电气化铁路接触网弓网故障的防范措施

摘　要：弓网系统是电气化铁路牵引供电的核心设施，系统运行状态直接决定列车受流质量与行车安全。本文以电气化铁路弓网常见故障为研究对象，系统剖析各类故障的诱发因素。研究从精细检修、智能监测、应急管理三个层面搭建一体化防控方案，可有效提升弓网系统运行稳定性，为电气化铁路安全平稳运营提供技术参考。

关键词：电气化铁路；接触网；弓网故障；防控措施；受流质量；检测监测

引 言

弓网系统由受电弓和接触网组成，是电气化铁路列车供电的核心设施，直接关系铁路运营安全。但由于铁路运行车速持续提升、区间行车密度不断加大，弓网设备承受的动态载荷与摩擦损耗持续增加，故障诱因也逐渐呈现多元化与复杂化特征。因此，研究人员需要系统梳理弓网故障类型、深入挖掘故障根源，搭建覆盖施工、运维、监测、应急的全链条防控体系。这套体系可以保障电气化铁路长期安全、稳定、高效运行，具备较高的工程应用价值。

1 弓网故障主要类型及原因分析

弓网系统分为接触悬挂、支持装置、支柱基础三部分，包含承力索、吊弦、接触线、腕臂、定位器、支柱等关键构件，其整体结构如图1所示。本文结合各部件工作特性，并充分考虑哈密地区强侧风、沙蚀、污闪等外部因素，对其故障进行分析。

图1 弓网系统整体结构示意图

（a）接触悬挂；1-承力索 2-吊弦 3-接触线 （b）支持装置：4-绝缘子 5-平腕臂 6-斜腕臂 7-定位管 8-定位器 （c）9-支柱 10-轨道

（1）离线燃弧与接触线烧损

离线是指受电弓滑板与接触线在运行过程中瞬间脱离机械接触的现象。在大电流牵引工况下，离线瞬间产生的高温电弧会严重烧蚀接触线工作面，导致其出现麻点、凹坑甚至局部熔融。研究表明，当接触线局部温度达到600℃以上时，铜镁合金接触线的抗拉强度将下降约30%，进而加剧接触线波状磨耗并降低导线疲劳寿命。离线燃弧的诱因多源于接触线坡度突变、硬点集中、跨距内弹性不均匀以及受电弓动态跟随能力不足等[1]。

（2）滑板异常磨损与弓头损伤

碳滑板或浸金属碳滑板在运行中出现偏磨、掉块、贯穿性裂纹甚至断裂，是弓网系统常见的失效形式。正常情况下，碳滑板的使用寿命应达到6万至10万公里，但在部分区段，由于接触线拉出值超限导致滑板局部长期承载、接触线表面粗糙及硬点造成的冲击载荷等因素，滑板实际使用寿命可缩短至3万公里以下。在个别区段，因接触线“之”字力调整不当，滑板单侧磨耗速率可达正常值的3倍以上，严重缩短滑板使用周期。

（3）刮弓与打弓

刮弓是指受电弓在运行中勾挂接触网部件（如吊弦、定位器、线岔处辅助线等）导致弓头变形或拉脱的事故；打弓则多因接触网局部弹性不足或动态抬升超限，使弓头在通过跨距中点、线岔或锚段关节时遭受剧烈冲击。当列车运行速度超过200km/h时，受电弓弓头承受的冲击加速度可超过20g，远大于静态条件下的载荷水平。

（4）断线塌网

接触线或承力索的断线事故，往往由长期累积疲劳、电化学腐蚀、局部应力集中或外部撞击等多种因素共同作用引发。以铜镁合金接触线为例，其疲劳极限约为抗拉强度的35%至40%，当动态工作应力超过该阈值时，线索的疲劳寿命将呈指数级下降。雷击导致绝缘子闪络烧断线索、覆冰不平衡张力拉断导线、施工遗留伤痕在持续振动作用下扩展断裂等，均属典型断线案例。塌网则多由支持装置、腕臂或支柱的强度不足或安装缺陷引起，单次塌网事故平均造成行车中断时间可达2小时以上，对运输秩序影响极大。

2 弓网故障综合防控措施

2.1升级检修维护模式，推行“计划+状态”融合维修

传统的定期检修模式容易陷入过度维修与失修并存的困境，维护部门应据此建立“预防性计划修+状态修”相融合的检修策略。运维人员需建立常态化部件校核机制，定期检查吊弦、定位器、弹性吊索等核心连接部件的安装状态与受力情况，及时整改部件松弛、位置偏移、张力衰减等不易察觉的隐性缺陷，从源头规避各类弓网故障隐患。接触线与受电弓滑板这对核心接触部件，现场运维不能仅依靠检测设备剩余厚度判断损耗状态，还需长期采集、统计区段磨耗数据，绘制精细化磨耗变化曲线，动态掌握设备损耗规律。当区段出现滑板单侧偏磨、磨耗速率突增等异常现象时，运维人员需第一时间排查弓网动态接触力、接触线平顺度、导线之字力等关键参数的匹配状态，精准定位异常诱因并完成整改。同时，依托各类在线监测设备实时采集的运行数据，运维工作可摆脱传统人工经验判断的局限性，通过数据变化趋势精准研判设备运行状态，实现故障隐患提前预判、精准检修，大幅提升弓网设备运维质量与效率[3]。

2.2构建多维感知网络，实现异常提前预警

在高密度行车条件下，人工周期巡检已难以跟上弓网状态劣化的节奏，必须构建一套融合综合检测列车、车载监测、地面固定传感和无人机巡检的立体化感知网络。综合检测列车定期采集动态接触力、燃弧率、硬点加速度以及导高、拉出值等关键参数，生成线路级的弓网健康图谱；运营列车车顶加装的高速相机、红外热像仪和激光位移传感器则充当“流动哨兵”，实时捕捉燃弧火花、滑板异常温升和接触线磨耗断面的变化，并通过车地无线传输将预警信息推送至地面平台，使调度与维护人员能在故障成形前获得警示。在分相、锚段关节、线岔等关键断面，地面固定安装的张力传感器、倾斜仪和气象监测设备持续感知线索张力衰减、支柱偏斜与导线风舞等缓慢累积的隐患。针对隧道口、跨线桥等人工难以频繁抵达的巡检盲区，无人机搭载激光雷达和高分辨率可见光相机实施三维精细巡查，能够清晰辨识定位器变形与绝缘子破损等缺陷。最终，多源数据汇聚至供电段管理平台后，借助大数据关联分析模型，系统便有能力从海量参数中辨识出弓网状态的细微漂移，将维护模式由被动的“发现故障”升级为主动的“预测异常”[2]。

2.3完善应急抢修体系，压缩故障事故影响

即便预防体系已较为完备，极端工况下因异物撞击或严重自然灾害引发的断线、塌网等突发故障仍难以完全杜绝，此时快速抢修与恢复能力便成为控制事故损失的关键所在。运营单位应针对典型故障场景制定步骤清晰、职责明确的标准化应急预案，并在枢纽车站、长大隧道口及关键跨线点预先部署接触网抢修车列、液压破拆工具、应急接续套管和临时吊弦等专用装备，确保事发后能迅速投入使用。更为重要的是，供电、调度、电务与车辆等各专业必须打破壁垒，通过常态化的联合实战演练，形成从故障定位、应急响应到现场抢修全链条的无缝衔接，力争在最短时间内恢复供电，最大限度压缩故障停电时间，将对运输秩序的冲击降至最低。

结束语

在铁路高速化、高密度化运营的发展背景下，本文提出的全链条防控体系能够有效适配复杂运营工况，持续保障列车良好受流状态，筑牢电气化铁路运输安全防线，保障铁路牵引供电系统安全、高效、稳定运营。

参考文献

[1]刘永利,纪东岳,张宁.电气化铁路接触网故障分析及防范措施[J].山东工业技术,2019,(4):46.DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.038.

[2]闵捷.电气化铁路接触网故障原因及防范措施分析[J].中国新技术新产品,2019,(4):83-84.DOI:10.13612/j.cnki.cntp.2019.04.048.

[3]何艳萍.电气化铁路接触网故障原因及防范措施[J].四川建材,2020,46(7):219-220.