劉再民 趙朝蓬

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從弓網(wǎng)故障談修訂弓網(wǎng)關(guān)系相互作用準(zhǔn)則的必要性

劉再民 趙朝蓬

摘 要：通過(guò)剖析一典型連續(xù)性高速鐵路弓網(wǎng)關(guān)系異常故障案例，分析受電弓、接觸網(wǎng)在動(dòng)態(tài)中的相互耦合關(guān)系，在錯(cuò)綜復(fù)雜的弓網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境中挖掘出弓網(wǎng)故障形成的根本原因，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)修改鐵標(biāo)、建立我國(guó)特色弓網(wǎng)關(guān)系準(zhǔn)則提出建議意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：高鐵；弓網(wǎng)關(guān)系；準(zhǔn)則；修訂；建議

劉再民：中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局，高級(jí)工程師，北京100844

0　引言

高鐵弓網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)論是接觸網(wǎng)懸掛類(lèi)型、接觸線(xiàn)的平滑性，以及線(xiàn)路的平順性和環(huán)境條件，還是動(dòng)車(chē)組受電弓的動(dòng)力學(xué)特性、滑板狀態(tài)、滑板輪廓與接觸網(wǎng)的匹配等，都會(huì)對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，進(jìn)而發(fā)生弓網(wǎng)故障。

針對(duì)京滬高鐵動(dòng)車(chē)組受電弓弓角異常磨損故障，通過(guò)弓網(wǎng)技術(shù)分析、統(tǒng)計(jì)歸納分析、邏輯推理分析、故障樹(shù)演繹（FTA）分析以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證等綜合分析方法，在錯(cuò)綜復(fù)雜的弓網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境中挖掘出了故障形成的原因并采取改進(jìn)措施，避免了故障再發(fā)。

高速動(dòng)車(chē)組運(yùn)行對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)耦合關(guān)系提出了更高要求，本文通過(guò)京滬高鐵弓網(wǎng)關(guān)系異常故障案例，分析受電弓、接觸網(wǎng)在動(dòng)態(tài)中的相互關(guān)系與作用，對(duì)照《軌道交通受流系統(tǒng) 受電弓與接觸網(wǎng)相互作用準(zhǔn)則》（TB/T3271-2011），并結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)修改該鐵標(biāo)的必要性及內(nèi)容提出建議。

1　京滬高鐵弓網(wǎng)異常故障案例介紹

自2013年以來(lái)，上海鐵路局供電部門(mén)陸續(xù)接到車(chē)輛部門(mén)發(fā)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組受電弓弓角異常磨損且受電弓上臂偏斜故障11起。故障發(fā)生后，車(chē)輛部門(mén)對(duì)故障動(dòng)車(chē)組進(jìn)行了扣車(chē)處理并采取整組更換受電弓的措施。為確保動(dòng)車(chē)組和接觸網(wǎng)安全運(yùn)行，防止惡性弓網(wǎng)事故發(fā)生，中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局組織全線(xiàn)弓網(wǎng)聯(lián)控單位迅速聯(lián)合展開(kāi)了故障原因初步分析、跟蹤、排查及擴(kuò)大分析，直至最終解決問(wèn)題。

圖1　CRH380B L動(dòng)車(chē)組故障圖

2　弓網(wǎng)異常故障及原因分析

2.1故障現(xiàn)象

如圖1所示，受電弓異常刮擦位置均在動(dòng)車(chē)組運(yùn)行方向受電弓碳滑板右側(cè)端頭的部位，受電弓上臂均偏離中心線(xiàn)向運(yùn)行方向的左側(cè)偏斜（圖左），弓角異常磨損（圖右），受電弓碳滑板和弓角右側(cè)較左側(cè)略有抬高。

2.2故障特征及技術(shù)分析

2.2.1故障特征

故障統(tǒng)計(jì)情況顯示，故障動(dòng)車(chē)組均為 CRH380BL 車(chē)型；受電弓均為法維萊廠(chǎng)家生產(chǎn)的 CX-PG 型受電弓；異常磨損的受電弓均為7車(chē)或15車(chē)受電弓，多數(shù)發(fā)生在15車(chē)受電弓（下行運(yùn)行時(shí)的后弓），且故障受電弓已積攢一定的運(yùn)營(yíng)里程，故障動(dòng)車(chē)組受電弓更換后故障不重復(fù)出現(xiàn)。故障動(dòng)車(chē)組運(yùn)行路徑涉及京滬高鐵全線(xiàn)及相關(guān)樞紐。

2.2.2技術(shù)分析

（1）從故障受電弓特征分析，受電弓無(wú)明顯擊打痕跡，推斷上臂偏斜為受電弓受到持續(xù)橫向作用力的后果并與接觸網(wǎng)部件相磨形成異常磨痕。由于受電弓上臂偏斜與碳滑板磨痕故障同時(shí)發(fā)生，可判斷應(yīng)非單點(diǎn)擊打所致。

（2）從受電弓與接觸線(xiàn)作用效果分析，CRH380BL受電弓碳滑板寬度1560 mm，若工作支接觸線(xiàn)因拉出值過(guò)大，與動(dòng)車(chē)組受電弓發(fā)生橫向力作用，則接觸線(xiàn)拉出值至少要達(dá)到780 mm（正常值為300±30 mm）以上才能與碳滑板端部接觸，若接觸線(xiàn)拉出值達(dá)到780 mm，運(yùn)行時(shí)會(huì)立即發(fā)生鉆弓、拉網(wǎng)現(xiàn)象，故排除運(yùn)行中單支接觸線(xiàn)與受電弓作用的情況。

（3）從接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析，受電弓碳滑板端頭受到橫向作用力的處所，可能發(fā)生在2支接觸線(xiàn)共同作用的錨段關(guān)節(jié)、線(xiàn)岔等處。因接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)處兩接觸線(xiàn)位于受電弓中部，無(wú)法與受電弓碳滑板端頭接觸，故無(wú)交叉線(xiàn)岔（京滬高鐵大都采用無(wú)交叉線(xiàn)岔）是接觸網(wǎng)排查的重點(diǎn)。

（4）從受電弓結(jié)構(gòu)分析，受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線(xiàn)動(dòng)態(tài)抬升量為150 mm，左右擺動(dòng)量直線(xiàn)區(qū)段為250 mm、曲線(xiàn)區(qū)段為350 mm，正常情況下接觸網(wǎng)在受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線(xiàn)范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)任何障礙影響受電弓運(yùn)行，且受電弓碳滑板端頭處弓角高于滑板以便將接觸線(xiàn)順利過(guò)渡到碳滑板上完成弓網(wǎng)取流。因此，對(duì)于發(fā)生碳滑板端頭與接觸網(wǎng)的異常作用力情況，應(yīng)對(duì)碳滑板高度及其在動(dòng)態(tài)受力情況下的抬升量進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

2.3故障事件排查

建立故障樹(shù)模型后，根據(jù)弓網(wǎng)異常故障樹(shù)圖可知，應(yīng)從接觸網(wǎng)和受電弓兩方面分別對(duì)可能引起弓網(wǎng)故障的基本事件展開(kāi)排查。

2.3.1接觸網(wǎng)事件排查

（1）接觸網(wǎng)故障區(qū)段分析。假設(shè)接觸網(wǎng)存在固定打弓點(diǎn)，那么該點(diǎn)應(yīng)位于故障動(dòng)車(chē)組運(yùn)行徑路的交集處。所有故障動(dòng)車(chē)組運(yùn)行徑路的交集為京滬高鐵崔馬莊線(xiàn)路所至南京南站間下行線(xiàn)，且大部分故障動(dòng)車(chē)組在徐州東站、南京南站和上海虹橋站停車(chē)。所以打弓點(diǎn)應(yīng)存在于此3個(gè)車(chē)站中某車(chē)站的無(wú)交叉線(xiàn)岔處，動(dòng)車(chē)組在該點(diǎn)所車(chē)站必然存在同股道運(yùn)行徑路。經(jīng)排查，故障動(dòng)車(chē)組在徐州東、南京南、上海虹橋出站處任一站均無(wú)交集，則固定打弓點(diǎn)不存在，上述假設(shè)不成立。

（2）接觸網(wǎng)設(shè)備技術(shù)參數(shù)測(cè)量。根據(jù)受電弓故障信息，上海局對(duì)所有運(yùn)行徑路的高鐵車(chē)站接觸網(wǎng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行全面復(fù)測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)技術(shù)參數(shù)超標(biāo)，全部符合設(shè)計(jì)要求。聯(lián)合相鄰鐵路局對(duì)京滬高鐵其他區(qū)段接觸網(wǎng)進(jìn)行全面測(cè)量，也未發(fā)現(xiàn)異常。

（3）接觸網(wǎng)線(xiàn)岔檢查。對(duì)京滬高鐵車(chē)站接觸網(wǎng)線(xiàn)岔進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)徐州東、南京南、常州北站的側(cè)線(xiàn)進(jìn)入正線(xiàn)的18號(hào)道岔配套的無(wú)交叉線(xiàn)岔處的正線(xiàn)接觸導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面有刮擦痕跡，初步判斷為受電弓弓角刮擦造成。

2.3.2動(dòng)車(chē)組受電弓事件排查

根據(jù)故障動(dòng)車(chē)組均為 CRH380BL 車(chē)型、受電弓均為法維萊廠(chǎng)家生產(chǎn)的 CX-PG 型受電弓的情況，以該車(chē)型受電弓與其他車(chē)型受電弓（如 DSA380受電弓）進(jìn)行技術(shù)參數(shù)對(duì)比為思路開(kāi)展排查。

（1）動(dòng)車(chē)組受電弓設(shè)備檢查。故障發(fā)生后，車(chē)輛部門(mén)對(duì)受電弓上臂、碳滑板抬升量檢查均未發(fā)現(xiàn)異常。

（2）受電弓局部改造。經(jīng)進(jìn)一步了解，2012年上海局 CRH380BL 型動(dòng)車(chē)組在滬杭高鐵運(yùn)行時(shí)多次發(fā)生受電弓弓頭和上臂連接點(diǎn)處與接觸網(wǎng)之間存在間歇性摩擦現(xiàn)象，且供電部門(mén)檢查接觸網(wǎng)無(wú)異常。為此，動(dòng)車(chē)組廠(chǎng)家唐車(chē)公司制定了整改方案，把受電弓滑板墊高14.5 mm（弓角未同步墊高）。在裝車(chē)試運(yùn)行1個(gè)月后，對(duì)所有 CRH380BL 型動(dòng)車(chē)組受電弓均進(jìn)行了改造，改造后受電弓上臂連接點(diǎn)磨損現(xiàn)象消除。

（3）受電弓排查結(jié)論。CRH380BL 車(chē)型改造后，CX-PG 型受電弓碳滑板的高度有所抬高，弓角的高度并未同步抬升，碳滑板抬高14.5 mm 改變了受電弓輪廓線(xiàn)的尺寸，不滿(mǎn)足鐵標(biāo)中關(guān)于受電弓輪廓線(xiàn)的要求，而接觸網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)并未改變，導(dǎo)致了近期弓網(wǎng)關(guān)系的不匹配（受電弓改造前從未發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題）。

改造后的受電弓在前期運(yùn)行時(shí)，由于新弓弓角的高度略高于碳滑板的高度，在經(jīng)過(guò)無(wú)交叉線(xiàn)岔側(cè)線(xiàn)進(jìn)正線(xiàn)時(shí)弓角尚能夠?qū)⒄€(xiàn)接觸線(xiàn)抬高并順利過(guò)渡到受電弓碳滑板上，且不會(huì)發(fā)生弓網(wǎng)故障。 但受電弓運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著弓角的磨耗，弓角相對(duì)于碳滑板的高度逐漸持平。當(dāng)受電弓從側(cè)線(xiàn)進(jìn)正線(xiàn)時(shí)，正線(xiàn)接觸線(xiàn)被卡在碳滑板右側(cè)鋁托板端部，造成受電弓受到異常刮擦、受電弓上臂側(cè)向受力向左偏斜。 同時(shí)，造成正線(xiàn)接觸網(wǎng)導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面出現(xiàn)異常刮擦痕跡。

2.4故障分析結(jié)果驗(yàn)證

為驗(yàn)證上述分析結(jié)果的正確性，中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局進(jìn)一步對(duì)京滬高鐵無(wú)交叉線(xiàn)岔、CX-PG 型受電弓技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了全面對(duì)比分析并組織開(kāi)展了弓網(wǎng)關(guān)系匹配試驗(yàn)。

2.4.1CX型受電弓輪廓線(xiàn)對(duì)比分析

根據(jù)《軌道交通 受流系統(tǒng) 受電弓與接觸網(wǎng)相互作用準(zhǔn)則》（TB/T3271-2011）附錄 A.2受電弓弓頭的推薦輪廓，長(zhǎng)度為為1950 mm 的受電弓弓頭尺寸，與歐標(biāo)UIC608附4a 規(guī)定的尺寸一致，國(guó)內(nèi)各車(chē)型受電弓均按此設(shè)計(jì)、生產(chǎn)。

京滬高鐵接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)只針對(duì)DSA380受電弓進(jìn)行了弓網(wǎng)仿真，原因是開(kāi)通階段只有 DSA380受電弓的相關(guān)參數(shù)，而后續(xù)上線(xiàn)的法維萊 CX-PG 型受電弓的相關(guān)參數(shù)一直未開(kāi)放、未進(jìn)行弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真，法維萊 CX-PG 型受電弓與接觸網(wǎng)匹配性需要進(jìn)一步研究。

將CX-PG型受電弓中軸線(xiàn)與外側(cè)輪廓線(xiàn)（圖2）與歐標(biāo)《BS EN50367-2006》受電弓輪廓線(xiàn)（圖3）疊加對(duì)比分析（圖4）可以看出CX-PG型受電弓碳滑板略高于歐標(biāo)輪廓線(xiàn)。

圖2　法維萊CX-PG型受電弓輪廓線(xiàn)（單位：mm）

圖3　歐標(biāo)《BS EN50367-2006》受電弓輪廓線(xiàn)（單位：mm）

圖4　CX-PG型受電弓輪廓與《歐標(biāo)》輪廓線(xiàn)對(duì)比圖（單位：mm）

國(guó)內(nèi) CX-PG 型受電弓與歐洲原型法維萊 CX-NG 型受電弓受電弓碳滑板相比，CX-PG 型受電弓碳滑板鋁托板部分被切除而變短，弓角處接觸線(xiàn)平滑過(guò)渡的重疊區(qū)域變小，導(dǎo)致弓網(wǎng)匹配關(guān)系裕度減小。

經(jīng)實(shí)測(cè)，法維萊1950 mm 型受電弓滑板長(zhǎng)度比DSA380受電弓滑板兩端各短50 mm（圖5）。

圖5　CX-PG 型受電弓與 DSA380受電弓滑板對(duì)比照片

綜上所述，可以發(fā)現(xiàn) DSA380受電弓、法維萊1950 mm 型受電弓在滑板端部與弓角的配合上不盡相同，其中法維萊1950 mm 型受電弓的配合尺寸最為緊張。

2.4.2京滬高鐵接觸網(wǎng)無(wú)交叉線(xiàn)岔結(jié)構(gòu)分析

京滬高鐵無(wú)交叉線(xiàn)岔平面布置結(jié)構(gòu)如圖6所示，接觸網(wǎng)道岔定位柱距理論岔心5.8 m，相對(duì)于始觸區(qū)更靠近道岔閉口側(cè)，始觸區(qū)1050 mm 處距定位柱約15～18 m，道岔定位柱處側(cè)線(xiàn)拉出值為 +400 mm，正線(xiàn)拉出值為 +350 mm。

與國(guó)內(nèi)其他高鐵接觸網(wǎng)無(wú)交叉線(xiàn)岔結(jié)構(gòu)相比，CRH380BL 動(dòng)車(chē)組在京滬高鐵下行線(xiàn)由側(cè)線(xiàn)經(jīng)過(guò)道岔到正線(xiàn)運(yùn)行時(shí)，受電弓先通過(guò)始觸區(qū)后再通過(guò)道岔定位點(diǎn)，在始觸區(qū)處京滬高鐵的側(cè)線(xiàn)接觸線(xiàn)位置與其他高鐵線(xiàn)路相比更靠近受電弓端頭，而動(dòng)車(chē)組在其他高鐵區(qū)段運(yùn)行時(shí)受電弓先通過(guò)接觸網(wǎng)道岔定位點(diǎn)后再通過(guò)始觸區(qū)，且始觸區(qū)更靠近道岔定位柱。

圖6　京滬高鐵無(wú)交叉線(xiàn)岔平面布置圖（單位：mm）

可以看出，不同的無(wú)交叉線(xiàn)岔布置方式，因受電弓高速過(guò)渡的思路不同、弓網(wǎng)匹配的裕量不同，對(duì)受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線(xiàn)的要求各不相同，能夠解釋 CRH380BL 動(dòng)車(chē)組在其他高鐵運(yùn)行未發(fā)生類(lèi)似故障的原因。

2.4.3CX-PG 型受電弓碳滑板靜態(tài)抬升試驗(yàn)

2013年7月17日和20日，中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局組織在上海虹橋動(dòng)車(chē)所和北京動(dòng)車(chē)所先后對(duì) CX-PG 型受電弓碳滑板垂向受力時(shí)的抬升量進(jìn)行了仿真模擬試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)論：CX-PG 型受電弓碳滑板在一端受到足夠大垂直向下的壓力或向上的拉力時(shí)，碳滑板的另一端抬升量微弱（1～2 mm 左右），可以排除受電弓碳滑板因一端垂向受力，導(dǎo)致另一端抬高與接觸線(xiàn)相磨的情況。

2.4.4京滬高鐵無(wú)交叉線(xiàn)岔弓網(wǎng)匹配試驗(yàn)

2013年7月19日，中國(guó)鐵路總公司運(yùn)輸局組織在京滬高鐵徐州東站無(wú)交叉線(xiàn)岔處對(duì) CX-PG 型單滑板受電弓和 DSA-250雙滑板受電弓的弓網(wǎng)匹配關(guān)系進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)論：受電弓在經(jīng)過(guò)無(wú)交叉線(xiàn)岔時(shí)，接觸網(wǎng)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)均滿(mǎn)足通過(guò)要求且始觸區(qū)無(wú)線(xiàn)夾，通過(guò)時(shí)接觸網(wǎng)和受電弓匹配關(guān)系良好。CX-PG 型受電弓與 DSA-250型受電弓相比，碳滑板一端明顯縮短50 mm，與京滬高鐵無(wú)交叉線(xiàn)岔弓網(wǎng)匹配關(guān)系裕度小。CX-PG 型受電弓在無(wú)交叉線(xiàn)岔第2吊弦處動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，受電弓碳滑板右部端頭鋁托板與正線(xiàn)接觸線(xiàn)存在相磨、卡滯風(fēng)險(xiǎn)。

2.5故障原因與整改措施

2.5.1原因分析

經(jīng)上述分析可知，本次弓網(wǎng)故障的直接原因?yàn)镃RH380BL 動(dòng)車(chē)組 CX-PG 型受電弓與京滬高鐵無(wú)交叉線(xiàn)岔弓網(wǎng)匹配裕量較小的情況下，受電弓碳滑板墊高14.5 mm（導(dǎo)角未同步墊高），改變了受電弓輪廓線(xiàn)的尺寸，不滿(mǎn)足鐵標(biāo) TB2011-3271的受電弓輪廓線(xiàn)要求。致使弓網(wǎng)匹配裕量更小，隨著受電弓弓角動(dòng)態(tài)磨耗的增加，弓網(wǎng)系統(tǒng)匹配關(guān)系達(dá)到臨界點(diǎn)，導(dǎo)致在無(wú)交叉線(xiàn)岔處受電弓與接觸線(xiàn)產(chǎn)生非正常的刮擦生產(chǎn)橫向力作用而擠壞受電弓。

2.5.2整改措施

中國(guó)鐵路總公司車(chē)輛部和供電部共同組織分析后，采取整改措施如下。

（1）車(chē)輛部門(mén)迅速對(duì) CRH380BL 動(dòng)車(chē)組受電弓采取修正措施，以唐車(chē)公司為責(zé)任主體，在法方給出處置意見(jiàn)前（圖7、圖8），對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的運(yùn)行受電弓進(jìn)行了過(guò)渡性改造，保證現(xiàn)實(shí)弓網(wǎng)匹配。

圖7　法方提出和實(shí)施的近期改造方案

圖8　法方提出和實(shí)施的永久改造方案

2013年8月28日，中國(guó)鐵路總公司車(chē)輛部和供電部共同組織，對(duì)法維萊公司法方提出的受電弓結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化方案進(jìn)行了評(píng)審，對(duì)正在線(xiàn)上運(yùn)行的受電弓逐批改造，新上線(xiàn)動(dòng)車(chē)組按照改進(jìn)方案加裝。

（2）供電部門(mén)對(duì)全線(xiàn)接觸網(wǎng)線(xiàn)岔的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查檢測(cè)，提出檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告，接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)部門(mén)根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告，組織對(duì)比分析，總結(jié)接觸網(wǎng)相關(guān)參數(shù)（尤其是無(wú)交叉線(xiàn)岔）設(shè)計(jì)和運(yùn)行邊界條件規(guī)律。

（3）由 CX-PG 型受電弓法國(guó)技術(shù)方提供目前使用受電弓的9項(xiàng)相關(guān)參數(shù)，接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)單位同時(shí)向?qū)Ψ教峁┫嚓P(guān)參數(shù)，用于弓網(wǎng)匹配性仿真研究。

（4）京滬高鐵沿線(xiàn)各鐵路局弓網(wǎng)聯(lián)控單位還進(jìn)一步采取了嚴(yán)格控制弓網(wǎng)設(shè)計(jì)源頭、加強(qiáng)高鐵日常弓網(wǎng)聯(lián)控以及強(qiáng)化弓網(wǎng)故障分析工作等預(yù)防措施。

（5）供電、車(chē)輛部門(mén)建立高鐵弓網(wǎng)技術(shù)配合聯(lián)絡(luò)機(jī)制，受電弓改造或新型受電弓上線(xiàn)運(yùn)行時(shí)，征求供電部門(mén)意見(jiàn)，供電部門(mén)應(yīng)掌握相關(guān)情況，及時(shí)分析通報(bào)信息。同時(shí)，為建立高鐵弓網(wǎng)配合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展相關(guān)工作，形成中國(guó)高鐵弓網(wǎng)關(guān)系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.6修改鐵標(biāo)《受電弓與接觸網(wǎng)相互作用準(zhǔn)則》的必要性及相關(guān)建議

2.6.1必要性

我國(guó)高鐵接觸網(wǎng)經(jīng)過(guò)這些年的實(shí)踐探索，已形成了200-250、300-350技術(shù)條件體系，各設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)理念及施工圖也基本定型。原準(zhǔn)則除了受電弓滑板寬度，其他技術(shù)指標(biāo)基本借鑒歐洲標(biāo)準(zhǔn)。有必要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，修訂完善準(zhǔn)則內(nèi)容，形成我國(guó)特色的受電弓與接觸網(wǎng)相互作用準(zhǔn)則。

2.6.2建議修改內(nèi)容

（1）弓網(wǎng)關(guān)系仿真及評(píng)估制度。弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)關(guān)系復(fù)雜，是高速鐵路的兩大主要關(guān)系之一，在準(zhǔn)則中需明確弓網(wǎng)關(guān)系仿真的主要技術(shù)指標(biāo)體系，對(duì)接觸網(wǎng)、受電弓需要公布的具體技術(shù)參數(shù)進(jìn)行明確。需要受電弓開(kāi)放的主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有：受電弓弓頭各部分的幾何外形尺寸、受電弓的質(zhì)量/彈簧/阻尼數(shù)學(xué)模型、受電弓靜態(tài)接觸力及其與速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系、與弓網(wǎng)接口相關(guān)的型式試驗(yàn)報(bào)告（如靜態(tài)接觸力、平均抬升力與列車(chē)速度關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果）以及開(kāi)口方向、閉口方向受電弓平均抬升力（靜態(tài)接觸力與空氣動(dòng)力之和）與列車(chē)速度的關(guān)系曲線(xiàn)。

在工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理上，需建立受電弓準(zhǔn)入評(píng)估審查制度，對(duì)受電弓滑板的準(zhǔn)入審查應(yīng)實(shí)行接觸網(wǎng)、受電弓兩專(zhuān)業(yè)會(huì)審制度，重點(diǎn)審查內(nèi)容包括受電弓包絡(luò)線(xiàn)、靜態(tài)壓力等。

（2）目前接觸網(wǎng)分相的配合關(guān)系。針對(duì)我國(guó)多車(chē)型、多分相結(jié)構(gòu)、分相區(qū)弓網(wǎng)關(guān)系配合復(fù)雜的現(xiàn)狀，有必要在接觸網(wǎng)分相無(wú)電區(qū)、中性區(qū)、雙弓間距的配合關(guān)系在附錄A的A1示意圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，以規(guī)范分相、雙弓、多弓的配合關(guān)系，在運(yùn)行中避免雙弓、多弓短接分相。

（3）研究確定受電弓滑板面平整性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。異常受電弓滑板對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系影響的嚴(yán)重性應(yīng)引起足夠重視，如高鐵接觸網(wǎng)拉出值小，在1950 mm 的受電弓碳滑板頂面中部常常形成寬度約600 mm 的凹形，現(xiàn)場(chǎng)檢查中發(fā)現(xiàn)凹形底面距滑板平面高差達(dá)10 mm。這種受電弓上線(xiàn)運(yùn)行，動(dòng)態(tài)中接觸線(xiàn)對(duì)受電弓的側(cè)向壓力會(huì)損壞受電弓，對(duì)接觸網(wǎng)而言，通過(guò)線(xiàn)岔時(shí)可能引起線(xiàn)岔劇烈振動(dòng)從而引發(fā)弓網(wǎng)故障，通過(guò)分段絕緣器時(shí)可能打壞分段絕緣器導(dǎo)流滑板?，F(xiàn)行弓網(wǎng)關(guān)系準(zhǔn)則描述了受電弓理想狀態(tài)下的滑板面，未研究動(dòng)態(tài)下的惡劣情況，而受電弓維修管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了滑板磨耗面對(duì)底部托架的高度，沒(méi)有規(guī)定滑板頂面的平整性，應(yīng)研究明確在對(duì)最低磨耗面控制的同時(shí)，對(duì)滑板面的平整性進(jìn)行控制，避免滑板面凹凸不平，讓接觸線(xiàn)在滑板面平滑地左右滑動(dòng)。

（4）研究確定高鐵接觸網(wǎng)拉出值的最佳值。針對(duì)前述受電弓碳滑板頂面中部形成寬度約600 mm 的凹形及我國(guó)接觸網(wǎng)的小跨距、大張力以及1950 mm 受電弓的有效工作面，考慮動(dòng)態(tài)量等因素，因拉出值太大而跑弓已不是問(wèn)題，重點(diǎn)是考慮定位器的長(zhǎng)度、受力、抬升等因數(shù)，從而推薦最佳值，提高受電弓滑板壽命。同時(shí)，應(yīng)研究在碳滑板中部采取耐磨的特殊材料，提高受電弓滑板的壽命，既節(jié)約成本又提高安全可靠性。

（5）研究制定無(wú)交叉線(xiàn)岔的弓網(wǎng)安全性原則。如規(guī)定無(wú)交叉線(xiàn)岔處，弓角切入接觸網(wǎng)的區(qū)域、側(cè)線(xiàn)在正線(xiàn)上方順利通過(guò)的原則、定位柱區(qū)域、交叉吊弦設(shè)置原則等。

（6）鑒于城市軌道交通受電弓與接觸網(wǎng)相互作用有其自身特點(diǎn)，建議相關(guān)內(nèi)容完善后獨(dú)立成冊(cè)。

（7）成立專(zhuān)家組。弓網(wǎng)關(guān)系涉及面廣，動(dòng)態(tài)過(guò)程十分復(fù)雜。建議成立準(zhǔn)則修編的專(zhuān)家組，專(zhuān)家組涵蓋接觸網(wǎng)、機(jī)車(chē)、車(chē)輛設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等專(zhuān)業(yè)人員，在全面分析我國(guó)弓網(wǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上修訂完善準(zhǔn)則，建立具有我國(guó)電氣化鐵路特色的弓網(wǎng)關(guān)系準(zhǔn)則。

3　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，弓網(wǎng)關(guān)系是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)耦合系統(tǒng)，特別是高速鐵路的弓網(wǎng)關(guān)系有更多需要深入研究的問(wèn)題，有必要修訂完善《軌道交通 受流系統(tǒng) 受電弓與接觸網(wǎng)相互作用準(zhǔn)則》（TB/T3271-2011），通過(guò)規(guī)范受電弓、接觸網(wǎng)及其相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)我國(guó)電氣化鐵路弓網(wǎng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)統(tǒng)化和安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯 凌晨

Necessity of Reviewing Rules for Interface between Pantograph and Catenary Based on Their Failures

Liu Zaimin, Zhao Zhaopeng

Abstract:Through the in-depth study on the typical continuous interaction of pantograph and catenary in an abnormal fault case on high speed railway, the paper analyzes the dynamic coupling interaction between pantograph and catenary, fi nding the essential causes of pantograph and catenary faults developed in the complicated operational environment, taking into consideration of the operation based upon the experiences, the paper modifies the TB norms, puts forward opinions and suggestions on the establishment of criteria and standards for interaction between pantograph and catenary with China’s characteristics.

Keywords:high speed railway, pantograph and catenary, criteria, revision, suggestion

中圖分類(lèi)號(hào)：U223.8

收稿日期2015-12-19