張梅

摘 要：該文以天津現(xiàn)代有軌電車項目發(fā)生的一起弓網(wǎng)配合不良引發(fā)的受電弓損壞、中心錨結(jié)線被掛斷事件為背景，通過實際測量詳細分析了弓網(wǎng)配合不良故障產(chǎn)生的原因，并針對此事件進行深入研究，結(jié)合天津現(xiàn)代有軌電車實際情況提出了解決方法。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代有軌電車 弓網(wǎng)配合 中錨線

中圖分類號：U226 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0045-02

1 背景介紹

天津現(xiàn)代有軌電車洞庭路試驗線起點為地鐵9號線泰達站，終點為開發(fā)區(qū)大學(xué)城，線路沿洞庭路方向，正線總長度為7.86 km，其間下穿鎮(zhèn)海橋約613 m，其余路段均為地面段。接觸網(wǎng)采用上下行并聯(lián)的簡單懸掛方式。接觸線距軌面高度在5 000～5 500 mm范圍內(nèi)。受電弓最高工作高度：6 500 mm，受電弓最低工作高度3 085 mm，受電弓寬度為1 600 mm，受電弓的有效工作寬度為1 200 mm，受電虧靜抬升力：80～120 N，升弓時間：5 s。

2 事件過程

2011年3月16日12：25在天津開發(fā)區(qū)洞庭路試驗線上行Z049立柱附近，司機報受電弓無法升起，接觸網(wǎng)設(shè)備被損壞。調(diào)度命令司機原地待命，立即通知車輛、接觸網(wǎng)搶險隊伍趕赴現(xiàn)場。車輛、接觸網(wǎng)搶險對到達現(xiàn)場后確認，中錨線被掛斷以及電車受電弓外側(cè)碳帶、右回流線、平衡桿、加固鋼絲繩、支撐推桿、上部支架、盤頭彈簧片及限位止擋均有不同程度損傷，需要組織搶修工作。隨后經(jīng)過接觸網(wǎng)、車輛專業(yè)搶修，車輛被連掛出線路，接觸網(wǎng)專業(yè)臨時恢復(fù)后，正線恢復(fù)通車條件。

3 原因分析

3.1 故障第一位置的確認

經(jīng)調(diào)閱附近路口錄像顯示，電車于12時25分08秒由三街上行站臺動車發(fā)出，在運行途中于12時25分24秒發(fā)生明顯閃絡(luò)，應(yīng)為最初故障位置（該過程運行16 s）。

檢查電車數(shù)據(jù)，顯示電車于12時17分19秒（軟件顯示時間）由三街上行站臺發(fā)出，結(jié)合交通視頻錄像顯示，電車運行16 s，發(fā)生閃絡(luò)，電車運行96 m，此時速度為27 km/h。

通過現(xiàn)場實地查看，三街上行站臺前方96 m（對應(yīng)的供電設(shè)備位置為Z049桿北4 m位置）在此位置，發(fā)現(xiàn)中錨線開始有刮痕。Z049桿北1.2 m，為中錨線掛斷處。

故障后，對鎮(zhèn)海橋至Z049桿區(qū)域接觸網(wǎng)進行了檢查，除事故點外，未發(fā)現(xiàn)異常碰撞和摩擦痕跡。同時，還對全線區(qū)域進行了普查，未發(fā)現(xiàn)異常，可以排除在其他位置受電弓與其他異物發(fā)生碰撞的可能性。

因此，可以確認三街上行站臺前方96 m（即Z049桿北4 m位置）為引發(fā)故障第一位置。在此位置，發(fā)生弓網(wǎng)配合不良故障，受電弓開始刮蹭中錨線，運行2.8 m后（即Z049桿北1.2 m），中錨線被掛斷。

3.2 原因分析

3.2.1 中錨線情況分析

（1）關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的排查。

對于簡單懸掛，接觸網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準中要求，中心錨結(jié)的下錨繩與接觸線垂直間距不低于500 mm，下錨繩的馳度應(yīng)滿足：最高溫度時，中心錨結(jié)線夾處接觸線高于兩邊支柱定位點50 mm，最低溫度時，平腕臂抬頭不得大于50 mm。

經(jīng)測量，中心錨結(jié)下錨繩與接觸線的距離為500 mm，符合要求。同時對Z049、Z048、Z050立柱的定位點高度測量記錄，Z049處定位點的高于Z048、Z050的定位點距離為10 mm、15 mm，當(dāng)天溫度為4 ℃～12 ℃。

（2）馳度的分析。

故障中錨線與新?lián)Q中錨線長度比較情況如下。

經(jīng)測量，故障中錨線由Z049中錨線夾至Z050桿，其實際長度為38.42 m，具體組成為：

L1=35.61（北側(cè)被掛斷的線纜長度）+1.2（南側(cè)被掛斷的線纜長度）+1.16 m（Z050下錨點至錨線絕緣子處處的青銅絞線長度）+0.45（錨線絕緣子長度）

經(jīng)測量，新更換錨線長度為38.40 m。

L2=38.40 m（實際測量值）

經(jīng)理論計算，將中錨線、Z050與Z049桿跨距、Z049腕臂與中錨線夾長度等似為三角形，其理論長度為38.25 m，具體組成為：

經(jīng)檢查，Z050桿中錨線下錨處抱箍未發(fā)現(xiàn)下滑跡象。

總結(jié)：結(jié)合故障中錨線L1、新?lián)Q中錨線L2及理論中錨長度數(shù)值比較，可排除因中錨線線纜過長，引起馳度過大（低于接觸線）引發(fā)該次事故的可能性。

新?lián)Q中錨線與類似中錨線馳度比較情況如下。

經(jīng)測量，新?lián)QZ049中錨線其中錨線夾至接觸線的距離為50 cm；新?lián)QZ049中錨線距接觸線最低點距離為45 cm，此處接觸線離Z049定位點的距離為4 m。

與之相對比，Z176桿中錨線與接觸線間關(guān)系：經(jīng)測量，Z176桿中錨線其中錨線夾至接觸線的距離為50 cm；接觸線離Z176定位點4 m處，中錨線與接觸線的垂直距離為31.5 cm； 接觸線離Z176定位點15 m處，中錨線與接觸線的垂直距離為18 cm，該點為最低點。

線纜馳度計算公式：

式中，（f線纜馳度，g單位重量，l線纜長度，T線纜張力）

總結(jié)：結(jié)合類似跨距下中錨線馳度情況測量可得知，在線纜張力發(fā)生松弛的情況下，Z049桿處故障中錨線應(yīng)與Z176桿中錨線類似，發(fā)生下垂，為該次事故發(fā)生埋下隱患，但最大下垂量高于接觸線高度（中錨線最低點與接觸線間高度在10～20 cm）。

3.2.2 受電弓檢查及試驗情況

對運營車輛受電弓進行了單側(cè)壓力弓頭偏移試驗、受電弓氣囊保壓試驗、受電弓突然受力測試等情況的測試，測試情況良好，未發(fā)現(xiàn)異常情況。同時，對故障受電弓進行了受電弓氣囊保壓試驗，排除了受電弓氣路部分故障可能性。

在對運營車輛模擬受電弓平衡桿斷裂試驗時，發(fā)現(xiàn)在受電弓平衡桿斷裂后，受電弓盤頭失去平衡不受約束，發(fā)生上揚，在車輛高速運行時，在接觸線反作用力下，極易引起弓頭彈簧片變形，羊角上翹，詳細試驗情況如下。

（1）單側(cè)壓力弓頭偏移試驗。

該次試驗是分別在受電弓弓頭1/4、1/2、3/4處施壓，通過水平桿、水平靠尺以及卷尺測量受電弓偏移量，通過試驗可以得出，接受測試的受電弓在受到單側(cè)力的情況下均會發(fā)生偏移，但偏移方向均為左側(cè)偏移。

（2）受電弓氣囊保壓試驗。

該試驗是對正常受電弓以及故障受電弓進行測試保壓，形成對比，在試驗中，利用外接氣壓對電車進行補氣，升弓到2 m后，斷開外接氣源、電車空壓機以及主空壓機，保壓10 min后，測量受電弓高度，通過受電弓壓力調(diào)整閥觀察氣囊氣壓，測試結(jié)果如下。

正常受電弓進行保壓實驗，補充氣壓后，受電弓高度為2 m，氣囊氣壓為5 bar；保壓10 min后，受電弓高度為2 m，氣囊氣壓為5 bar。

故障受電弓進行保壓實驗，補充氣壓后，受電弓高度為2 m，氣囊氣壓為5 bar；保壓10 min后，受電弓高度為2 m，氣囊氣壓為5 bar。

通過以上數(shù)據(jù)結(jié)果可以得出，受電弓氣囊保壓效果良好。

（3）受電弓突然受力測試。

該實驗是對正常受電弓在升弓狀態(tài)時，在弓頭不同位置突然施加向下的力，測試受電弓回彈時的情況。通過測試得出，當(dāng)受電弓在升弓狀態(tài)下弓頭兩側(cè)位置突然受到向下的力，在受電弓回彈時，弓頭會在左右方向上發(fā)生少量偏移，但在前后方向上不會發(fā)生偏移；在受電弓中間位置突然受到向下的力，在受電弓回彈時，弓頭在前后或左右方向上均不會發(fā)生偏移。

（4）受電弓弓頭翻轉(zhuǎn)極限測試。

該次試驗是正常受電弓在升弓2 m弓頭水平的情況下，測量碳帶以及羊角高度，以及正常受電弓在升弓2 m弓頭前傾極限位置情況下，測量碳帶以及羊角高度。

受電弓弓頭水平時，碳帶高度H為200 cm，羊角高度為182 cm。

受電弓弓頭極限位置是，碳帶高度H為201 cm，羊角高度為183.5 cm。

（5）受電弓碳帶磨損情況檢查。

該測試測量了故障車正常受電弓碳帶磨損的位置以及磨損最低點位置，結(jié)果如下。

前碳帶從中心位置，向左30 cm、向右27 cm有磨損痕跡，最低位置在碳帶中心位置左右15 cm之間，約為19.8～20 cm。

后碳帶從中心位置，向左31 cm、向右32 cm有磨損痕跡，最低位置在碳帶中心位置左右15 cm之間，約為20～20.1 cm。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，碳帶磨損情況較均勻。

4 結(jié)語

結(jié)合上述分析情況，造成該次事故的原因是：Z049桿區(qū)域中錨線隨著運營年限的增加，張力下降，發(fā)生一定程度的下垂，存在一定安全隱患；同時該車輛晃動量大，長期在平整度較差的路面上運行，引起該車受電弓平衡桿金屬疲勞，存在一定安全隱患；事故當(dāng)日，該車以27 km/h速度通過線路平整度較差的Z049桿區(qū)域時，受電弓平衡桿發(fā)生失效，盤頭因而失去平衡不受約束，發(fā)生上揚，在速度的引領(lǐng)下，弓頭彈簧片變形，羊角上翹，上翹的羊角與下垂的中錨線發(fā)生刮蹭，進而反向折反受電弓，并掛斷該區(qū)域的中錨線。因此，車輛受電弓平衡桿失效是造成該次事故的直接原因，Z049桿中錨線下垂、車輛晃動量較大及Z049桿區(qū)域路面平整度較差是造成該事故的潛在原因。

5 改進措施

（1）對全線所有中錨線馳度情況進行普查，根據(jù)普查結(jié)果，對不合格中錨線進行調(diào)整。

（2）修復(fù)故障受電弓。對運營車輛各桿件的連接部位進行普查，修訂和完善受電弓檢修維護標(biāo)準，加強對受電弓各連接桿件松動、各軸承潤滑及受電弓橫向穩(wěn)定性等關(guān)鍵項目檢查。

（3）進一步研究和改善車輛晃動量較大和路面平整度較差的問題，改善車輛運行條件，消除安全隱患。

參考文獻

[1] 韓峰.接觸網(wǎng)參數(shù)小型檢測系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D].西南交通大學(xué)，2004.

[2] 趙永君.接觸網(wǎng)檢修與維護[M].人民交通出版社，2013.