张力变化不一致，高度误差大，当受电弓通过时，受电弓对接触线向上的抬力加剧了两支接触线的高度偏差，受电弓受到侧向的冲击和挤压，引起脱弓和受电弓滑板断裂；

（4）接触线“之”字值或拉出值超限，偏离受电弓有效工作范围而钻弓；

（5）主导电回路不畅，吊弦分流过大，烧断吊弦。

3、接触网零部件的材料缺陷

接触网零件在生产制造过程中形成结构材质上的缺陷，往往会导致弓网故障的发生。

供电调度处理接触网故障的过程，主要历经三个阶段，第一阶段：全面收集故障信息，对故障的性质和影响范围做出初步的判断，一般用时6至8分钟；第二阶段：组织接触网工区进行故障点的查找，这一阶段用时较长且不确定，在实际故障查找过程中出现过几个小时无法找到故障点的情况，严重影响铁路行车运输；第三阶段：故障处理，根据故障的破坏范围的不同，故障处理时间一般介于30分钟至1小时之间。由此可见：故障点的查找与分析在整个故障处理过程中占据重要位置，是决定故障停时的关键因素之一，如何快速查找到故障点，尤其是利用故测仪进行故障定位分析，在调度度指挥故障处理过程中显得非常重要。

供电调度收集故障信息的途径与内容：

（1）调度中心远动显示信息，主要包括保护动作情况、断路器动作情况、故障探测仪指示、电压、电流等。

（2）调度中心打印机打印信息，与远动显示内容相互对照，印证。

（3）变电所亭汇报信息，与远动显示，调度中心打印机信息相互对照。

（4）接触网人员汇报作息，检修作业是否存在问题，有关机车、网上故障、异常等信息。

（5）行车调度反馈信息，主要包括故障供电臂列车的分布运行情况，机车司机反映的机车故障与接触网的异常情况，机车车型、车号、车次、停车位置。

（6）行调、机务、车务、电务、工务等人员反馈信息，网上异物、明显的接触网零部件脱落、倒杆断线、倒树等。

供电调度在查找故障点时应作到以下几点。

（1）多次跳闸时故测仪每次的指示不同，但接触网第一次短路的瞬间，发生断线的可能性较小，因此第一次跳闸故测仪指示较准，在查找故障点时应以第一次指示重点，其它指示值班作为参考。

（2）多次跳闸故标指示值向同一方向变化时，造成故障的原因可能是移动物体，重点查找该区段运行的电力机车。

（3）在AT供电区段，应根据变电所亭的跳闸情况和其他反馈信息，努力排除接触网或正馈线断线、AT解列等异常情况造成的误指示，并综合分析确定故障的真实位置。

（4）在BT或直供区段，接触网电抗受架空地线、回流线、单线复线、站场及短路接地形式影响较大，特别是站场迂回供电和复线上、下行并联供电存在的互感，将影响电抗型故测仪的指示精度，在故测仪参数校对时应区别对待，有所取舍。在故测仪实际使用中，应注意分区亭环供对故测仪指示的影响，通过分析计算进行校正，对于站场分支供电，一个故测仪指示数可能对应几个故障范围，进行故障查找时应特别注意。

（5）查找故障点时，应注意正线、侧线、支线、供电线、正馈线及变电所内设备均可能故障，甚至侧线、支线的故障几率更大。

（6）查找故障点时，应从故测仪指示点向两侧查找，当在规定的误差范围内找不到故障点时，应扩大范围查找。短时内找不到时，可采取分段送电的方法查找。