南京地铁宁和线弓网异常磨耗研究
- 2026-03-29 11:02:09
2026年第3期总第771期
桂 武
南京地铁运营有限责任公司
摘 要：
南京地铁宁和线于2025年2月出现弓网异常磨耗现象，从车辆、接触网两个专业出发，系统分析了异常磨耗的发现、普查、演变过程和防治策略。研究表明，诱发弓网异常磨耗的主因是冬季低温低湿环境，通过实施“常态化打磨、数据预警、跨专业协同和冬季应对预案”等防治策略，碳滑板磨耗率从峰值22.91 mm/万km降至0.4 mm/万km，有效解决了弓网异常磨耗问题。该研究为城市轨道交通的弓网异常磨耗问题提供了防治措施和实践经验。
关键词：
地铁；碳滑板；异常磨耗；接触网；防治策略
▲ 中图分类号：U225.6
0 引言
南京地铁宁和线正线全长约37 km，共19座车站，其中地下站10座、高架站9座。地下段长约14 km，采用刚性接触网，高架段长约23 km，基地内和高架段采用柔性接触网。电客车受电弓为崇德SBL92型气弓，采用崇德SK1204型浸金属碳滑板。南京地铁宁和线于2025年2月发生弓网异常磨耗问题，接触网专业和车辆专业通过对接触网、电客车受电弓、碳滑板等设备进行联合检查，主要采取了接触线打磨换线、碳滑板打磨更换等措施，切实降低了宁和线碳滑板磨耗速率，保障了线路的安全运营。
国内外众多学者研究了碳滑板材质、环境温度、湿度、弓网压力等因素对弓网异常磨耗的影响。曹宁[1]研究了接触线毛刺、载荷电流等因素对弓网异常磨耗的影响，并优化了接触线打磨和碳滑板检查更换周期，有效消除了弓网异常磨耗现象。吴铁辉等[2]研究得出影响弓网异常磨耗的主因是冬季隧道内湿度。翁力力[3]得出新线开通，碳滑板与接触网有磨合期，加上冬季低温低湿环境会破坏弓网之间的接触，从而产生弓网异常磨耗。王红艳[4]从弓网压力、碳滑板材质、接触网拉出值斜率等方面分析了碳滑板异常磨耗的原因，并给出了解决异常磨耗的有效应对措施。
1 异常磨耗概况
1.1 问题发现
宁和线车辆专业在2025年2月4日进行日常受电弓检查时，发现单列车碳滑板有明显沟状异常磨耗。随即对所有电客车受电弓状态进行检查，发现沟状异常磨耗现象普遍存在，表明发生了线路级、系统性的弓网关系问题。结合国内外同行经验，此问题是典型的“车—网”耦合问题，公司立即组织车辆专业与接触网专业对全线碳滑板和接触线进行全面普查。
1.2 碳滑板检查情况
车辆专业在2月4日至3月15日共检查受电弓187列次，打磨碳滑板616根，更换碳滑板132根，其间碳滑板日平均磨耗率约8.3 mm/万km，宁和线碳滑板日平均磨耗率如图1所示。可以看出日平均磨耗率在2月11日达到峰值22.91 mm/万km后迅速下降，从2月15日到2月20日又再次增大，从2月26日开始逐步降至正常水平，3月15日后磨耗率稳定在0.4 mm/万km左右，异常磨耗消失。
持续跟踪碳滑板磨耗形态的变化，本次异常磨耗过程可划分为五个阶段，如表1所示。
查看车顶随车受电弓监控视频，发现受电弓在正线存在打火现象，主要发生在地下站刚性接触网区域，高架站柔性接触网区域打火现象较少。弓网打火、拉弧现象在电客车高速运营时和出站提速区时段较为明显。本次宁和线受电弓打火现象与南京地铁机场线情况相似[1]。
1.3 接触网检查情况
接触网专业对宁和线的接触网进行了三轮详细排查，各区段接触线异常情况统计如表2所示，可见在地下站刚性接触网区段异常磨耗最为严重，发现主要问题如下：
1）汇流排划痕：共发现72处划痕，长度在1～20 m，位于面朝南京南站左侧拉出值220～250 mm处，为碳滑板凸台造成。
2）接触线异常磨耗：共发现98处异常磨耗，最大磨耗宽度12.5 mm，平均磨耗宽度7.75 mm。约80%的异常磨耗点位于面朝南京南站左侧拉出值200～250 mm处。数据分析约90%集中在出站后100～300 m的列车第二次、第三次加速区段，该时段电流峰值在3 100～3 400 A，峰值时长在2～10 s。
3）接触线表面状态：发现异常磨耗锚段的接触线下底面较为粗糙，边缘有偏磨、棱角、毛刺、拉丝情况。
2 综合治理措施与实践
基于行业专家经验和普查结果，车辆专业与接触网专业协同制定综合治理措施如下。
2.1 车辆专业应对措施
1）全面普查与动态调整检查周期：普查所有电客车碳滑板厚度，提高检查频率，从常规缩短至4天一轮，并根据磨耗速率实时动态调整。
2）提高碳滑板更换标准与精准测量：将碳滑板更换标准从23 mm提升至26 mm，增加安全冗余。采用游标卡尺与碳滑板智能检测仪相结合方式，精准定位磨耗最低点。
3）受电弓状态精细检查：加强羊角、弓头弹片、弓头平衡杆、卡箍、减震器等关键部件的检查。
4）碳滑板表面优化工艺：一是降坡打磨，对碳滑板表面的凸台、沟槽进行平滑过渡打磨，消除表面局部硬点；二是倒角打磨，使用带式砂光机对碳滑板工作面和两个垂直面打磨形成2 mm倒角，改善弓网配合状态。
2.2 接触网专业应对措施
1）汇流排处理：对汇流排划痕做标记和打磨处理，并跟踪观察其变化。
2）接触线打磨：采用角磨机、电动打磨小车、砂纸等工具，对异常磨耗的接触线进行精细化打磨。
3）接触线更换：对磨耗过大导致不满足要求的接触线及时更换。
3 原因分析与机理探究
综合车辆专业与接触网专业的检查数据，对宁和线本次弓网异常磨耗的原因进行分析。
1）初始诱因：初始异常磨耗位置约在面向出库端左侧离碳滑板中心点240 mm处，结合接触网专业刚性接触线磨损情况，分析异常磨耗点在宁和线地下段刚性接触网左侧拉出值位置，且超出了柔性接触网限界。2025年2月正值寒冷冬季，低温低湿环境可能加剧碳滑板和接触线材料的硬脆性，增大了弓网接触面的摩擦系数[5]。弓网磨耗加剧，局部碳晶层被破坏，造成左侧拉出值位置产生初始的沟状磨耗。
2）恶性循环形成：初始的沟状磨耗使碳滑板过渡不平顺，在电客车高速通过时，受电弓会在此处抬升、跌落，产生弓网离线，从而引起拉弧、打火，碳滑板边缘会因打火产生缺口，接触线表面会因此产生毛刺、燃弧。接触线的磨损又会加剧对碳滑板的损伤，形成一个恶性循环。
3）问题扩散：随着运营的持续，受损的接触线会对通过的碳滑板造成损伤，弓网异常磨耗会扩散至全线接触网，所有电客车的碳滑板均产生异常磨耗，磨耗率会异常升高。
4）次生灾害：异常磨耗情况下，受电弓在高速行驶时会高频振动，从而使卡箍、弓头弹片等部件长期处于交变应力下，最终达到疲劳极限而断裂。
4 经验总结与长效防治策略
宁和线本次弓网异常磨耗问题的处理，为地铁运营维护提供了经验，并总结出以下长效防治策略：
1）常态化打磨碳滑板：对碳滑板凸台进行降坡打磨，对碳滑板边缘进行倒角打磨。
2）构建数据预警系统：跟踪碳滑板磨耗数据，优化碳滑板磨耗数据表，设置磨耗率报警阈值，做到快速响应和早期预警。
3）制定冬季应对预案：在入冬前对受电弓和接触网进行全面检查和预防性维护，储备充足的碳滑板、卡箍、弓头弹片等易损易坏件。
4）加强跨专业协同机制：弓网异常磨耗问题是典型的“车—网”耦合问题，应加强车辆专业与接触网专业沟通，发现弓网异常磨耗及时处置并告知。
5）关注关键部件疲劳寿命：在异常磨耗事件后，需将受电弓的金属零部件（如羊角、弓头弹片、卡箍等）列为重点检查项，可进行预防性更换，排除安全隐患，防止金属疲劳断裂导致安全事故发生。
5 总结及展望
本文通过对南京地铁宁和线弓网异常磨耗事件的案例研究，得出以下结论：
1）宁和线本次弓网异常磨耗问题，是冬季低温低湿环境诱发了碳滑板初始沟状磨耗，并通过“沟槽—弓网离线—电弧—进一步损伤”的恶性循环，逐步扩散至全线电客车和接触网。
2）弓网异常磨耗是典型的“车—网”耦合问题，需加强车辆专业及接触网专业的跨专业协同机制，方可建立南京地铁宁和线良好的弓网关系。
3）宁和线通过实施“常态化打磨、数据预警、跨专业协同和冬季应对预案”的措施，使碳滑板磨耗率从峰值22.91 mm/万km降至0.4 mm/万km，可有效解决弓网异常磨耗问题，具有重要的推广价值。
未来，应进一步聚焦新材料应用、智能预警系统、弓网在线监测技术等领域，通过推进技术创新应用等措施，构建更加安全、可靠的弓网维护体系。
END
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参考文献
[1] 曹宁.南京地铁机场线电客车碳滑板异常磨耗研究[J].机电信息，2025（5）：62-65.
[2] 吴铁辉，徐文治，秦得才，等.天津地铁6号线弓网异常磨耗问题研究[J].现代城市轨道交通，2024（3）：50-56.
[3] 翁力力.杭州地铁5号线弓网异常磨耗原因与解决[J].人民公交，2025（12）：125-127.
[4] 王红艳.北京地铁6号线西延线受电弓碳滑板异常磨耗原因及其解决方法[J].城市轨道交通研究，2023，26（6）：44-49.
[5] 王亮，牛秀蓉，罗敏.洛阳地铁1号线列车受电弓碳滑板异常磨耗分析与改进研究[J].城市轨道交通研究，2024，27（6）：286-290.
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