郑州地铁3号线弓网异常磨耗情况浅析

宋相宇 李耕 高志良 李亚 刘立

摘 要：弓网关系本质为滑动摩擦，滑动摩擦存在相互磨耗行为。在正常的磨耗范围内，可根据检修规程进行修整和更换。当发生异常磨耗情况时，磨耗量远超正常磨耗范围，弓网关系在一定时间内存在持续恶化的情况。本文针对郑州地铁3号线出现的异常磨耗情况进行分析，并提出相关改善措施。

关键词：弓网关系;异常磨耗;滑动摩擦;接触网;导流

中图分类号：U231.8     文献标识码：A     文章编号：1003-5168（2021）36-0077-03

Analysis on Abnormal Wear of Pantograph and Catenary of Zhengzhou Metro Line 3

SONG Xiangyu    LI Geng    GAO Zhiliang    LI Ya    LIU Li

（Zhengzhou CSCEC Shenzhen Rail Transit Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract：The relationship between Pantograph and catenary is essentially sliding friction，and sliding friction has mutual wear behavior.In the normal wear range，it can be repaired and replaced according to the maintenance regulations，the relationship between pantograph and catenary is deteriorating in a certain period of time.This paper analyzes the abnormal wear and tear of Zhengzhou Metro Line 3 and the relevant improvement measures.

Keywords：pantograph-catenary relationship;abnormal wear;sliding friction;catenary;diversion

2020年12月初，鄭州地铁3号线均衡修时发现碳滑板出现磨耗不均的情况。于2020年12月中旬对接触线线面进行排查，发现43处接触线局部磨耗较大位置，磨耗宽度为3～6 mm。后续车辆部进行均衡修及受电弓检查时发现碳滑板磨耗量增大，并极速上升，平均磨耗量在35 mm/10 000 km左右时趋于稳定。2021年1月初接触网专业进行线面排查，接触线局部磨耗位置增大到93处，磨耗宽度为3～7 mm，并且磨耗位置也由点渐变为线。2021年1月9日开始，碳滑板磨耗量逐步减小，截至2021年1月25日平均磨耗量约为5 mm/10 000 km，接触线的磨耗也稳定在6 mm左右。

1 异常磨耗情况

1.1 异常磨耗初期

2020年12月中旬，在对郑州地铁3号线0311车、0314车进行均衡修作业、检查受电弓时发现，两列车的2车碳滑板均存在沟壑状异常磨耗现象。其中拉出值左160 mm—左260 mm出现1条沟壑、右160 mm—右260 mm出现3条沟壑，同时在受电弓平台发现少量铜粉。发现碳滑板异常磨耗情况后及时更换了滑板。

根据碳滑板测量数据绘制滑板轮廓曲线，如图1所示。

接触网专业于2020年12月中旬对正线接触线线面进行第一次排查，发现磨耗大于3 mm的位置有43处（如表1所示）。并开始进行导高及拉出值的调整，以改善碳滑板磨耗面沟壑状的现状。

1.2 极速上升期

因试运行结束后未跑车，在12月底均衡修及受电弓检查的列车碳滑板磨耗量最大为10 mm/10 000 km。之后碳滑板磨耗量极速上升，12月30日碳滑板磨耗量达30 mm/10 000 km。同时，在受电弓平台以及相邻的空调机组内发现大量铜粉和丝状铜屑。

2021年1月4日，接触网专业对全线接触网线面进行第二次排查，发现磨耗大于3 mm的位置有93处（如表2所示）。接触线磨耗位置数量不仅增加了，而且原来的磨耗点已变成沿接触线整体磨耗。

1.3 稳定高磨耗期

2020年12月30日对0315车进行受电弓检查，发现原沟壑状磨耗已转变为U型均匀磨耗，碳滑板磨耗量逐步增大并趋于稳定，磨耗量最大达35 mm/10 000 km。后续检查发现，所有列车的磨耗形状皆变为U型磨耗。

根据碳滑板测量数据绘制该阶段滑板轮廓曲线，如图2所示。

1.4 磨耗下降期

自2021年1月14日开始，受电弓检查发现碳滑板磨耗量开始减小，截至2021年1月25日，碳滑板磨耗量最小为4.21 mm/10 000 km。

期间接触网持续调整接触网数据，并于2021年1月18日完成正线行车区段接触网数据的调整工作，同时对调整区段接触线进行排查，线面较为稳定。

2 影响弓网关系异常因素

2.1 受电弓方面

2.1.1 受电弓抬升装置目前在市场主流上分为弹簧式和气囊式。目前，装车形式为气囊式，弹簧式受电弓正在进行装车前技术论证;针对气囊在高低温下刚度的变化进行了试验对比，未发现明显的变化。

2.1.2 受电弓弓头减震方式有弹簧盒和板簧。板簧相较于弹簧盒刚度更大，已对弹簧盒和板簧式减震装置进行了磨耗试验。经试验得知，板簧式弓头较弹簧盒弓头磨耗量高。

2.1.3 碳滑板材质可分为浸金属碳和纯碳两种。目前，使用的为浸金属碳材质，纯碳材质经论证满足地铁车辆受流要求后进行装车验证。经试验得知，在异常磨耗期间纯碳滑板磨耗量相较于浸金属碳滑板高30%左右。

2.1.4 為探究不同厂家生产的碳滑板对磨耗量的影响，列车装车东南佳碳滑板，经对比发现东南佳碳滑板与摩根碳滑板同时期磨耗量基本持平。

2.1.5 为探究受电弓静态接触压力对磨耗量的影响，目前将接触压力分别在不同列车上进行了调整，在130 N、110 N、100 N、90 N、80 N压力下进行磨耗试验。其中，接触压力调整为130 N后磨耗量突增，接触压力下调的列车磨耗量基本与未做调整列车持平。具体试验情况见表3。

2.2 燃弧方面

通过弓网检测系统发现，正线上下行皆有燃弧现象出现。其中下行燃弧率远超上行燃弧率，经过接触网的导高及拉出值调整，燃弧率仍未出现明显下降。

2.3 接触网方面

2.3.1 正线接触网导高值、拉出值与设计值存在偏差。在完成导高值、拉出值的调整工作后，解决了碳滑板表面的沟壑状磨耗问题，使板面形成均匀的磨耗。

2.3.2 正线对接触网进行排查时发现接触线有几处轻微脱槽现象，脱槽产生后形成的硬点对弓网关系产生影响，会出现严重拉弧现象。

2.3.3 锚段关节接触线间距和高差存在偏差。锚段关节接触线拉出值在±150 mm左右。根据前期碳滑板磨耗位置在±240 mm附近，判断该因素对磨耗没有实质影响，并且始触位置均有抬高，不会造成打弓引起的碳滑板磨耗。

2.4 温湿度方面

根据碳滑板的磨耗趋势、郑州市的温湿度变化以及统计的磨耗量趋势，初步判断出在异常磨耗期间磨耗量和温湿度有明显的负相关关系，在进入春季弓网正常磨耗期后，温湿度的变化未对磨耗量造成影响。

3 弓网异常磨耗期间的应对措施

3.1 加大碳滑板检查频度

为应对碳滑板异常磨耗，受电弓检查由日常的双周检调整为周检。根据碳滑板磨耗情况，受电弓检查可调整为5 d一次[1]。同时结合车辆段受电弓检测棚检测数据及时调整计划，确保碳滑板厚度满足正线运营，有效防止碳滑板磨耗到限的情况发生。

3.2 提高碳滑板检查标准

受电弓检查标准进行了相应调整，碳滑板数据测量由测量最低点调整为以中心点为基准，两侧每间隔20 mm为一个测量点，测量31个数据;更换标准由碳滑板剩余厚度大于4 mm调整为剩余厚度大于6 mm。

3.3 排查调整接触线状态

接触网检查自2020年12月17日开始进行第一遍全线排查，于2020年12月27日完成数据测量，检查发现存在部分导高、拉出值实际值与设计值不符。接触网专业随即对接触网导高、拉出值有偏差的部位进行调整，考虑异常磨耗情况，接触网调整标准由导高偏差±5 mm、拉出值偏差±20 mm调整为导高偏差±3 mm、拉出值偏差±10 mm。

4 结语

①在线路运营初期，碳滑板表面的沟壑状摩擦面由接触线的导高及拉出值施工偏差较大造成。按照标准将导高及拉出值调整后，将改善碳滑板沟壑状的摩擦面[2]。

②在应对已出现的弓网异常磨耗情况时，应准备充足的备件，应用车载弓网监测系统、弓网检测棚，对正线弓网关系配合及碳滑板厚度情况及时掌握。

③针对碳滑板表面的氧化膜进行深入研究，分析其生成原因，可将湿度列为重点因素进行研究。

参考文献：

[1]李峰，葛飞，关琼浩，等.弓网关系恶化时车辆方面的应对措施[J].电力机车与城规车辆，2020（2）：78-80，83.

[2]陈昌进，张立军.郑州地铁1号线弓网异常磨耗原因分析及整改[J].电气化铁道，2020（6）：77-79.