摘要：近年来，随着中国的电气化铁道快速发展，自一九五八年的宝成铁路电气化改造揭开中国铁路工程的帷幕后，至目前中国电气化铁道建设里程已近二点六万公里。柔性接触网为电气化铁道的三个重要元素之中，其必要性不言而喻，而弓网故障问题也变成了危害触及网供电系统正常安全可靠运作的最主要因素。文章重点剖析了接触网弓网故障问题形成的重要因素，并基于长年成功经验，从强化对触及网供电系统平时检查的视角，给出了防范弓网故障问题的具体措施。

关键词：轨道交通柔性接触网；弓网事故；预防方法

0 引言

随着中国经济和科学技术的迅速发展，中国电气化铁路工程已步入了一个全面发展的崭新阶段。而柔性接触网也是中国电气化铁路中特殊的电力线路类型，它的设计质量和工作状况将直接影响到中国电气化工程铁路的整体运输能力。本文主要根据电气化铁路的实际工作状况，从接触网供电检修、接触网线路工程施工和受电弓设计等方面，系统分析电气化铁路弓网故障出现的主要因素，并建议采取适时调整电气设备技术参数、严格规范工程施工管理制度以及相关针对性的安全措施，以达到降低弓网故障的目的，进而改善牵引供电工作的稳定性。并根据电气化铁路工作中出现的断线事例，剖析了接触网弓网故障出现的主要成因，并给出了防治策略与预防措施。

1 弓网故障的原因分析

现阶段，随着电客车新技术和机械设备的大规模使用，特别是电客车受电弓技术的提高，导致受电弓和接触网故障的主要因素集中在接触网线路的特定参数特性和某些特性上。同时，由于外界温度、风力、线路条件等的影响，接触网线路的不平衡特性更加明显。本文对弓网故障的产生进行了综合分析。

1.1接触网定位环节

（1）定位点拉出值过大，定位仪坡度过小，造成落弓、碰刮等事故。此类问题通常发生在检查和调整超出规范、调整拉拔值后误差较大或风和温度变化过大时，尤其是曲线跨越时间时。

（2）道岔区刮弓、钻箭故障。在道岔定位位置，两导线交叉处参数不规范，初始接触高度不符合要求，道岔限位管间距过大。

1.2接触网设备

1.2.1吊弦、电连接造成弓网故障

电气接线总量和位置不合理，特别是在斜坡上，因为机车大流量引起的悬挂串由于过电流保护而烧毁。由于电气连接线与悬缆线接触不良，会产生因夹具中长时间释放而导致连接线烧坏的现象。然而，紧固螺钉后，电线的悬挂线夹和内部线夹一直处于振动状态，由此引起的螺钉和线夹松动也是导致此类故障的主要因素之一。

1.2.2导线烧断故障

由于线路中硬弯、硬点引起的充放电电弧现象，导致接触网电源断线的原因是局部耗力过大。根据接触网供电的设计原则：主站与调车场之间的导线高度为6450mm，中间站和区间为6000mm，隧道约为5720～6000mm。然而，在实际检查调整工程中，接触线的长度往往在5720～6450mm之间交替变化，尤其是在不同导向高度的转换段，很难满足接触线坡度变化5‰的要求。由于接触线的高度从高到低变化，接触悬挂的强度从高到低变化，导致通过坡度变化点时产生电弧。同时，高温拱圈灼伤接触线工作面，导致接触线工作面点蚀。当受电弓高速通过时，会形成更严重的电弧现象。如果受电弓隐性损坏或受电弓带病运行，更容易造成弓网事故，同时也为接触网未来运行造成事故隐患。

1.2.3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

直线上的定位管夹或“V”型吊绳断裂，导致定位管或定位器分离并撞击受电弓。曲线处的导线受水平分量的影响，导致定位夹钳的负荷增加，夹钳不良可能损坏，导致受电弓无法脱落钻孔。

1.3线路及其他环节

（1）受电弓和接地体的放电事故。这种事故通常出现于受电弓对树木、受电弓对渗、漏水隧洞中的冰柱等充放电，并由此造成变压器所跳闸。

（2）因线路故障导致的弓网失效。工务部门起、拨道上的线路所拉出的高参数改变，尤其是在曲线段外轨的超高数值改变，会造成接触线的位移较大的改变。并由此产生受电弓脱弓、刮弓。

2 接触网弓网故障的危害

电气化铁路接触网是一个看上去简单，但其实复杂的特殊设备系统，它主要由基础挂设、支撑设备、固定装置、支架和基础等几部分构成。在整个轨道改造阶段，原接触网供电系统、新开通接触网曾多次出现过接触网事故，对轨道运行带来了重大危害，其中又以接触网供电系统断线事故出现的频率最高。在众多的接触网供电系统设备事故中，危害程度最高、危险性最强、中断持续时间最长、处理与修复最困难的事故要数弓网事故，所以，不管作为运行维护机关的供电部门，还是作为业务主管机关的工务总段、机务处，以及铁道机务处都将弓网事故作为牵引供电系统事故的头牌大敌。有的地方铁路厅甚至直接将弓网事故作为行车事故。弓网事故，通常是指在电气化或建设牵引区段内的电力系统中的受电弓与向之供给能源的接触网中的有关元件之间出现了非正常的接触，而导致受电弓与接触网之间的装置破裂的事故。由此可见人们对弓网问题的关注与重要性。

2.1结合案例分析造成接触网弓网故障的主要原因

就接触网而言，由于高速加热导致机械温度降低，导线的接触压力降低，交流阻力也增加，从而使得过热现象更为剧烈。并且由于过热导致的接触表层剧烈氧化物，使阻力比导线自身高得多（数十倍乃至更大）的过氧化铜成为了氧化层，最终结果导致交流阻力增加、变形，以至发生了熔化事故。在平时的保养维修作业中，养护机构日常的检测能力不高、效率不高，不明显的事故隐患在平时巡查和设备保养时未及时发现处理。在雷电高发区段，如雷电压力过大击穿变压器，危及行车。下面是现场发生的具有典型性的接触网弓网事故情况;

（1）2009年7月30日，在黔桂铁路南丹站，1222辆机车分相进站时，曲折值约为250mm。铜接触网通过悬挂滑轮悬挂，导致接触网和滑轮之间发生相应的角度折叠。此外，由于承力索覆盖的预绞合钢丝片均为钢，因此承力索会被挤压并成角度。由于材料不同，过渡电阻大，过热迅速膨胀，钢绞线逐一熔断。此外，由于缠绕的预绞合线片缠绕，在铜悬缆线的股线熔化过程中无法检测到，最终造成2道57#～61#承力索断线。

（2）2009年8月15日，在黔桂线的一条隧道起点处，由于该路段最近的雷雨和大风天气，隧道入口处的一棵藤蔓在大雨中被吹走，刚好挂在承重绳上。大雨期间，雨水沿着葡萄藤倾泻而下，形成水柱。由于水柱长时间接触承重绳，与地面的连接相对较短，最终导致承重绳断开。

（3）2009年1月28日，某网工区人员发觉有供电火车停在工区门前（货牵线），便马上告知施工人员并同去观察，却发觉供电火车早已进入了货牵线的无网区，且该区域因为建筑施工时尚未完成工作，并不能设置接触网供电。造成定位仪被打脱，接触导线变形，有刮伤迹象，且机车的受电弓也已断裂。在此（货牵线）无网区的装置上并未挂设联络终端标是此事件的主因。

（4）2009年4月14日，在一个车站，由于电气连接的承重电缆夹处的工艺条件不符合设计要求，软铜线没有绑好，夹的内外暴露不足。同时，夹绳力矩不够大，电气接头脱出并下垂在地下，受电弓缠绕后被撕下，造成弓网问题。检查和维护表明，由于维护人员对设施的维护不严格，自现场投运以来一直没有进行维护。

（5）2009年7月12日，在某站点，火车在行驶至一个线岔附近时将一联络线处刮断，导致机车的受电弓刮脱，并吊挂于联络网。发生原因为事件前工务部分在此拨道，并把一侧高度提高了30mm，从而造成联络网拉出值产生了改变至约120mm，从中可发现，产生上述接触网弓网故障原因主要是：对重点联络网线路的电气设备检测及检修工作不严格，主导线电力回路不通畅，机车状况不好，联络网线路材料品质不过关，机械结构受力部分刚度不足，高压支柱及绝缘子污闪间断放电，以及外部原因影响等。再加上检修管理者并没有对列车运行基本的行车组织知识。

3 弓网故障的防范措施与探讨

3.1定期测量接触网定位点，防止拉出值过大与定位器坡度过小造成故障

（1）在检测作业中，由于检测工具的准确性，对接触网高度影响较大如现在广泛采用的接触导线或高度测量杆检测时，受风速、气温、触及悬挂物的晃动程度和作业人员技术水平等多方面的原因影响，而导致了检测数据不准确性。所以，使用接触网检测车衡量接触网动态参数是在运营测试中首先思考的方法。

（2）维护和调整过程中的温度值需要在调整过程中进行现场测试，以避免因位移或误差导致拔出温度值过大的现象。在软跨度范围内调整导线高度时，由于定位器和导线之间的水平角完全取决于定位器的高度限制，因此在条件允许的情况下，通过更换定位器或防止定位器升高，可以减少定位器偏转角过大引起的故障，以及温度变化和调整偏差引起的定位器坡度不足引起的故障。

（3）在垂直位置，将接触导线的拉出值调整为±200mm。随着电客车速度的提高，受电弓的抖动现象随着速度的增加而变得越来越严重，因此有必要改变传统的±100mm受电弓。曲线处的拉拔值设计一般为150～400mm，但在曲线半径为350mm的曲线施工过程中经常发生。跨度为35m，工程设计拉拔值为400mm，但实际值为400mm，铁路机械车辆通过跨度中部时接触导线后的拉拔值小于50mm。为了提高列车运行的安全性，减少受电弓在曲线处的偏磨，针对这一实际问题，建议将测点和拉拔值均衡布置在跨中。

（4）定向斜坡调节时应当选择靠近标准，即十分之一以上的斜坡充分考虑到机车受电弓对接触电线的垂直度抬升能力，所以定向斜坡可在规定区域内适当加大。

3.2防止道岔区刮弓与钻弓故障的措施

（1）道岔处两条接触线的连接线及各部分参数与两轨连接线是否平行密切相关。如果两条钢轨的连接线不水平，常用的维修工具是水平尺和钢尺，一旦检查误差累积轨面非水平因素，势必导致偏差过大，由于两条钢轨不水平，道岔处的参数会有很大偏移。可能导致受电弓接触导向角，也可能导致受电弓打孔事故。因此，在检查和调整道岔时，有必要检查初始接触范围内两条轨道的轨面连接是否水平。

（2）确定初始接触。在传统教科书和其他专业书籍中，建议道岔在500mm处处于同一高度，但该初始接触的偏移量较大。因此，在调整过程中，经常忽略500mm以外的情况。通过计算机仿真计算可知，18号道岔的起始触点位于两根导线之间334mm处，12号道岔的起始触点位于两根导线之间311mm处，9号道岔的起始触点位于两根导线之间283mm处。参数条件如下：参考《电气化铁路接触网施工手册》中的道岔数据。对于标准定位，相邻跨度的拉拔值为；直股300mm，曲股400mm，受电弓宽度1250mm；列车通过直达列车。当列车通过曲线时，初始接触稍大。可以看出，两根导线之间的距离为279～334mm，理论上属于受电弓的划伤、撞击和碰撞区域。因此，建议重点在270～500mm之间进行测量和维护，以确保两条导线平行于两条轨道线。

3.3防止吊弦与电连接线烧断缠绕受电弓故障的措施

（1）使用绝缘吊弦，避免吊弦过流保护。尤其是在提速线道岔的交叉吊弦使用这个吊弦方式更为重要。

（2）架设载流承力索，以加大电接头的总量。在大取流地区，尤其是在斜坡很大的地区，往往没有载流承力索。因此在天兰线通安驿至唐家堡区段，也发生了在大斜坡上也有烧断吊弦的交通事故，架设载流承力索并加装了横向电联接后，这种故障情况才能得以消除。

（3）为配合列车全自动闭塞信号机的开通和运行，考虑加强载流区段自动闭塞信号机附近机车停放位置内的水平电气连接，以免机车启动时输出电压过高而烧坏悬弦或电气连接。

（4）定时更新电源连线。若考虑运营单位天窗点的合理使用情况，可将已拆下的电源接头或电连线夹除去氧化层后，于整备的下一次更新周期或下一次上班日时再行使用。如此，才能在早期出现电连线夹内的放电性故障问题。同样，电连接线连接处还应涂上高滴点普通导电性膏，以增加接头的牢固程度。

3.4防止接触网材质不良引起的连接定位零件断裂而造成弓网故障的措施

（1）完善金属材料产品质量的检测手段，防止不合格金属材料被使用在机械设备上。

（2）加强小曲线段接触悬挂巡检，对小曲线半径处的接头和固定进行专项检查。防定位装置配有防风支柱，以避免“V”型拉线吊架夹断裂对受电弓造成冲击。

3.5防止导线烧断故障的措施

（1）做好巡查工作，尽早找到接触线路的硬点、硬弯，找出拉弧点的存在，并及时处理。

（2）检查电源连接线夹、设备线夹联接可靠，并重点检测连接线夹内的打火充放电等现象。

（3）对有可能产生承力索、电线等非正常过流的部位安装连接安全的电气接头。

3.6防止受电弓与接地体放电故障的措施

（1）对管段春夏树木的繁茂情况进行登记，并定期对受影响区域的树枝进行砍伐。及时收集天气预报，发现不良气象现象加强检查。

（2）冬季加强隧道内的除冰工作。

3.7防止线路原因引起弓网故障的措施加强与工务部门间的相互联系

由于接触线在空间中的相对位移取决于线路，线路的起始轨迹也会影响接触悬挂的相对位置参数。因此，在公共工程或重大工程作业中，必须掌握现场施工参数卡，工程和电力部门应配合，避免发生重大责任事故。

4 结语

电气化铁路工程在世界上的发展已经有着一百多年的历程，并以其显著的科技与经济上的优势而得到了大力发展。尽管先进的接触网供电挂设型式、悬挂方法已经在电气化铁路工程中逐步采用和发展，但链形挂设方法中，到目前还是占居主导地位，因此怎样合理管理接触网弓网故障，依然是个很长期的课题。然而，似乎不可能在很短的时间内完全消除受电弓-接触网故障。可以说，只有在现有设施和人员的基础上，才能提出新的要求，加强对现有技术手段的利用，逐步减少弓网故障。

参考文献

[1]黄元才，吴良治.交流电气化铁道接触网［M］.北京：中国 铁道出版社，1998.

[2]阎跃宣.接触网［M］.北京：中国铁道出版社，1990.

[3]汪松滋.电气化铁道接触网事故与安全运行［M］.北京：中国铁道出版社，1993.

[4]赵世耕.接触网安全运行的研究［M］.西安：西安科研所. 1998.

[5]接触网检修工艺：成铁机[Z].2006.

[6]接触网运行检修规程：铁运[Z].2007.

作者简介：王宇（1994），男，本科，助理工程师，现从事项目部技术资料管理工作。

E-mail：553725488@qq.com。