弓网故障分析及防范与抢修措施论文

-1-毕业设计（论文）中文题目：弓网故障分析及防范与抢修措施专业：电气化铁道技术姓名：学号：指导教师：2012年3月6日电气工程系-2-一、设计题目及内容论文题目为《弓网故障分析及防范与抢修措施》。本文根据实际情况，就弓网故障产生的原因进行分析，并就其预防措施进行探讨，制定合理的抢修措施，目的是减少弓网故障，以提高安全供电的可靠性。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薛豫中电气化铁路弓网故障的分析与预防中铁郑州勘察设计咨询院有限公司.2于小四电气化铁道接触网实用技术指南北京：中国铁道出版社，2009.3中华人民共和国铁道部.电气化铁路接触网故障抢修规则北京：中国铁道出版社，2009铁运【2009】39号2009，4.4李兆华李斌供配电线路技术手册北京：中国电力出版社，2008.5中华人民共和国铁道部.铁路工程施工安全技术规程（下册）.北京：中国铁道出版社六、进度计划设计环节日期1收集有关资料2011-12-82编写论文提纲2012-1-43编写论文2012-2-14修改论文2012-3-45打印、装订2012-3-6七、附注-3-摘要随着高铁时代的到来，弓网故障给铁路的安全运营带来了极大的影响，因此分析发生弓网故障的原因并提出相应的防范与抢修措施对铁路运输安全生产有着重要的意义。为满足铁路电力机车的提速要求，减少弓网故障对电网的损坏，研究开发弓网故障监控装置，保证提速机车安全、可靠远行已是当务之急。本文根据实际情况，就弓网故障产生的原因进行分析，并就其预防措施进行探讨，制定合理的抢修措施，目的是减少弓网故障，以提高安全供电的可靠性。关键词：弓网故障安全运营防范抢修-4-目录一、绪论…………………………………………………………………………………………5二、弓网关系……………………………………………………………………………………62.1弓网故障的产生……………………………………………………………………………62.2接触网………………………………………………………………………………………62.3受电弓的工作原理…………………………………………………………………………8三、弓网故障监控装置原理……………………………………………………………………103.1监控部分的主要功能………………………………………………………………………103.2机车的控制过程……………………………………………………………………………10四、弓网故障原因的分析………………………………………………………………………114.1弓网故障及其表现形式……………………………………………………………………114.2弓网故障的成因……………………………………………………………………………13五、弓网故障的防范措施………………………………………………………………………16六、弓网故障发生后的抢修工作………………………………………………………………176.1弓网故障的抢修措施………………………………………………………………………176.2抢修中应注意的安全事项…………………………………………………………………18七、小结…………………………………………………………………………………………20参考文献………………………………………………………………………………………21-5-一、绪论近年来我国电气化铁路迅速发展，而弓网故障已成为影响接触网安全运营的首要因素。根据多年来行车事故的统计，由于弓网运行状态不良发生的事故占有相当的比例。弓网故障是长期困扰电气化铁路的一个待解决的难题。它发生率高，中断供电和行车时间长，而且不易查找，不利防范，不便组织抢修，给铁路运输安全造成了严重影响，是电气化铁路面临的一个非常突出的问题。在电气化铁路中，电力机车是从接触网上取得电能并转化为机械能牵引列车运行。电力机车顶上的受电弓是电力机车的取流装置。电能的传输是靠运行中的机车受电弓不间断地同接触线做滑动接触来实现。受电弓升起工作时，弓头在受电弓弹簧作用下对接触线有70N±10N的压力。受电弓最大工作范围为1950MM，允许工作范围950MM（受电弓种类型号很多，最大工作范围、允许工作范围也不尽相同），因而要求接触线在受电弓允许工作范围内布置。电力机车运行时，要求受电弓在接触线下部与接触线平滑地摩擦取流，否则可能会发生弓网故障。弓网故障一般是指弓网间发生打弓、钻弓、剐弓。接触网是露天设置，没有备用，一旦发生故障，会影响整个列车运行，有甚者会打乱全区段运输秩序和计划，给安全生产带来严重损失，本文根据实际情况，就弓网故障产生的原因进行分析，并就其预防措施进行探讨，目的是减少弓网故障，以提高安全供电的可靠性。-6-二、弓网关系在电气化铁道中，接触网是指架设在轨道上方沿线向机车提供电能的电力传输网；受电弓是电力机车从接触网上获取电能的装置；而弓网是指由受电弓和接触网组成的一种供给电动列车电能的受流的供电系统的简称，该系统既是构成电气回路的电气设备，又是在运行中必须保持有一定接触力的机械装置。它们是列车运行中至关重要的一环，然而，这两者之间回因为材料、环境和时间的关系而发生变化。2.1弓网故障的产生弓网故障是接触网或受电弓状态不良，彼此产生的伤害而引起的故障。弓网故障的产生与接触网-受电弓、线路的结构、材质和技术状态、气象变化和环境因素等密切相关，弓网故障一般是指弓网间发生打弓、钻弓、剐弓。主要因素集中在接触网和受电弓两方面，而接触网则是矛盾的主要方面。2.2接触网2.2.1接触网的特点接触网是沿铁路上空架设的一条特殊形式的输电线路，是电气化铁道中的主要供电装置之一，其功用是通过它与受电弓的直接接触，而将电能传送给电力机车。接触网是一种露天设置，没有备用的户外供电装置，经常受冰、霜、风等恶劣气象条件的影响，一旦损坏将中断行车，给铁路运输带来巨大损失。因此，一个好的接触网应满足以下基本要求：1.接触网悬挂应弹性均匀、即悬挂点间的导线在受电弓抬升力的作用下，接触线的升高应尽量相等，且接触线在悬挂点间应无硬点存在。以保证受电弓的正常取流。2.接触线对轨面的高度应尽量相等，若受悬挂条件限制时，接触线高度变化应避免出现陡坡。3.接触网在受电弓压力及风力等作用下应有良好的稳定性，即电力机车运行取流时，接触线不发生剧烈的上、下振动。在风力作用下不发生过大的横向摆动。4.接触网的结构及零件应力求轻巧简单，做到标准化，以便检修和互换，缩短施工与运营维护时间。5.接触网应具有一定的抗腐蚀能力和耐磨性，以延长使用寿命。6.接触网的建设应注意节约有色金属及其它贵重材料，以降低造价。-7-2.2.2接触网的组成接触网的支柱与基础、支持装置和接触悬挂三部分组成。（一）支柱与基础由支柱、基础及下部附件组成。用于承受接触悬挂、支柱装置的负荷，并把接触悬挂固定在规定的位置上。（二）支持装置包括腕臂、拉杆（玉管）、定位装置、软横跨、硬横跨等。它的作用是支持悬挂，并把悬挂的负载传递给支柱与基础。（三）接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索和连接他们的零件。它的作用是将电能传输给电力机车。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。（四）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。（五）架设接触线应具备的条件（全补偿链形悬挂）1、承力索架设后，已按图纸规定位置安装好吊弦；2、承力索中心锚结按技术要求架设完毕；3、软横跨下部固定绳已安装好；4、锚柱已预装接触线补偿装置。图2.2.1接触线架设示意图-8-2.3受电弓的工作原理受电弓是机车的取流装置，其顶部的滑板在运行中与接触线相接触，滑板固定在托架上，并通过平衡杆、支架形成一个整体，达到取流的目的，受电弓的质量体现在：1)绝缘瓷瓶性能良好；2)受电弓滑板螺栓紧固，滑板无翘头且工作面良好；3)平衡杆各部连接紧固，且稳定性好。功能：电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。构造：受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。近年来多采用单臂弓（见图2.3.1）图2.3.1动作原理升弓：压缩空气经受电弓阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和集电头，受电弓均匀上升，并同接触网接触。降弓：传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。受流质量受电弓集电头和接触网间流通负荷电流的流畅程度。受流质量取决于受电弓和接触网之间的相互作用。为保证能流通一定的负荷电流，受电弓和接触网之间必须有-9-一定的接触压力。受电弓升弓系统施加于集电头，使之向上的垂直力为静态接触压力。接触网沿线各点的刚度不同，使接触导线在受到受电弓接触压力作用时产生不同程度的上升，从而使受电弓在机车运行中产生上下振动。因此，受电弓附加承受一个受其本身归算质量和接触网刚度所影响的上下交变的动态接触压力。在运行中气流对受电弓产生一个随速度增加而迅速增加的气动力，是接触压力增加。弓网接触压力能直观的反映受电弓滑板和接触线间的接触情况，它必须符合正态分布规律，在一定范围内波动。如果太小，会增加离线率；如果太大，会使滑板和接触线间产生较大的机械磨耗。为保证受电弓具有可靠的受流质量，应尽量减小受电弓的归算质量，增加接触悬挂的弹性均匀性。滑板的质量和机电性能对受流质量影响很大。上述三种作用力的合力，如果太小则受流质量不佳，如果太大则会增加接触导线和集电头接触板的磨损。为保证受电弓具有可靠的受流质量，应尽量减小受电弓的归算质量和集电头的质量，尤其是在高速运行的时候。采用橡胶元件阻尼装置可以减少框架和集电头的震动，抑制动态接触压力变化幅值。采用适当的框架结构形式可以提高受电弓的受流质量。集电头的性能对受流质量影响很大。作用在受电弓上风的气流受电弓受气候因素的影响和路轨起伏不平的影响，在运行时空气抬高力会达到受电弓正常抬高力的要求，甚至还超过它。作用在受电弓上风的气流主要有：（1）正常风速；（2）作用在受电弓上阵风引起的气流；（3）脉动风速；（4）路基风速和接触导线范围内风的气流；（5）作用在受电弓上横向气流。-10-三、弓网故障监控装置原理弓网故障监控装置的功能可分为记录和监控两部分，根据室内模拟试验，当弓网受流条件恶化时，会发生弓头弹簧达到上下限位情况，该装置具有记数记录功能，可用于弓网险性事故的定责。3.1监控部分的主要功能(1)记忆保持发生于瞬间并传递至低压侧的弓网故障信号。(2)将弓网故障信号转变为受电弓速降的控制动作，切除机车原有升弓控制电路。(3)将弓网故障信号传递至机车控制部分，切除主断路器、发出报警信号。(4)装置具有检测功能。3.2机车的控制过程(1)在正常情况下，司机升弓按钮开关闭合后，通过降弓保护继电器的常闭连锁使升弓电磁阀得电，受电弓升起并进入稳定工作状态。(2)受电弓得电升起，装置中延时电路得电经20～25秒后延时，继电器得电吸合串接于降弓保护继电器供电回路上的常开连锁闭合，则自动降弓系统开始进人对受电弓的监视保护状态，这时设计的20～25秒是为了避开升弓初期的弓网冲击，防止误动作。(3)当受电弓受到不正常冲击力作用时，自动降弓系统高压侧设备使升弓装置压力