接触网弓网事故分析设计Word文件下载.docx
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2012-2-1
4
修改论文
2012-3-2
B
打印、装订
2012-3-11
七、附注
中文摘要
本文对电气化接触网中的弓网故障进行了研究，主要针对弓网事故发生的原因和事故的预防及事故发生后的抢修办法等。
在本次设计中，重点从以下两个方面进行了阐述：
一是对电气化铁路运行中具体弓网事故进行了分析，将发生的接触网事故根据发生的原因进行分类，以针对性的分析，详细的将案例进行了剖析；
二是对各类事故发生的原因、预防措施做了叙述，叙述了各类事故抢修的组织方法、作业过程、临时开通技术措施以及注意事项。
通过本次课程设计，以旨在提髙抢修人员的实坐能力和应变能力，进而提高抢修的速度和质量；
以使供电人员在日常检修和运行中高度重视设备的关键和薄弱环节，以达到“修养并重、预防为主”的运行、检修要求。
关键词：
接触网、弓网事故、事故分析及事故防范措施
1概述4
1.1选题背景4
1.2电气化铁路接触网概述5
2弓网事故案例分析7
2.1弓网故障的危害性7
2.2弓网故障的发生原因7
2.3兰武二线弓网故障案例及主要原因分析8
3弓网故障的预防18
3.1弓网故障的预防措施18
4弓网事故抢修办法21
4.1接触线断线21
4.2承力索断线26
结束语30
参考文献31
1.1选题背景
接触网是电气化铁路重要的直接行车设备，是向电力机车、电动车组等安全可靠供电的特殊输电线路。
接触网眼线路露天布置，线长点多，工作环境恶劣，使用条件苛刻，又无备用设备，一旦故障停电，将中断行车。
接触网主管部门必须做到常备不懈，及时出动,迅速抢修，尽快恢复供电，保证行车。
发生接触网设备事故后，供电部门的当务之急就是对其进行抢修，一最快的速度使其恢复供电。
抢修人员到达事故现场后，面对被破坏的设备，要遵循“先通后复”和“先通一线”的基本原则，以最快的速度设法先行供电、疏通线路和及早恢复设备正常的技术状态。
因此，从事接触网运行和检修的人员需要对事故抢修作业的组织方法、作业过程、临时开通技术措施以及注意事项有深度的了解。
1.1.1接触网设备事故的分类
接触网设备事故分为供电事故和行车事故。
在牵引供电系统中，凡由于工作失误、设备状态不良或自然灾害使牵引供电设备破损、中断供电，以及严重威胁供电安全者，均为供电事故。
由于同一原因同事构成行车和供电事故时，应分别上报，但供电段总事故件数仍算一件，统计为行车事故。
供电事故又可分为三类：
（1）接触网个别零件损坏，但导线、承力索位置基本不变，就是通常说的网未跨塌，打弓不停电，但需降弓运行。
（2）导线或承力索跨网、侵入限界、导致停电。
（3）支柱断裂、并侵入限界跨网，但支柱、软横跨未跨。
其中以弓网事故造成的后果最为严重，因此本文将以弓网事故为重点进行分析和讨论。
1.1.2接触网设备事故的抢修
电气化铁路区段的所有职工，无论任何时候发现接触网事故和异状，均应立即设法报
告分局电力调度或列车调度，并应尽可能详细的说明范围和破坏情况，必要时在事故地点设置防护措施。
分局电力调度得知接触网发生事故信息后，要通过各种方式渠道，迅速判明事故地点和事故情况，尽可能详细地掌握设备损坏程度，并立即通知与事故点接近的接触网工区人员出动，进行事故点的定位査找和抢修。
接触网设备事故的抢修要遵循“先通后复”和“先通一线”的基本原则。
1.2电气化铁路接触网概述
釆用电力机车牵引列车的铁路称为电气化铁路，目前国际上普遍采用比较先进的单相工频交流制电气化铁路，它便于升压和减少电能的损耗，使电力牵引质量大步提高。
随着高新技术的发展及能源资源的不断匮乏，低能耗、高效率、高速度的电力牵引目前已成为世界各国铁路的发展趋势，同时电气化铁路在地铁及城市轨道交通领域也开始大面积使用。
仁2・1电气化铁路的组成
由于电力机车本身不携带能源，机车所使用的电能是由铁路电力牵引供电系统提供的，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统组成的。
电气化铁路牵引供电系统的作用是将来自高压输电线路的高电压经牵引变电所降压整流后，送至铁路上方的接触网上，电气机车通过其顶部的受电弓与接触网接触取电，牵引机车运行。
因此牵引供电系统一般分成牵引变电所和接触网两部分。
所以人们又称电力机车、牵引变电所、接触网为电气化铁道的“三大元件”。
它由牵引变电所、馈电线、接触网、钢轨和回流线等组成。
其中接触网质量的好坏，直接关系到了电力机车的运行情况。
1.2.2接触网
（1）接触网的特点
接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。
因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。
由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的，对接触网提出以下要求：
1.在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上具有稳定性和足够的弹性。
2.接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量延长设备的使用年限。
3.要求接触网对地绝缘好，安全可靠。
4.设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。
在事故情况下，便于抢修和迅速恢复送电。
5.尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。
总的来说，要求接触网无论在任何条件下，都能保证良好地供给电力机车电能，保证电力机车在线路上安全，高速运行，并在符合上述要求的情况下，尽可能地节省投资、结构合理、维修简便、便于新技术的应用。
（2）接触网的组成
架空式接触网从结构形式上分为以下几个组成部分：
一、接触悬挂：
包括承力索、吊弦、接触导线和补偿器及连接零件。
与电力机车受电弓直接接触的是接触导线。
二、支持装置：
包括腕臂、拉杆和绝缘子。
用以支持接触悬挂并将其负荷传给支柱或其他建筑物的结构。
三、定位装置：
包括定位器和定位管。
其作用是保证接触线与受电弓的相对位置在规定范围内，并将接触线的水平负荷传给支柱。
四、支柱和基础：
承受接触悬挂和支持装置负荷，并将接触悬挂固定在规定高度。
（3）接触网的悬挂类型
为满足接触网的供电和机械方面的要求，在一条电气化铁路上总是将接触网分成若干个一定长度且相互独立的分段，即接触网的锚段。
对于架空式接触网的每个锚段而言，为保证接触网的弹性，保证接触网能可靠的向电力机车输送电能，根据接触网的结构特点将其分为简单悬挂和链形悬挂两大类。
（4）接触网的供电方式
我国牵引网向电力机车的供电方式主要有：
直接供电（DF）方式、带回流线的直接供电（DN）方式、自耦变压器（AT）供电方式、吸流变压器（BT）供电方式等。
由于电气化铁路具有的上述复杂的组成及多种结构，尤其在接触网表现突出，
由于工作环境、设备所处的位置的差异以及电力机车牵引的相关性，接触网故障的危害程度更大，不但会中断供电，且往往造成弓网故障，使之范围扩大，严重地影响着运输秩序。
因此研究电气化铁路的各种结构特点，掌握其运行规律，尽可能减
少设备故障就显得尤为重要。
2.弓网事故案例分析
2.1弓网故障的危害性
电气化铁路接触网是一种看似简单，实则复杂的特殊装置。
是由电学、力学、自然科学等多种学科所组成的庞大的科学体系。
其各种装配上百种，各种零件上千种；
与铁路各部门都有自然、必然的联系，其所发生的事故也多种多样。
在整个兰武二线改造期间，既有接触网、新开通接触网曾多次发生接触网故障，给铁路运营造成很大影响，其中以弓网故障发生的频次最多。
在众多的接触网设备事故中，破坏范围最大、危害性最大、停电时间最长、处理恢复最难的事故也数弓网事故，因此不管作为施工单位，运营维修部门的供电段、机务段，还是作为业务主管部门的机务分处、机务处，乃至铁道部机务局均把弓网事故列为牵引供电事故的头号大敌，有的铁路局还把弓网事故列为行车事故，可见对弓网事故的重视程度。
2.2弓网故障的发生原因
弓网事故发生的原因很多，总结分析弓网事故中，70%的事故是由于接触网状态不良引起的，由于机车受电弓状态不良引起的占20%,其余10%是由于线路及其它原因引起的。
在电气化铁路上，电力机车沿接触网高速滑行取流，保证所牵引的列车正常速度，接触网通过受电弓向电力机车输送电能，并保证安全供电。
接触网和电力机车受电弓间有着紧密的联系，它们在相对的高速滑行磨擦运动中完成输电和受电的任务。
这种紧密的联系和相对的高速运动日夜存在从不间断。
为此双方都规定了一定的技术条件，只有在这些技术条件不被破坏的情况下，才不会发生弓网事故，电气化铁路才能正常和安全运行。
为了保证电力机车受电弓在网下高速滑行通过，完成接触网向电力机车供电的任务，
对接触线的髙度、拉出值、定位器的坡度等技术参数有一定的要求，同时还要求接触网弹性均匀。
在受电弓滑行取流范围内无任何障碍物。
对电力机车受电弓的要求，应保证其受电弓安装位置正确，滑板完整平滑，滑板和导角之间平滑过渡。
当接触网和受电弓的技术参数中任何一条被破坏均有可能发生弓网事故，电气化铁路列车牵引重量大，惯性大，不可能在事故发生后立即停车，这样，一旦发生弓网事故，接触网的破坏范围都比较大，损失比较严重，恢复供电所需时间较长。
2.3兰武二线弓网故障案例及主要原因分析
事故案例1
2008年9月，兰武二线打柴沟车站25#道岔支柱处定位器坡度不够，造成双机牵引的第二列电力机车受电弓被打掉，中断行车一小时十五分钟。
主要原因分析：
原25#支柱为道岔柱，双拉LL型安装形式，设计定位器坡度1/10,此时接触导线下沿距定位器固定点（长定位环）的垂直距离为200≡β25#支柱安装形式如下图2—1所示
长定位环；
2-接触线；
3-1500
由于兰武二线改造设计中，该处的渡线取消。
电化施工单位在施工时将渡线支承
力索、接触线拆除。
由于原25#定位处有两支接触线，导线高度为6450≡o在电力机车受电弓压力一定的情况下，两支接触线受受电弓的作用，抬高量在60〜80mm。
当第一列车通过该处后接触导线抬升80mm,第二列电力机车通过时，接触导线下沿距定位器固定点（长定位环）的垂直距离L为：
L=定位器坡度一受电弓抬升=200—80=120≡
此时第二列机车通过，在其受电弓压力作用下，又将接触线抬升80∏m,此时接触导线下沿距定位器固定点（长定位环）的垂直距离1/为：
Lf=L—第二列车受电弓的抬高量=120-80=4Omm
即：
第二列机车通过时受电弓顶端距长定位环有40mm的间隙，列车可以正常通过。
当取消一支渡线后，机车受电弓对单支导线的抬升量达到100≡,此时，当第一列机车通过后：
接触导线下沿距定位器固定点（长定位环）的垂直距离L=200-100=100≡
这是第二列车再将导线抬高100≡,则此时：
接触线下沿距定位器固定点（长定位环）的距离I/=100-100=0≡
也就是说，这是第二个机车的受电弓高度与长定位环底部等高，从而造成受电弓与长定位环发生碰触，造成打弓。
发生此类事故的主要原因是接触网的技术参数没有调整到位，当现场技术条件发生变化后，应及时对接触网进行技术参数的调整和修改，以防由于接触网技术参数不符造成事故。
事故案例2
2008年8月在兰武二线马家坪一永登区间56#处，中铁十五局在进行小曲线改造过程中，将既有曲线超高由80mm提高到120≡,致使既有接触网拉出值超出受电弓工作范围，造成脱弓，造成机车受电弓被拉断，接触导线损坏一跨。
中断行车两小时四十分。
主要原因分析
事故案例2中，马家坪一永登区间56#处于半径为800In的圆曲线地段，曲线外侧，既有圆曲线超高为80mm,56#既有拉出值为400≡,导线高度为6000≡;
发生事故时该处超高被调整到120mm,接触网未随线路超高变化做相应调整。
根据曲线地段接触网拉出值纭定位点距线路中心的距离HK以及由于线路外轨超
高造成机车受电弓中心与线路中心发生偏斜的偏移值C之间的关系式:
a=m+c
式中：
C——受电弓中心对线路中心线的偏移值（mm）
m—定位点距线路中心的距离（Inm）
a接触网拉出值（mm）
以及线路超高对机车中心线的影响的计算式：
c=H*h∕l
H一一接触线距轨面高度（mm）
h——线路曲线外轨超高（mm）
1轨距（mm）（一般取1440）
曲线区段外轨超高对受电弓位置的影响示意图如下图2—2所示。
图2—轨肋线区段外轨超高对受电
分析上述事故的原因为：
发生事故前状态：
定位点距线路中心的距离IiFa-C
则：
m=400-6000*80∕1440=67mm
当超高调整后，由于接触网没有相应调整，就造成定位点距线路中心的距离m值没发生变化，但受电弓中心对线路中心线的偏移值在超高调整后发生变化，此时由公式a=m+c得：
调整超高后得接触网拉出值a=67+6000*120∕1440=567≡
对于受电弓来说，其单边最大工作范围为475mm,从上述计算数据显示调整超髙后得接触网拉出值为567mm,远大于475mm。
因此造成受电弓脱离接触线。
通过上述两个案例分析，我们不难看出，接触网技术状态的变化及铁路线路的变化，尤其是曲线地段超高的变化，都会给接触网造成影响，严重时造成接触网弓网事故。
发生此类事故的主要原因是路基施工与接触网施工没有取得联系，两个专业没有很好的配合。
因此要预防此类事故就必须加强线路专业与接触网专业的联系和配合。
事故案例3
2008年12月在兰武二线中堡车站，电力机车由侧线4道进入正线II道时在10#道岔时受电弓钻入正线接触网内，造成机车受电弓被拉断。
中断行车。
该次事故是电力机车由侧线4道进入正线II道时在10#道岔时受电弓钻入正线接触网内的。
该事故发生在道岔上。
由于接触网在道岔位置均设置有线岔，线岔处两支
接触线相交，道岔处接触线相交位置示意如下图2—3所示。
《铁路电力牵引供电质量验收
支的高度分别为：
更髓萱乐1意瞎6040≡,按照标准》要求，在交叉的接触线相距50Omm处的两工作支支接触线距轨面高度应保持相等,施工误差为±
10mm°
而现场测量两线高差达40mm；
同时发现，该处使用的是环节吊弦,且该环节吊弦的两个环相互重叠。
分析上述情况，当机车还没有接触正线时，由于其受电弓的压力使与其接触的侧线接触线抬高50〜70mm,受线岔的限制，正线也相应的被抬高。
正常情况下，受电弓在通过此处时侧线较正线高50〜60mm,这时正线可通过在受电弓触角上的滑行进行过渡。
从侧线向正线运行过动态等高段的受电弓、接触线动态弓网关系示意图如下图2
—4所示。
事故现场测量数据显示，两接触线高差达40mm,在受电弓作用下，两线高差达到90〜110≡,此时受电弓触角在接触正线的瞬间，与正线发生碰触，由于两线高差过大,造成受电弓弓角发生偏斜，从而造成受电弓钻入正线上方，造成钻弓、拉弓事故。
造成该处两接触线高差达40rnm的主要原因是该处环节吊弦在运行过程中两环相互卡滞，从而造成该导线升高。
（一）线岔处易发生事故的原因分析
道岔处是接触网易发生事故的地带，根据线岔的技术标准和事故分析总结，线岔处的事故原因大致如下：
1、线岔中两支接触线交叉点在岔心轨距比63Omm小得多的地方，使接触线距受电弓偏移过大，电力机车过渡时接触线脱弓后刮弓。
2、线岔中两支接触线交叉点在岔心轨距比760mm过大的地方，两支接触线交叉角小，且距受电弓中心偏移小，当机车受电弓通过时，将一根接触线抬高，而另一根接触线虽然已在受电弓抓托范围，但因抬高不够造成钻弓后刮弓。
3、限制管安装位置不符合温度，造成温度变化时，两接触线交叉点远超出岔心轨距630〜76Omm的范围或严重偏离辙叉角平分线。
4、固定限制管的零件，螺栓松动脱落或损坏，造成限制管虚固定或脱落。
5、受电弓抓托点处接触线的间距远远大于500≡,接触线脱弓或钻弓后造成刮弓。
6、安装、调整时，在线岔的非工作支侧两接触线间距500≡,非工作支比工作支抬高小于50mm。
7、线岔处电连接器状态不良（如松弛或线夹歪斜）引起刮弓。
8、限制管前后，两根接触线上的吊弦安装状态不良（如某一根吊弦松弛，另一根吊弦使接触线抬高）或脱落,造成两条工作支接触线在间距50Omm处不在同一水平高度,或非工作支侧两接触线在间距50Omm处非工作支抬高不够。
9、限制管内接触线卡滞，非工作支接触线不能自由伸缩，温度变化时将线岔交叉点拉偏。
（二）线岔处弓网事故设备损坏情况分析
根据以上原因而引起弓网事故及接触网设备损坏情况分析：
1、在受电弓抓托点附近发生刮弓，则会刮落或刮坏限制管，刮伤两支接触线或刮
由于发生弓网事故多，我们总结出一套预防线岔处发生弓网事故的措施。
1、按规定时间及周期检修线岔，使其符合技术要求：
（1）两接触线的交叉点位置应符合规定（即两支接触线的交叉点的位置在岔心轨距为630〜76Omm范围内辙叉角的平分线上。
（2）在交叉点接触线相距500Inm处，两工作支接触线距轨面高度应保持相等，两接触线中有1根为非工作支，则非工作支的接触线应抬高大于80mm。
（3）限制管的位置应符合安装温度（査安装曲线），即当在平均温度安装时，限制管的中心应重合于两支接触线交叉点，若安装温度高于平均温度时，应略偏于下锚方向，若安装温度低于平均温度时，应略偏于中心锚结方向。
限制管安装牢固，防松垫片、定位线夹状态应良好无损，各部零件无锈蚀。
（4）在限制管范围内。
上边的接触线与限制管应保持l~3mm的间隙，防止卡滞现象。
（5）采用新技术，新工艺，改进线岔结构，如吊弦线夹由铸铁件换成磨件，吊弦换成不锈钢铁线，并做成可调式，便于调整，将线岔电连接线换成硬铜较线，增加线岔的稳定性。
（6）在受电弓抓托点内取消吊弦及一些线夹、减少发生事故的机率。
（7）在抓托点两端安装双吊弦，防止吊弦断脱后影响其水平抬高。
（8）将非支抬高量由50mm以上规定为IOOinm以上，防止受电弓钻弓。
2、变更线岔的检修周期，加强巡视和带电测量。
（1）《接触网运行检修规程》中线岔的检修周期为90天（3个月），但实际上应根据线岔运行的技术状态进行检修，通过接触网带电测量来掌握线岔的运行状态，实行线岔状态修，这样既可节约“天窗”又能有的放矢的对线岔进行检修。
（2）在各个管段范围实行“定人”、“定设备”、“定检修周期”和范围及作业制度化、检修工艺化、质量标准化。
检修手段及检测机具现代化的三定、四化、记名检修精神，将设备承包到人，增强职工的工作责任心，防患于未然，防止事故的发生。
（3）加强巡视、实行上、中、下旬分别对管内设备巡视一遍，其中中旬为夜间巡视。
（4）加强带电测量，第10天对所辖线路的线岔测量一次，换季季节和气温急剧变化时，还要缩短其带电测量周期。
由于采取以上的预防措施，在线岔处发生的弓网事故较以前少了许多，最近几年,线岔处的弓网事故年年下降。
事故案例4
2008年12月在兰武二线武威南机务折返段，当机车从机务折返段进入车站3道时，在道岔处机车受电弓钻入接触网线岔，造成机车受电弓被拉断。
经事故现场实测接触网各部位，接触网的技术参数均在规范要求范围内。
考虑到机车刚由机务折返段出库，分析可能是机车受电弓整备技术参数不达标造成。
经査证,该车受电弓由折返段XX校正，査其校正记录，发现其校正标准错误，从而确定该次弓网事故由此原因造成。
同是在兰武二线，在打柴沟至深沟区间，由于电力机车受电弓绝缘子被击穿，造成接触网断电、跳闸，造成接触网故障。
由于电力机车受电弓滑板和接触线直接接触，并在相对高速滑行中完成取流和供电任务，任何一方故障都会发生弓网事故，而且是在高速运行中发生，司机发现很突然，采取措施也无计于事。
电力机车故障引起的弓网事故主要是由于机车受电弓故障引起的。
1、受电弓三角板断裂引起的弓网事故
受电弓三角板是安装在受电弓架上方与滑板相连接的部件，是厚度为3毫米的铸铝件，由于其强度较低，且铸造质量有缺陷，极易在运行中断裂而引发刮弓事故。
2、滑板条问题引起的弓网事故
电力机车受电弓上直接和接触线接触滑行的是装在滑板上的滑板条。
滑板条有两排，用压板固定在铝板压制成型的滑板主体上。
滑板条目前大部分采用66—1号碳条，也有少数区段采用粉末冶金或A3钢滑板条。
由于固定碳条的夹板腐蚀的原因，加上碳条本身机械强度较小，与接触网上的硬点（如分段、分相绝缘器、接触线接头等处）相磨擦通过时发生碰撞，碳条产生缺口、
裂纹等隐患，继续运行与接触线相对横向滑行时就可能使缺口扩大，引起弓网事故。
在钢铝接触线区段接触线钢面硬度大，与碳滑板磨擦时极易磨损碳条和拉出沟槽。
有的区段采用粉末冶金滑板，实际运行中通过接触网硬点时会因冲击而断裂，从而引起接触网拉伤，甚至发生弓网事故。
3、机车受电弓绝缘子损坏引起弓网事故。
受电弓通过支持绝缘子安装在电力机车顶盖上，支持绝缘子的作用除了机械上的支持固定外还起着重要的绝缘作用，因为运行中整个受电弓是带25KV接触电压的，受电弓支持绝缘子在运行途中爆炸的情况时有发生。
因电气性能不良造成了机械上的破坏，从而使受电弓失去支撑而倾斜，高速运行中产生刮弓事故。
以上从各个方面分析了电气化铁道弓网事故发生的原因及一些相应措施，但弓网事故也并不十分可怕，是可以预防或防止的，经过多年的运行，已掌握了一些弓网事故发生的对策，同时也取得了一些经验。
3.弓网事故的预防
3.1弓网故障的预防措施
弓网事故发生的原因是多方面的，有接触网方面的，有电力机车方面的，有行车方面的，有货物装载及工务维修方面的等等原因。
可见它和整个运输组织系统有密切联系，要从根本上解决问题必须解决一个认识问题，即接触网是电气化铁路和行车密切相关的一个重要组成部分，是保证电气化列车正常运行的关键设备之一，且和机车线路、行车组织等方面有密切的关系，它没有备用，长年累月于露天，负荷又属于移动负荷，一旦被破坏就会立即中断列车运行。
虽然由于接触网的架设势必给行车调度、工务维修等方面带来一些新的课题，受到一些限制（如接车不能接入非电气化股道；
工务抬道、拔道及至大修换轨必须由接触网检修人员配合；
信号检修要考虑对接触网的安全距离，货物装载高度及捆扎要适应电气化铁路的要求等）。
但是，电气化铁路的主要功绩在于它能以高速、重载的优越技术性能大幅度地提高铁路的运输能力，且建设成本较低，投资回收快。
因此，有关部
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