机
电 工 程 技 术 第
４９卷 第１１期ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ＆ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ ４９ Ｎｏ １１
收稿日期：２０２０－０７－１６
ＤＯＩ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００９－９４９２ ２０２０ １１ ０８０
蔡莉 广州地铁八号线和广佛线弓网关系现状、成因及对策分析［Ｊ］ 机电工程技术，２０２０，４９（１１）：２５７－２５８ 广州地铁八号线和广佛线弓网关系现状、成因及对策分析
蔡 莉
（广州地铁运营事业总部，广州
５１０３１０）摘要：广州地铁八号线从开通运营至今，弓网关系恶劣，一直存在着碳滑板磨耗不均匀、碳滑板磨耗率大、碳滑板拉弧打火等问题。广佛线运营至今，弓网关系良好，无上述问题。对两条线路的弓网关系现状进行对比分析，从受电弓、接触网、列车运行状态等方面分析弓网关系差异的原因，进而对既有线路的运营提出优化对策，同时也为新线接触网设计、新车受电弓选型提供参考。关键词：地铁车辆；受电弓；弓网关系 中图分类号：Ｕ２３１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－９４９２（
２０２０）１１－０２５７－０２ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＣｕｒｒｅｎｔＳｉｔｕａｔｉｏｎ，
ＣａｕｓｅｓａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ
ｏｆｔｈｅＰａｎｔｏｇｒａｐｈ－ｃａｔｅｎａｒｙＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＧｕａｎｇｚｈｏｕＭｅｔｒｏＬｉｎｅ８ａｎｄＧｕａｎｇｆｏＬｉｎｅ
ＣａｉＬｉ
（ＯｐｅｒａｔｉｏｎＤｉｖｉｓｉｏｎ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭｅｔｒｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０３１０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：
ＳｉｎｃｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＧｕａｎｇｚｈｏｕｍｅｔｒｏｌｉｎｅ８，
ｔｈｅｐａｎｔｏｇｒａｐｈ－ｃａｔｅｎａｒｙｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｉｓｂａｄ，ｓｕｃｈａｓａｂｎｏｒｍａｌｗｅａｒｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｉｐｓ，
ｈｉｇｈｗｅａｒｒａｔｅｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｉｐｓａｎｄａｒｃｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｉｐｓ．Ｔｈｅｐａｎｔｏｇｒａｐｈ－ｃａｔｅｎａｒｙｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆＧｕａｎｇｆｏｌｉｎｅｉｓｇｏｏｄ．Ａｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｎｔｏｇｒａｐｈ－ｃａｔｅｎａｒｙｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｌｉｎｅｓｗａｓｍａｄｅ，
牧草割草机
ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｐａｎｔｏｇｒａｐｈ，
ｃａｔｅｎａｒｙａｎｄｔｒａｉｎｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｔｕｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄｓｏｍｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｌｉｎｅｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，
ｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｗａｓａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃａｔｅｎａｒｙａｎｄｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｐａｎｔｏｇｒａｐｈｆｏｒｎｅｗｃａｒｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｒｏｖｅｈｉｃｌｅ；ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ；
ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ－ｃａｔｅｎａｒｙｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
０
引言
广州地铁八号线Ａ２型车使用Ｓｔｅｍｍａｎ品牌
Ｆｂ７００ ５８型受电弓，Ａ５型
车使用株洲电气分公司生产的ＴＳＧ１８Ｄ型受电弓。广佛线Ｂ３型车使用Ｓｃｈｕｎｋ品牌的ＳＢＦ９２０型受电弓。八号线、广佛线地下区段全部线路采用刚性架空接触网，车辆段采用柔性架空接触网。从开通运营至今，八号线弓网关系恶劣，一直存在着碳滑板磨耗不均匀、碳滑板磨耗率大、碳滑板拉弧打火等问题。广佛线运营至今，弓网关系良好。弓网关系恶劣增加了运营风险，同时也使人力、物力成本上升，本文从受电弓、接触网、列车运行状态等方面分析两条线路弓网关系差异较大的原因。
１
弓网关系现状智能药盒
由于八号线２０１９年
新开延长线，部分影响弓网关系的条件不统一，不便于对比分析，因此本文弓网关系统计的时间段
为２０１６－２０１８年，八号线、广佛线弓网关系现状如表１所
示。表１ 八号线广佛线弓网关系现状线路磨耗率／（１０－４
ｍｍ·ｋｍ－１
）
磨耗形状燃弧
现象八号线Ａ２型
车２ ８８不均匀，存在磨耗凹槽有八号线Ａ５型车２ ４１不均匀，存在磨耗凹槽有广佛线Ｂ３型车０ ０９均匀，无磨耗凹槽无
２
成因分析
广佛线Ｂ３型车碳滑板磨耗远小于八号线，造成该差异的
原因主要为受电弓结构、接触网布置情况、接触线面积、列车运用情况。针对八号线与广佛线弓网关系的差异，从下面几个方面进行比较分析。
２ １ 受电弓结构３种车型的受电弓均采用类似的四杆结构，对比情况如表２所
示。表２ 八号线和广佛线受电弓结构对比
对比项目Ａ２车受电弓（八号线）Ａ５车受电弓（八号线）Ｂ３车受电弓（广佛线）
弓头质量／ｋｇ约１３ ５约１７ ５２２上臂杆设计均匀杆阶梯型阶梯型碳滑板联动形式四根联动两根联动两根联动弓头减震金属减振橡胶关节缓冲叶片弹簧减振
２ １ １
受电弓归算质量
受电弓归算质量越小，受流质量越好［１
］。弓头在整个受
电弓归算质量中的贡献值等于弓头质量，而影响受电弓框架归算质量的主要部件是上臂杆，它在整个归算质量中所占份额接近８０％［２－３
］。
·７５２·
（下转第２６１页
）已有学者得出研究结论：当弓头质量在１０～３０ｋｇ范围内时，弓头质量每增加１０ｋｇ，接触力均方根值增加２～３Ｎ［４
］。八号线、广佛线运行速度最高不超过８０ｋｍ／ｈ，当受电弓接触力相同的情况下，上臂杆设计差异可以弥补一定弓头质量的差异［５
］。所以Ａ５、Ｂ３车弓头质量虽大于Ａ２车的，但不足以造成碳滑板磨耗明显不同。２ １ ２ 碳
滑板联动方式Ａ２型车受电弓的碳滑板为４根联动，即４条碳滑板必须同时进行转动，Ａ５、Ｂ３型受电弓为２根联动，即４条碳滑板可以每２条
各自转动。４根联动结构不能保证在碳滑板磨耗不均时４根碳滑板都能与接触网同时接触，因此２根联动的弓结构弓网保持性良好，有利于弓网关系。根据理论分析，Ａ２型车的碳滑板磨耗率应比Ａ５、Ｂ３车的大，且磨耗均匀性较差，这也和实际情况基本相符。
２ １ ３ 弓头减震装置Ａ２型车采用金属只能缓和弓头的垂向冲击，而Ａ５
型车使用的橡胶弹性元件和Ｂ３型车使用的叶片弹簧可有效减少弓头垂向、横向、纵向的冲击，因此Ａ５型车、Ｂ３型车的受电弓跟随性优于Ａ２车，因此Ａ５、Ｂ３型车的受电弓燃弧率低于Ａ２型车。２ １ ４ 受电弓减震装置Ｂ３型车受电弓在上支架、下支架之间安装了一个液压减
震器，如图１所示，用于衰减列车正线运行时由于线路不平整等因素造成的车体振荡，保证弓网之间良好接触特性。这也是广佛线弓网关系良好的原因之一。
图
１ Ｂ３
型车受电弓液压减振器
２ ２
接触网拉出值布置
拉出值布置不合理将导致碳滑板磨耗不均匀，出现“凹
坑”，从而缩短碳滑板使用寿命［６
］。另外，碳滑板磨耗出现
“凹坑”后，碳滑板表面无法平滑过渡，引起弓网接触不顺
畅，从而导致弓网离线、打火，进一步恶化弓网关系［７
］。八号线接触网“半个正弦波”布置方式占全线的７３％，其
余位置为正弦波布置方式，广佛线接触网全线采用正弦波布置方式。通过对八号线弓网平台接触网拉出值检测数据分析，上、下行接触网拉出值布置不合理，部分拉出值出现频率高的位置将导致碳滑板磨耗过大，这与碳滑板实际磨耗形状基本一致，如图２所
示。由此可知八号线接触网布置不合理是导致弓网关系恶劣的原因。
图２ 八号线上、下行拉出值分布与碳滑板磨耗形状对比手机linux操作系统
２ ３
接触线截面积
八号线、广佛线接触线按截面积大小分别为１２０ｍｍ２
和
１５０ｍｍ２实时视频
。两种接触线的截面如图３所
示。
（ａ）八号线 （ｂ）广佛线图３ 八号线、广佛线接触线截面图
八号线使用的１２０ｍｍ２
接
触线，其燕尾槽以下部分为直径１３ ２ｍｍ的半圆，广佛线使用的１５０ｍｍ２
接触线与碳滑板接触部分为椭圆，因此增加了弓线间的接触面积。同样大的接触压力下，八号线弓线间的机械磨耗量较广佛线的大，且列车取流时，由于八号线弓线接触截流面积小，更易引起拉弧打火现象。从实际运行情况来看，１５０ｍｍ２
接触线有利于弓网关系的改善。２ ４ 受电弓受流情况碳滑板与接触线的磨损主要体现在机械磨损和电磨损，
其中电磨损占整个磨损的７０％以上［８
］。不同的车型碳滑板电
流负荷的不同也导致碳滑板电磨耗的不同。广佛线车辆为４节动车编组，八号线列车为６节４动２拖编组，日常载重及日均客流量明显比八号线小，需要的牵引功耗相对较低。
３种车型的单个受电弓受流大小对比如表３所示，可知八号线Ａ２、Ａ５车受电弓受流大于广佛线Ｂ３型车，因此八号线碳滑板的电磨耗量大。除此之外，广佛线Ｂ３型车碳滑板宽度（６０ｍｍ）大于八号线碳滑板宽度（３５ｍｍ），在同样载流的情况下，八号线的碳滑板磨耗量将高于广佛线。
表３ Ａ２、Ａ５、Ｂ３型车受电弓受流比较比较项Ａ２型车受电弓Ａ５型车受电弓Ｂ３型车受电弓实际最大电流／Ａ约１５００约１６００约５００额定电流／Ａ１４００１０５０１５００
２ ５
列车平稳性列车运行时受垂向、横向、纵向冲击，由车体传递至受电弓，若列车平稳性差，也可能导致受电弓与接触线接触不
稳定，弓网关系恶化。对比２０１９年八号线、广佛线平稳性测试的结果，广佛线
Ｂ３型车在上下行各区间的平稳指标普遍小·８５２·
２０２０
年
１１月
机电工程技术
第
４９卷 第１１期
３
应力测试技术在游乐设施应用中的挑战
随着游乐设施行业的发展，各种电磁转换装置已经越来
钢格板压焊机越多的应用，尤其是滑行车类。为了使车体减速平稳，提高乘坐体验，本文中所提到的涡流制动器已经广泛应用于各类滑行车，不仅是国外厂商，很多大的国内生产商也开始使用。在本文中通过导线的合理摆放消除了电磁干扰对试验结果的
影响。但近来国外过山车制造厂商（如
Ｍａｃｋ、Ｉｎｔａｍｉｎ、Ｂ＆Ｍ等）生产的电磁弹射式过山车，使用大功率直线电机，工作电压
手动刨冰机
６９０Ｖ，最高瞬时电流１８００Ａ，它能在３ｓ内将车体从０加速到１００ｋｍ／ｈ。因为能量更大，所以带来的电磁干扰要比涡流制动装置大得多。而且国内几家大的公司，近期也在积极探索与国际先进的直线电机（ＬＳＭ）公司合作，开发电磁弹射式过山车。可以预期，在未来几年内将会有大量国产的弹射式过山车投入市场。这就对应力检测方法的抗干扰性能提出了更高的要求。４
结束语
除了本文主要提到的重新布置导线的方法以外，传统的抗干扰方法主要有滤波、屏蔽、接地等３大类。针对目前采用的电阻应变片电测法，可以在数据处理软件中，增加低通滤波器来降低突变磁场对测试结果的干扰；同时也可以对离干扰源较近位置的测点增加屏蔽层或采用双绞线来从源头上降低干扰。光纤光栅法和光弹性法是利用光学原理来进行应力测试，
这种方法可以从原理上杜绝电磁干扰，这也是本行业未来的
研究方向。参考文献：［１］郑俊，赵红旺，朵兴茂．应力应变测试方法综述［Ｊ］．汽车科技，２００９（１）：５－８．［２］王伟雄．应力测试技术在状态测试与评估中的应用
［Ｊ］．中国特种设备安全
，２０１２（１）：９－１１．［３］裴艳阳．应变电测技术应用在材料应力测试中的实例
［Ｊ］．大众科技
，２００８（１０）：３４－３８．［４］刘晗．应变电测技术在状态测试与评估中的应用研究
［Ｊ］．宝钢技术，２００４（３）：５１－５５．［５］郭雷宇．电子仪器仪表受到电磁干扰处理方法略谈
［Ｊ］．山东工业技术
，２０１８（２４）：１３５．［６］邹朝忠．电子仪器仪表中电磁干扰的抑制方法探讨
［Ｊ］．工程技术，２０１６（４２）：２６２．［７］董雅顺．电子仪器仪表中电磁干扰的抑制方法［Ｊ］．数
字技术与应用，２０１３（８）：２１６．［８］陈庭友．电子仪器仪表抗电磁干扰措施探究［Ｊ］．工程技术
，２０１６（４２）：２６５．作者简介：牛宇峰（１９６９－），男，山西太原人，大学本科，高级工程师，研究领域为特种设备检验技术和事故技术调查，已发表论文６篇
。（编辑：王智圣
）
（上接第２５８页
）于八号线Ａ２、Ａ５型
车的，３种车型的平稳性情况也与碳滑板实际磨耗情况、弓网关系表现一致，如表４所
示。表４ Ａ２、Ａ５、Ｂ３型车平稳性指标比较平稳性指标八号线Ａ２型车八号线Ａ５型车广佛线Ｂ３型
车横向平稳性指标２ １１
１ ９２１ ８４垂向平稳性指标１ ８９１ ７８１ ７６
３
结束语
通过对八号线、广佛线弓网关系的现状对比和原因分析，可以得出广佛线弓网关系良好的原因主要有受电弓结构设计合理、接触网拉出值布置合理、接触线截面积大、受电弓受流小、列车平稳性好。为改善八号线弓网关系，后续可参考以下几点进行弓网关系优化：（１）日常检修时注重受电弓拉力值
的测量与调整，严格使用拉力测量工装进行日常拉力测量，降低受电弓离线率；（２）受电弓日常检修注重弓头减振元件的检查，制定变形、破损的更换标准，对超标件及时更换；（３）注重优化轮轨关系，合理安排镟轮修正轮对尺寸，日常检修注重转向架、轮对、一系簧、二系簧的检查；（４）对接触线拉出值进行优化调整、接触线换型。新线建设时要求充分考虑接触网拉出值对弓网关系的影响；
新车受电弓选型时要求考虑受电弓设计对弓网关系的影响。
参考文献：［１］梅桂明．受电弓—接触网系统动力学研究［Ｄ］．成
都：西南交通大学，２０１１．
［２］李丰良．ＴＳＧ＿３受电弓的归算质量［Ｊ］．铁道学报，１９９８
（２）：５５－５８．［３］于淑君，杨俭，方宇，等．城市轨道交通车辆受电弓等效质量分析研究［Ｊ］．城市轨道交通研究，２０１０（２）：３９．［４］梅桂明，张卫华．刚性悬挂接触网动力学研究［Ｊ］．铁道学报，２００３，２５（２）：２４－２９．［５］傅骏．广州地铁２号线车辆国产与进口受电弓设计对比分析［Ｊ］．机车电传动，２０１２（３）：６２－７４．［６］黄冬亮．城市轨道交通架空刚性接触网平面布置优化方案
浅谈［Ｊ］．铁道勘测与设计，２０１０（４）：２７－３０．［７］蒋灵君．刚性接触网线路车辆碳滑板异常磨耗分析［Ｊ］．现
代城市轨道交通
，２０１１（３）：４３－４５．［８］郭凤仪．不同载流条件下滑动电接触特性［Ｊ］．电工技术学报，２００９（１２）：１８－２３．作者简介：蔡莉（１９９０－），女，江西赣州人，硕士研究生，工程师，研究领域为城市轨道交通机车车辆，已发表论文２篇。（编辑：王智圣）
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牛宇峰：电磁干扰对电阻应变应力测试的影响研究
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