摘　要 通過尋找受電弓運(yùn)行中產(chǎn)生非正常磨損的主要因素，并對材料選型、接觸網(wǎng)構(gòu)造、施工精度等方面進(jìn)行分析，確定從設(shè)計、施工到運(yùn)營各階段的技術(shù)對策，以減少受電弓的非正常磨損。

　　關(guān)鍵詞 受電弓;接觸網(wǎng);磨損;拉出值;分段絕緣器

　　1引言

　　深圳地鐵五號和二號線開通一年多以來，牽引供電系統(tǒng)總體運(yùn)行平穩(wěn)，但在日常維護(hù)、保養(yǎng)中五號線的受電弓相對于二號線出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的非正常磨損，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的溝槽和拉弧后產(chǎn)生的燒結(jié)的現(xiàn)象。受到非正常磨損后的受電弓在運(yùn)行中會進(jìn)一步惡化弓網(wǎng)關(guān)系，可能降低受電弓和接觸網(wǎng)的使用壽命，嚴(yán)重影響牽引供電質(zhì)量和供電安全。

　　2受電弓磨損的原因分析

　　在電力牽引的線路中，受電弓在高速滑行中與接觸線間存在著極為復(fù)雜的機(jī)械摩擦作用和電氣作用，主要表現(xiàn)為接觸線磨損和受電弓磨損。接觸線的磨損，主要是使接觸線截面積變小，不但使有效載流量下降，還會增加磨損較重區(qū)段的局部抗拉應(yīng)力，嚴(yán)重影響接觸網(wǎng)的安全運(yùn)行;受電弓磨損，會降低受電弓的使用壽命，嚴(yán)重的會在受電弓滑板上形成溝槽甚至裂紋。在當(dāng)前地鐵列車運(yùn)輸繁忙的情況下，研究如何減少非正常磨損就顯得極為重要。

　　2.1材料選型對磨耗影響

　　作者簡介：潘衛(wèi)波，男，本科，工程師，從事軌道交通接觸網(wǎng)專業(yè)， gaodang9152@163.com

　　由于各種接觸線、受電弓滑板的材質(zhì)不同其物理

　　特性和電氣性能也不盡相同，接觸線和滑板的磨耗以及弓網(wǎng)接觸點(diǎn)的允許電流很大程度上依賴于兩部件的材料組合，同時這種材料組合也決定了弓網(wǎng)的磨耗狀況。

　　2.1.1滑板

　　深圳地鐵五號線和二號線均采用接觸電阻小、熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性良好、質(zhì)量小、機(jī)械強(qiáng)度高、彈性好、與銅或銅合金接觸線之間的摩擦系數(shù)小的純碳滑板。

　　2.1.2接觸線

　　深圳地鐵五號線和二號線均采用具有較高的導(dǎo)電性、張力、硬度及其承受溫度變化和抗腐蝕的能力的銀銅CTA120mm2接觸線。

　　2.1.3滑板與接觸線的組合

　　碳滑板光滑的表面，沒有任何粗糙成分磨損接觸線，已被證明特別適用于銅及銅合金接觸線。碳滑板自潤滑性能及耐電弧性能好，能滿足高速弓網(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)需求和延長弓網(wǎng)系統(tǒng)使用壽命的要求。接觸線、受電弓滑板的材質(zhì)選型在地鐵列車運(yùn)行中起到?jīng)Q定性作用，但對于深圳地鐵五號線和二號線都做到了。

　　2.2接觸網(wǎng)的構(gòu)造對磨耗的影響

　　接觸網(wǎng)本身構(gòu)造對磨耗影響主要由以下幾個因素決定：接觸線的拉出值設(shè)置、彈性、設(shè)備安裝情況。

　　2.2.1拉出值設(shè)置對受電弓磨耗的影響

　　剛性接觸網(wǎng)拉出值采用正弦波形布置方式，對于受電弓的磨耗，具體可參看下圖

　　圖1剛性接觸網(wǎng)布置方式示意圖

　　深圳地鐵二號線剛性接觸網(wǎng)采用正弦波形布置方式，深圳地鐵五號線剛性接觸網(wǎng)也采用正弦波形布置方式，考慮到接觸線的磨耗如圖1 所示。其中，D 為接觸線磨耗寬度，S1、S2 為受電弓一碳滑板上某點(diǎn)在1/4 周期內(nèi)滑過的長度。當(dāng)受電弓以某一速度滑過時，S1

　　深圳地鐵二號線每個剛性錨段為2個正弦波周期，即正弦波周期約長100米;深圳地鐵五號線剛性段每個剛性錨段為一個變化周期，即正弦波周期約長200米;在最大拉出值相同的情況下，較長的正弦波周期造成了受電弓的較大磨損，此結(jié)論與受電弓實(shí)際磨損程度是相吻合的。

　　2.2.2接觸網(wǎng)彈性對磨耗的影響

　　對于剛性接觸網(wǎng)，由于其彈性很小，可以忽略不計，所以受電弓的磨耗一般是比較大的，但接觸線高度精度很高，對受電弓的非正常磨損影響是很小的。

　　2.2.3設(shè)備安裝質(zhì)量對受電弓磨耗的影響

　　分段絕緣器、道岔等是接觸網(wǎng)必不可少的重要組成部分，這些設(shè)備是否被正確的安裝、調(diào)試到最佳狀態(tài)，不僅關(guān)系著本身是否能正常工作，也對受電弓的磨耗產(chǎn)生著很大的影響。

　　深圳地鐵五號線正線(高架區(qū)段)安裝有兩臺分段絕緣器，夜間在此處觀察，當(dāng)?shù)罔F列車通過時存在拉弧現(xiàn)象，說明分段絕緣器狀態(tài)存在一定問題，在不能取消正線分段絕緣器情況下，在分段絕緣器滿足絕緣要求的前提下，縮短橫向?qū)挾龋瑴p少與受電弓接觸范圍，使拉弧現(xiàn)象減少了。

　　在電氣化鐵路區(qū)段為實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車完成線路轉(zhuǎn)換運(yùn)行設(shè)置線岔。如果線岔安裝調(diào)整不到位，可能會大大加重受電弓的磨耗，甚至?xí)p傷受電弓。一般來說，道岔處受電弓的磨損多是列車運(yùn)行中始觸區(qū)內(nèi)安裝的線夾碰撞受電弓倒角，或者線岔處拉出值、接觸線抬高值調(diào)整不當(dāng)受流條件較差引發(fā)拉弧，只要在施工后續(xù)維護(hù)中嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)精確調(diào)整線岔參數(shù)，這種情況基本上是可以避免的，根據(jù)深圳地鐵2#線和5#線開通運(yùn)營后的情況調(diào)查，在線岔處的受電弓狀態(tài)和接觸線磨耗是比較均勻的。說明在以上兩條地鐵線路中，線岔處的施工質(zhì)量較好，對受電弓的磨耗影響較小。

　　2.3施工精度對磨耗的影響

　　在接觸網(wǎng)的施工精度中，對受電弓磨耗影響較大的參數(shù)主要是拉出值、接觸線的高度，這兩個參數(shù)的施工精度直接影響受電弓的磨耗，是評價接觸網(wǎng)施工質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.3.1拉出值施工誤差對受電弓磨耗的影響

　　定位點(diǎn)處接觸線至受電弓中心的水平距離，在直線區(qū)段叫之字值，在曲線區(qū)段叫拉出值。拉出值是確保接觸網(wǎng)安全運(yùn)行的重要技術(shù)參數(shù)，拉出值的大小直接關(guān)系弓網(wǎng)運(yùn)行安全，同時也決定了受電弓的磨耗是否均勻，是否能避免產(chǎn)生對受電弓的異常沖擊。

　　2.3.2接觸線高度施工誤差的影響

　　接觸網(wǎng)上相鄰懸掛點(diǎn)之間的導(dǎo)高不同，兩懸掛點(diǎn)之間的接觸線就會出現(xiàn)高差進(jìn)而形成坡度，坡度會對弓網(wǎng)壓力產(chǎn)生影響。

　　在對深圳地鐵五號接觸網(wǎng)進(jìn)行檢測中，接觸網(wǎng)的拉出值和接觸線高度均在驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，坡度符合要求，對受電弓的磨耗影響相對較小的。

　　2.4維護(hù)水平對磨耗的影響

　　長期運(yùn)營中受外界天氣、機(jī)械振動等其他因素的影響接觸網(wǎng)設(shè)備、軌道可能會有螺栓松脫、位置參數(shù)變化，地鐵列車的受電弓系統(tǒng)的檢查、調(diào)整、受電弓滑板的更換，軌道調(diào)整超高或者起、撥道參數(shù)變化等，如果以上諸系統(tǒng)得不到及時、高水平的后期維護(hù)保養(yǎng)，必然使受電弓出現(xiàn)非正常磨損。深圳地鐵五號線是嚴(yán)格執(zhí)行深圳地鐵運(yùn)營維修標(biāo)準(zhǔn)的，發(fā)現(xiàn)受電弓磨損出現(xiàn)異常時，及時調(diào)整分段絕緣器的絕緣間隙，從而減少與受電弓的接觸面積，同時及時更換和修正受電弓碳滑板，在改善弓網(wǎng)關(guān)系方面取得了比較好的經(jīng)驗(yàn)。

　　2.5外部條件對磨耗的影響

　　深圳地鐵五號線和二號線，對于剛性接觸網(wǎng)來說由于深處地下，具有不受外界天氣影響等天然優(yōu)勢。雖然長期處在潮濕環(huán)境，工作電流較大，雖然可能引起弓網(wǎng)之間發(fā)生電化學(xué)作用，但對于受電弓的磨損影響是較小的。

　　對于少量的地上段柔性接觸網(wǎng)在遇到大風(fēng)時，將會在水平和垂直方向發(fā)生晃動，使受電弓的正常工作部位發(fā)生改變，急劇晃動的接觸線和受電弓間良好的配合關(guān)系將會被破壞，在這種晃動和強(qiáng)電流的共同作用下，受電弓滑板的磨損將加劇，深圳地鐵五號線受電弓出現(xiàn)非正常磨損也有這方面原因。

　　2.6地鐵線路情況對磨耗的影響

　　地鐵線路情況對磨耗的影響主要體現(xiàn)在豎曲線參數(shù)和線路平順度幾個方面。

　　2.6.1豎曲線情況對受電弓磨耗的影響

　　根據(jù)對深圳地鐵五號線豎曲線的調(diào)查，線路豎曲線半徑多為3000米[3]，而所使用的受電弓順線路寬度約350mm，可認(rèn)為豎曲線的設(shè)置對受電弓磨耗影響較小，根據(jù)夜間現(xiàn)場對豎曲線處受電弓運(yùn)行情況的觀察，受電弓并無異常火花出現(xiàn)，可以證實(shí)這一推斷。

　　2.6.2軌道平順度對受電弓磨耗的影響

　　地鐵列車在不平順的軌道上運(yùn)行會產(chǎn)生晃動，從而引起受電弓本身不穩(wěn)定，加劇自身的磨損，但地鐵為整體道床，解決了這一問題。

　　3對策及建議

　　根據(jù)以上對各種分析，受電弓磨耗的原因極其復(fù)雜，既有設(shè)計因素，也有施工、維護(hù)方面的因素;既有設(shè)備安裝調(diào)速等人為可控因素，也有外部天氣等不可控因素，因此總結(jié)上述分析，要將受電弓的磨耗盡量減小，可從以下幾個方面入手：

　　3.1設(shè)計階段

　　重點(diǎn)著眼于接觸線和受電弓材質(zhì)的匹配選型;剛性接觸網(wǎng)設(shè)置拉出值時，在匯流排橫線擾度和匯流排線夾內(nèi)活動靈活性允許的范圍內(nèi)，盡量增加拉出值的變化頻率。位置允許情況下避免正線設(shè)置;選擇時分段絕緣器，盡量選擇橫向?qū)挾刃〉姆侄谓^緣器。

　　3.2施工階段

　　確保精心施工，細(xì)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保接觸網(wǎng)及網(wǎng)上設(shè)備狀態(tài)良好，為受電弓運(yùn)行提供最佳環(huán)境。

　　3.3運(yùn)營階段

　　重視地鐵線路開通運(yùn)行后的后期維護(hù)、保養(yǎng)，確保交付后的接觸網(wǎng)狀態(tài)良好，并在受電弓日常維護(hù)、保養(yǎng)中對接觸面及時進(jìn)行修正、更換，保證其運(yùn)行狀態(tài)。

　　地鐵牽引供電部門應(yīng)加強(qiáng)與軌道維護(hù)部門的聯(lián)系，及時掌握線路動態(tài)，必要時隨線路調(diào)整接觸網(wǎng)參數(shù)和分段絕緣器狀態(tài)，盡最大可能避免拉弧現(xiàn)象發(fā)生。

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