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摘要: 广州地铁八号线（原二号线）自开通以来一直运行良好，但在实际运营过程中存在局部接触线磨损较严重的问题,本文通过对磨耗产生原因的分析，提出改进意见。
关键词: 地铁; 刚性接触网; 磨耗; 受电弓；燃弧
中图分类号：U231文献标识码： A
Abstract: Guangzhou Metro Line 8(the original lin2) has been running well Since the metro opened, but there is a serious problem that the abrasion of the contact line during the operation.This articl analyse the reasons of the abrasion happened and give the advice to cut down the abrasion.
Key words: metro; rigid catenary system; abrasion; pantograph; arcing
1、概況
八号线（原二号线）刚性接触网自开通以来一直运行良好，但由于是国内第一条架空刚性悬挂线路，缺乏设计施工的相关经验，在实际运营过程中，广州地铁八号线存在局部接触线磨损较严重的问题。
自2007年开始，广州地铁八号线接触网专业通过自创“刚性接触网接触线局部换线”技术对磨耗严重锚段进行接触线局部更换，用以暂时处理局部磨耗严重对运行带来的影响。2007年至2013年八号线共有26个锚段进行过接触线更换，占八号线所有锚段的15.3%。从整体上看接触网磨耗在正常范围内，但是部分区段磨耗严重，主要分布在出站加速、减震道床、曲线及变坡区段等特殊位置。
表1广州地铁八号线刚性接触网换线概况
2.接触线异常磨耗原因分析
受电弓与接触网之间的磨耗分为电气磨耗和机械磨耗两种。通常受电弓滑过接触线底面相互摩擦产生的磨耗为机械磨耗；当受电弓滑过接触线底面产生火花并烧蚀受电弓及接触线表面而产生的磨耗为电气磨耗。接触网的异常磨耗是综合性的系统问题，与接触网情况、受电弓构造、线路情况等多方面因素有关，需对各种情况进行综合考虑，系统分析。
2.1接触网悬挂弹性
刚性悬挂其汇流排没有弹性，受电弓抬升产生的力就无法得到缓解，全部施加在接触线上，弓网之间的摩擦力要大于柔性接触网，因此刚性接触网的机械磨耗会略大于柔性接触网，但是从八号线磨耗情况现状的介绍中可以看出，八号线整体磨耗正常，存在异常磨耗的锚段只占全线的15%左右，大部分锚段的磨耗属于正常磨耗。并且据了解，同样采用刚性悬挂的三号线和广佛线接触线磨耗也在正常范围内。因此，八号线的异常磨耗，刚性接触网没有弹性并非主要原因。
2.2接触网悬挂形式设计
广州八号线（原二号线）拉出值设计采用一个锚段汇流排呈半个近似“正弦波”布置。对于锚段关节处悬挂点、最大拉出值处悬挂点等“关键悬挂点”严格规定了相应的拉出值，而“非关键悬挂点”受当时设计条件所限未给出具体拉出值。但要求施工单位根据现场情况将接触网调整成半个近似“正弦波”布置。
由于广州地铁八号线（原二号线）是国内首条采用刚性悬挂的接触网，缺少相关经验，锚段的拉出值布置模式呈半个近似“正弦波”，由于“非关键悬挂点”未给出具体拉出值，虽然已按检规及设计要求布置成半个近似正弦波，单实际上拉出值的分布仍不够均匀。结合Bombardier在二号线运营初期受电弓接触网测试报告可以看出，相比一号线，八号线拉出值的分布在100mm和200mm处有两个明显的峰值。
图1接触网拉出值分布图
可以看出，由于设计上的缺陷导致（原二号线）拉出值的分布不够均匀，受电弓通过100mm和200mm处的时间会较长，长期运行会导致受电弓碳滑板在100mm和200mm处出现凹槽。存在凹槽的受电弓继续上线运行，很容易出现离线拉弧的情况，对受电弓碳滑板和接触线造成电气灼伤，加剧接触线和碳滑板的异常磨耗，进一步导致弓网关系恶化，形成恶性循环。
图2受电弓碳滑板凹槽
2.3受电弓的影响
据了解，八号线和一号线的弓头结构存在一定的差别，八号线车辆受电弓的弓头上4根碳滑板连为一个整体，对于架空刚性接触网，只有接触线底面完全平行于轨面时，4根碳滑板才能与接触线全部接触。架空刚性接触网由于自身结构及施工安装原因，不可避免地存在一定的驰度，这就意味着个别碳滑板将不能与接触线接触，个别碳滑板不能与接触线接触一方面可能拉弧放电，另一方面加剧其它碳滑板的电流负荷，造成弓网接触表面温度升高从而加剧其磨耗。
另外，八号线车辆受电弓的升弓保持力在升弓高度改变时变化较大，当电弓升弓保持力降低时，碳滑板与接触网将无法完好配合，有可能在运行过程中出现碳滑板与接触网脱离从而造成拉弧的问题；当出现此情况时，接触网将产生电磨耗。
图3 一号线车辆受电弓的弓头结构 图4 八号线受电弓弓头结构
3结论和措施
从已换线的锚段统计中发现，已进行换线的26个锚段中，有23个位于站台或出站加速段，3个位于进站减速区段。所有磨耗严重的区段，列车运行速度都比较低，而低速区段，燃弧的能量释放在较短一段接触线上，弓网系统电弧对接触线热侵袭更为严重。因此，在出站和进站等列车运行速度较低的区域，弓网之间的拉弧打火造成的电气磨耗是八号线异常磨耗的主要原因。
综上所述，对于八号线接触线异常磨耗的问题，通过分析后可确定接触线异常磨耗的原因主要由两个方面：一、八号线正线接触网布置导致受电弓碳滑板存在凹槽，导致弓网关系恶化。二、受电弓工头结构和升弓保持力问题，八号线受电弓的跟随性较差，易造成离线拉弧，产生电气磨耗。
针对接触网布置的问题，目前广州地铁八号线采用“刚性接触网接触线局部换线”更换磨耗严重区段的接触线，该技术可以暂时处理局部磨耗严重对运营带来的不利影响，同时推进“二号线（既有线）弓网关系优化”项目，对八号线（原二号线）的悬挂形式进行优化调整，使之符合刚性接触网弓网关系特性。针对受电弓的问题，接触网专业应与车辆专业密切配合，优化受电弓结构和性能，同时提高碳滑板的打磨标准，使工作面平滑。
参考文献
[1] 骆志勇.刚性接触网在运营中出现的问题及解决方案. 都市快轨交通,2006(4):84-86.
[2] 谭东华.架空刚性接触悬挂弓网磨耗异常的解决办法.都市快轨交通,2007(2):88-91.
[3] 喻展. 刚性接触网磨耗分析. 都市快轨交通,2009(5):84-86.
[4]吴积钦,钱清泉. 弓网系统电弧侵蚀接触线时的热分析,铁道学报,2008(3):31-34.
关键词: 地铁; 刚性接触网; 磨耗; 受电弓；燃弧
中图分类号：U231文献标识码： A
Abstract: Guangzhou Metro Line 8(the original lin2) has been running well Since the metro opened, but there is a serious problem that the abrasion of the contact line during the operation.This articl analyse the reasons of the abrasion happened and give the advice to cut down the abrasion.
Key words: metro; rigid catenary system; abrasion; pantograph; arcing
1、概況
八号线（原二号线）刚性接触网自开通以来一直运行良好，但由于是国内第一条架空刚性悬挂线路，缺乏设计施工的相关经验，在实际运营过程中，广州地铁八号线存在局部接触线磨损较严重的问题。
自2007年开始，广州地铁八号线接触网专业通过自创“刚性接触网接触线局部换线”技术对磨耗严重锚段进行接触线局部更换，用以暂时处理局部磨耗严重对运行带来的影响。2007年至2013年八号线共有26个锚段进行过接触线更换，占八号线所有锚段的15.3%。从整体上看接触网磨耗在正常范围内，但是部分区段磨耗严重，主要分布在出站加速、减震道床、曲线及变坡区段等特殊位置。
表1广州地铁八号线刚性接触网换线概况
2.接触线异常磨耗原因分析
受电弓与接触网之间的磨耗分为电气磨耗和机械磨耗两种。通常受电弓滑过接触线底面相互摩擦产生的磨耗为机械磨耗；当受电弓滑过接触线底面产生火花并烧蚀受电弓及接触线表面而产生的磨耗为电气磨耗。接触网的异常磨耗是综合性的系统问题，与接触网情况、受电弓构造、线路情况等多方面因素有关，需对各种情况进行综合考虑，系统分析。
2.1接触网悬挂弹性
刚性悬挂其汇流排没有弹性，受电弓抬升产生的力就无法得到缓解，全部施加在接触线上，弓网之间的摩擦力要大于柔性接触网，因此刚性接触网的机械磨耗会略大于柔性接触网，但是从八号线磨耗情况现状的介绍中可以看出，八号线整体磨耗正常，存在异常磨耗的锚段只占全线的15%左右，大部分锚段的磨耗属于正常磨耗。并且据了解，同样采用刚性悬挂的三号线和广佛线接触线磨耗也在正常范围内。因此，八号线的异常磨耗，刚性接触网没有弹性并非主要原因。
2.2接触网悬挂形式设计
广州八号线（原二号线）拉出值设计采用一个锚段汇流排呈半个近似“正弦波”布置。对于锚段关节处悬挂点、最大拉出值处悬挂点等“关键悬挂点”严格规定了相应的拉出值，而“非关键悬挂点”受当时设计条件所限未给出具体拉出值。但要求施工单位根据现场情况将接触网调整成半个近似“正弦波”布置。
由于广州地铁八号线（原二号线）是国内首条采用刚性悬挂的接触网，缺少相关经验，锚段的拉出值布置模式呈半个近似“正弦波”，由于“非关键悬挂点”未给出具体拉出值，虽然已按检规及设计要求布置成半个近似正弦波，单实际上拉出值的分布仍不够均匀。结合Bombardier在二号线运营初期受电弓接触网测试报告可以看出，相比一号线，八号线拉出值的分布在100mm和200mm处有两个明显的峰值。
图1接触网拉出值分布图
可以看出，由于设计上的缺陷导致（原二号线）拉出值的分布不够均匀，受电弓通过100mm和200mm处的时间会较长，长期运行会导致受电弓碳滑板在100mm和200mm处出现凹槽。存在凹槽的受电弓继续上线运行，很容易出现离线拉弧的情况，对受电弓碳滑板和接触线造成电气灼伤，加剧接触线和碳滑板的异常磨耗，进一步导致弓网关系恶化，形成恶性循环。
图2受电弓碳滑板凹槽
2.3受电弓的影响
据了解，八号线和一号线的弓头结构存在一定的差别，八号线车辆受电弓的弓头上4根碳滑板连为一个整体，对于架空刚性接触网，只有接触线底面完全平行于轨面时，4根碳滑板才能与接触线全部接触。架空刚性接触网由于自身结构及施工安装原因，不可避免地存在一定的驰度，这就意味着个别碳滑板将不能与接触线接触，个别碳滑板不能与接触线接触一方面可能拉弧放电，另一方面加剧其它碳滑板的电流负荷，造成弓网接触表面温度升高从而加剧其磨耗。
另外，八号线车辆受电弓的升弓保持力在升弓高度改变时变化较大，当电弓升弓保持力降低时，碳滑板与接触网将无法完好配合，有可能在运行过程中出现碳滑板与接触网脱离从而造成拉弧的问题；当出现此情况时，接触网将产生电磨耗。
图3 一号线车辆受电弓的弓头结构 图4 八号线受电弓弓头结构
3结论和措施
从已换线的锚段统计中发现，已进行换线的26个锚段中，有23个位于站台或出站加速段，3个位于进站减速区段。所有磨耗严重的区段，列车运行速度都比较低，而低速区段，燃弧的能量释放在较短一段接触线上，弓网系统电弧对接触线热侵袭更为严重。因此，在出站和进站等列车运行速度较低的区域，弓网之间的拉弧打火造成的电气磨耗是八号线异常磨耗的主要原因。
综上所述，对于八号线接触线异常磨耗的问题，通过分析后可确定接触线异常磨耗的原因主要由两个方面：一、八号线正线接触网布置导致受电弓碳滑板存在凹槽，导致弓网关系恶化。二、受电弓工头结构和升弓保持力问题，八号线受电弓的跟随性较差，易造成离线拉弧，产生电气磨耗。
针对接触网布置的问题，目前广州地铁八号线采用“刚性接触网接触线局部换线”更换磨耗严重区段的接触线，该技术可以暂时处理局部磨耗严重对运营带来的不利影响，同时推进“二号线（既有线）弓网关系优化”项目，对八号线（原二号线）的悬挂形式进行优化调整，使之符合刚性接触网弓网关系特性。针对受电弓的问题，接触网专业应与车辆专业密切配合，优化受电弓结构和性能，同时提高碳滑板的打磨标准，使工作面平滑。
参考文献
[1] 骆志勇.刚性接触网在运营中出现的问题及解决方案. 都市快轨交通,2006(4):84-86.
[2] 谭东华.架空刚性接触悬挂弓网磨耗异常的解决办法.都市快轨交通,2007(2):88-91.
[3] 喻展. 刚性接触网磨耗分析. 都市快轨交通,2009(5):84-86.
[4]吴积钦,钱清泉. 弓网系统电弧侵蚀接触线时的热分析,铁道学报,2008(3):31-34.