周書(shū)念

（中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)公司 柳州供電段，工程師，廣西，柳州 545000）

接觸網(wǎng)硬點(diǎn)是在高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行中較為常見(jiàn)的一種病態(tài)，電力機(jī)車(chē)運(yùn)行速度越高，此種病態(tài)爆發(fā)的概率就越大，受電弓損害亦越嚴(yán)重，同時(shí)還會(huì)影響受電弓的取流質(zhì)量，降低接觸網(wǎng)的運(yùn)行品質(zhì)。因此，準(zhǔn)確把握接觸網(wǎng)硬點(diǎn)成因并采取有效整治和防范措施，對(duì)于確保電力機(jī)車(chē)安全運(yùn)用質(zhì)量具有重要意義。

1 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)表象與危害

1.1 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)定義接觸網(wǎng)硬點(diǎn)，是在受電弓高速運(yùn)行的情況下，受電弓相對(duì)接觸線局部出現(xiàn)空間位置、速度或加速度的突然變化，導(dǎo)致形成這種突然變化的接觸網(wǎng)懸掛的狀態(tài)，稱之為硬點(diǎn)。硬點(diǎn)是相對(duì)于受電弓而言的一種接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的異常狀態(tài)。

1.2 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)現(xiàn)象與危害接觸網(wǎng)硬點(diǎn)形成后常會(huì)引發(fā)接觸線出現(xiàn)不正常的升高或降低現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致受電弓出現(xiàn)離線、撞擊或上下跳躍現(xiàn)象。硬點(diǎn)是一種接觸網(wǎng)有害的物理現(xiàn)象，它會(huì)加快接觸線、受電弓滑板或受電弓本體的磨耗和撞擊性損害。對(duì)機(jī)車(chē)受流而言，會(huì)嚴(yán)重破壞弓網(wǎng)間的正常接觸和受流，常在這些部位造成火花或拉弧，進(jìn)而燒損接觸網(wǎng)設(shè)備。常見(jiàn)的硬點(diǎn)現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1）接觸網(wǎng)懸掛方面。一是接觸線本體的硬彎。接觸線本體因外力導(dǎo)致的“V”型硬彎（如圖1所示），或者是“L”型的彎點(diǎn)。二是受電弓高速動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中被瞬間打擊時(shí)對(duì)應(yīng)的接觸懸掛的異常零部件，打擊物多是螺栓、制動(dòng)片、線夾等。

圖1 接觸線“V”型硬彎

2）受電弓方面。受電弓接觸導(dǎo)線高速滑行，當(dāng)接觸網(wǎng)懸掛出現(xiàn)影響受電弓高速運(yùn)行的病態(tài)時(shí)，受電弓常被撞擊或打擊，常見(jiàn)的是滑板或者滑板槽被擊打的坑洼和痕跡（如圖2所示）。

圖2 受電弓滑板被打擊的坑洼

2 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)主要成因

筆者回顧多年工作實(shí)踐并參考有關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為以下方面極易導(dǎo)致接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的形成。

2.1 軌道線路凹坑軌道面的不平整有凹坑點(diǎn)與車(chē)輛輪對(duì)相互作用產(chǎn)生跳動(dòng)，傳遞至受電弓而產(chǎn)生受電弓運(yùn)行的不平順，最終導(dǎo)致受電弓與接觸線的接觸壓力瞬間變化。此原因一般稱為軌道線路方面的原因。

2.2 受電弓滑板不光滑在受電弓高速運(yùn)行時(shí)，受電弓滑板出現(xiàn)凹坑不光滑與接觸線的相互作用會(huì)產(chǎn)生瞬間的振動(dòng)，亦會(huì)導(dǎo)致受電弓與接觸線的接觸壓力瞬間變化而產(chǎn)生硬點(diǎn)。

2.3 局部質(zhì)量過(guò)大接觸網(wǎng)局部質(zhì)量過(guò)于集中或過(guò)大，對(duì)于高速運(yùn)行的受電弓通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間的沖擊力，瞬間改變受電弓與接觸網(wǎng)的接觸壓力而產(chǎn)生硬點(diǎn)。此種現(xiàn)象較容易發(fā)生在高速鐵路或既有線提速初期，特別是在提速或達(dá)速前原有的硬點(diǎn)加速度值接近50 g的處所，在提速后，由于受電弓運(yùn)行速度加快，瞬間沖擊力加大，受電弓垂直方向的加速度值往往容易突破50 g而形成硬點(diǎn)。

2.4 接觸線硬彎或設(shè)備安裝不規(guī)范接觸線自身不平滑出現(xiàn)硬彎，或接觸網(wǎng)設(shè)備的非正常工作狀態(tài)，比如分段絕緣器及中心錨節(jié)安裝達(dá)不到技術(shù)要求，吊弦線夾、電連接線夾傾斜以及定位管坡度偏小等低于接觸線的工作面，都會(huì)對(duì)高速運(yùn)行的受電弓造成沖擊而產(chǎn)生硬點(diǎn)。

2.5 動(dòng)態(tài)高差導(dǎo)致硬點(diǎn)《高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》中受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線的規(guī)定是：受電弓動(dòng)態(tài)抬升量150 mm(線岔始觸區(qū)為200 mm)，橫向擺動(dòng)量直線區(qū)段為250 mm，曲線區(qū)段為350 mm；《普速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》中受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線的規(guī)定是：160 km/h 及以下區(qū)段受電弓動(dòng)態(tài)抬升量120 mm，橫向擺動(dòng)量為250 mm；非絕緣錨段關(guān)節(jié)的規(guī)定：設(shè)計(jì)極限溫度下，兩懸掛各部分（包括零部件）之間的距離應(yīng)保持50 mm以上?？梢?jiàn)非絕緣錨段關(guān)節(jié)的技術(shù)高差50 mm 小于受電弓動(dòng)態(tài)極限抬升量12 0mm，簡(jiǎn)而言之，受電弓高速過(guò)非絕緣錨段關(guān)節(jié)時(shí)，有較大的概率打碰接觸網(wǎng)零部件。特別是在站場(chǎng)咽喉區(qū)段，類似非絕緣錨段關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的處所較多，接觸網(wǎng)零部件的高差未滿足工藝要求，打弓的概率亦較大。

3 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)判斷查找方式

3.1 實(shí)時(shí)攝像分析查找通過(guò)安裝高清的攝像裝置在軌道檢測(cè)車(chē)上或動(dòng)車(chē)組上對(duì)受電弓運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集。有關(guān)技術(shù)管理人員和檢修工作者通過(guò)分析受電弓的運(yùn)行圖像，結(jié)合對(duì)受電弓的受損情況以及受電弓實(shí)際運(yùn)行受流狀況進(jìn)行分析可精確定位硬點(diǎn)所在處所。特別是拉弧較大（如圖3所示）的處所，或者發(fā)出明顯的打擊聲處所，往往存在硬點(diǎn)。

圖3 受電弓拉弧

3.2 受電弓檢測(cè)查找目前，對(duì)于接觸線硬點(diǎn)的檢測(cè)是采用受電弓上安裝加速度傳感器，主要是通過(guò)檢測(cè)垂直方向加速度情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)受電弓相對(duì)接觸線局部出現(xiàn)加速度突變處即接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。目前可檢測(cè)到受電弓垂直方向加速度的檢測(cè)方式有國(guó)鐵集團(tuán)公司統(tǒng)一安排運(yùn)行的“弓網(wǎng)綜合檢測(cè)裝置”和段級(jí)的安裝在接觸網(wǎng)軌道作業(yè)車(chē)的檢測(cè)裝置。其工作流程是，接到機(jī)車(chē)司機(jī)上報(bào)的打弓報(bào)警信息后，安排檢測(cè)車(chē)對(duì)可能出現(xiàn)打弓的區(qū)段進(jìn)行上線檢測(cè)，隨后人工分析檢測(cè)到硬點(diǎn)曲線圖（如圖4 所示），結(jié)合運(yùn)行的公里標(biāo)精確定位硬點(diǎn)所在區(qū)段。然后申請(qǐng)?zhí)齑吧系雷鳂I(yè)，對(duì)檢測(cè)分析存在可疑的處所進(jìn)行實(shí)地檢查，進(jìn)一步確認(rèn)硬點(diǎn)的具體位子。

圖4 接觸網(wǎng)檢測(cè)波形圖

3.3 人工上網(wǎng)排查根據(jù)機(jī)車(chē)司機(jī)上報(bào)受電弓故障區(qū)段，安排大量人力在天窗內(nèi)采用掃雷式上網(wǎng)排查，采用軌道車(chē)作業(yè)、梯車(chē)作業(yè)或人工巡視（如圖5所示）的方式對(duì)可疑的故障位子如定位器、吊弦、分段絕緣器等設(shè)備進(jìn)行全面排查，此方法對(duì)行車(chē)秩序干擾較大。

圖5 人工巡視檢查

4 對(duì)策建議

4.1 嚴(yán)格落實(shí)施工工藝一是嚴(yán)格接觸網(wǎng)關(guān)鍵部位施工技術(shù)工藝。在錨段關(guān)節(jié)、線岔、分相等存在接觸線交叉狀況的關(guān)鍵部位，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙工藝標(biāo)準(zhǔn)安裝，對(duì)零部件間的距離、抬高、對(duì)地及對(duì)鋼軌的距離要嚴(yán)格控制。二是嚴(yán)格把關(guān)質(zhì)量較大的零部件施工工藝。對(duì)電連接、分段絕緣器、中心錨節(jié)線夾、供電引下線等質(zhì)量較為集中的部位的負(fù)馳度、抬高等參數(shù)嚴(yán)格按照施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)施工。三是嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)紀(jì)律。各運(yùn)行單位嚴(yán)格遵守技術(shù)紀(jì)律，不得隨意在接觸網(wǎng)上增加設(shè)備，特別是增加改變接觸網(wǎng)彈性參數(shù)和結(jié)構(gòu)受力的設(shè)備。四是加強(qiáng)施工監(jiān)管工作。根據(jù)施工部門(mén)實(shí)際施工內(nèi)容有針對(duì)性的進(jìn)行實(shí)地勘察，針對(duì)接觸網(wǎng)增網(wǎng)、撥接、更換兩跨以上接觸線、承力索等重要作業(yè)內(nèi)容，了解作業(yè)后接觸網(wǎng)的影響范圍并確保接觸網(wǎng)設(shè)備間的高差參數(shù)符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保施工后即開(kāi)即通。

4.2 多部門(mén)聯(lián)動(dòng)縮短故障查找時(shí)間一是機(jī)務(wù)部門(mén)在觀察到缺陷后，立即匯報(bào)機(jī)械師，機(jī)械師及時(shí)查看弓網(wǎng)錄像回放，確定故障發(fā)生地點(diǎn)，并將相關(guān)信息上報(bào)調(diào)度部門(mén)。因弓網(wǎng)錄像回放是現(xiàn)場(chǎng)第一手故障實(shí)況，是精確定位故障地點(diǎn)的最有效的方法，查弓網(wǎng)錄像的過(guò)程耗時(shí)需盡量壓縮。二是供電部門(mén)接到上級(jí)調(diào)度下達(dá)的故障信息后，采用登乘臨線客車(chē)動(dòng)車(chē)或申請(qǐng)軌道車(chē)出動(dòng)的方式，及時(shí)趕往現(xiàn)場(chǎng)處理。三是強(qiáng)化檢測(cè)數(shù)據(jù)分析。技術(shù)人員接到故障信息后，及時(shí)聯(lián)系車(chē)輛部門(mén)，調(diào)閱受電弓的運(yùn)行錄像和檢測(cè)波形圖，結(jié)合錄像和波形圖特征，準(zhǔn)確確定故障地點(diǎn)，為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急快速處置提供技術(shù)支持。

4.3 加快受電弓滑板監(jiān)測(cè)裝置的安裝在機(jī)務(wù)段進(jìn)路的進(jìn)出口、局界口、段界口、機(jī)車(chē)出入庫(kù)線、部分重要站場(chǎng)以及其他有必要地段安裝受電弓滑板監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)出現(xiàn)受電弓滑板被打擊現(xiàn)象時(shí)，可通過(guò)受電弓滑板監(jiān)測(cè)裝置回放查看受電弓滑板，快速的縮小接觸網(wǎng)缺陷區(qū)段范圍。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前在動(dòng)車(chē)組上安裝了弓網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（3C）后效果明顯，多次發(fā)現(xiàn)弓網(wǎng)故障，縮短了故障處理時(shí)間。但在多數(shù)普速線路上運(yùn)行的大量SS7、SS3B、HXD3 等系列電力機(jī)車(chē)上并未安裝弓網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，造成了在普速鐵路及高普混跑鐵路區(qū)段打弓后無(wú)法快速排查打弓區(qū)段，導(dǎo)致使用大量人力物力進(jìn)行路徑分析、故障點(diǎn)查找等工作，效率十分低下。

接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的查找越來(lái)越依賴于受電弓的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，在受電弓運(yùn)行實(shí)時(shí)攝像設(shè)備以及受電弓滑板監(jiān)測(cè)裝置未普及安裝的情況下，當(dāng)出現(xiàn)受電弓被打擊事件時(shí)，要達(dá)到快速準(zhǔn)確查找定位接觸網(wǎng)硬點(diǎn)缺陷位置要求，仍需要較多的人工干預(yù)。由于快速確定接觸網(wǎng)硬點(diǎn)位置和提高故障處置效率涉及鐵路系統(tǒng)的機(jī)務(wù)、車(chē)輛、供電、調(diào)度等多部門(mén)，因此，如何形成責(zé)任明晰、協(xié)調(diào)順暢、聯(lián)動(dòng)有效的工作機(jī)制和態(tài)勢(shì)，不斷提升接觸網(wǎng)硬點(diǎn)處置、防范能力，仍需要進(jìn)一步深入研究。