接触网弓网事故分析大学本科毕业论文.docx
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接触网弓网事故分析大学本科毕业论文
毕业设计（论文）
中文题目：
接触网弓网事故分析
一、设计题目及内容
论文题目为《接触网弓网事故分析》。
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。
二、基本要求
三、重点研究问题
四、主要技术指标
五、应收集的资料及参考文献
（1）阎跃宣.《接触网》.北京.中国铁道出版社.1990年
（2）张万里.《接触网事故抢修》.北京.中国铁道出版社.2001年
（3）《电气化铁路接触网事故抢修规则》
（4）汪松滋.《电气化铁道接触网事故与安全运行》.北京.中国铁道出版社.1993年
（5）赵世耕.《接触网安全运行的研究》.西安.西安科研所.1998年
（6）谭秀炳.《交流电气化铁道牵引供电系统》.成都.西南交通大学出版社.2000年
六、进度计划
设计环节
日期
1
收集有关资料
2011-12-1
2
编写论文提纲
2012-1-14
3
编写论文
2012-2-1
4
修改论文
2012-3-2
5
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，以旨在提高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
目录
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.概述
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，进行事故点的定位查找和抢修。
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
采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。
1.2.1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，对接触线的高度、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200mm。
25＃支柱安装形式如下图2－1所示
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6450mm。
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－受电弓抬升＝200－80＝120mm
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80mm，此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’=L－第二列车受电弓的抬高量＝120－80＝40mm
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100mm，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＝100mm
这是第二列车再将导线抬高100mm，则此时：
接触线下沿距定位器固定点（长定位环）的距离L’＝100－100＝0mm
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—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120mm，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—永登区间56＃处于半径为800m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400mm，导线高度为6000mm；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a、定位点距线路中心的距离m、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（mm）
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
式中：
H——接触线距轨面高度（mm）
h——线路曲线外轨超高（mm）
l——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。
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m=a-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＝567mm
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高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。
主要原因分析
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。
事故发生后，通过检测该线岔发现，该线岔接触网在两导线间距500mm处的两工作支的高度分别为：
正线导高6000mm，侧线6040mm，按照《铁路电力牵引供电质量验收标准》要求，在交叉的接触线相距500mm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90～110mm，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40mm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630mm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630～760mm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500mm，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500mm，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500mm处不在同一水平高度，或非工作支侧两接触线在间距500mm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断一支接触线。
若此时接触线未断或受电弓未被拉翻继续向前运行，则可能刮坏区间多个跨距或刮断站场软横跨下部固定绳。
2、在线岔的非工作支侧发生刮弓，则可能拉掉或拉坏限制管，若受电弓继续向前运行，则破坏范围更大。
3、在线岔所在的跨距内或邻近跨距内发生刮弓后，受电弓运行至线岔处将线岔刮坏。
4、线岔处发生刮弓后，往往会造成几个跨距甚至许多个跨距被刮弓，这些跨距中的定位，吊弦被刮坏或刮落，甚至会造成腕臂、绝缘子、接触线损坏或支柱拉断。
5、线岔处发生刮弓的情况与区间的一样，一般会造成接触线断线或接触网对机车车辆、大地短路放电烧断接触线及承力索。
6、在复式交分道岔处刮弓或在咽喉区线岔处刮弓，可能会影响几组线岔及几股道，这时线路处理困难会更大。
（三）线岔处弓网事故产生的后果
根据以上发生的弓网事故后接触网损失情况来分析一下其产生的后果：
1、若为单开道岔处的线岔发生刮弓，一般会造成一支正线，一支侧线，股道上空接触网设备的较大范围严重损坏，如造成接触线脱落或断线，区间支柱定位及腕臂和绝缘子损坏，软横跨下部固定绳断股或断线，支柱被拉断或拉斜，锚段关节损坏等。
2、若为菱形道岔处的线岔发生刮弓，因其位置一般为站场或车站咽喉区段，则可能造成许多股道或整个车站、站场和部分区间接触网设备的不同程度损坏，设备损坏程度严重且范围大，波及的范围也大，使其恢复的技术程度复杂，所需的作业人员、机具、材料多，一方面事故抢修用料消耗大，另一方面所需的抢修时间长，供电中断相应地增长，此类线岔处发生刮弓，因波及的接触网设备范围大、距离长，一般很难做到较理想条件的先通车后修复的要求。
3、复式道岔，一般在车站或站场内，此处线岔发生刮弓，会严重损坏软横跨设备。
4、损坏电力机车受电弓，若接触线对电力机车受电弓短路放电，不仅会烧坏电力机车某些部位，而且会烧坏接触网，扩大事故范围。
（四）线岔处弓网事故预防措施
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630～760mm范围内辙叉角的平分线上。
（2）在交叉点接触线相距500mm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（查安装曲线），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1~3mm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铰线，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100mm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。
主要原因分析
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。
经查证，该车受电弓由折返段××校正，查其校正记录，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
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