关节式电分相烧伤（车网接口·电气/分相）

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故障复盘 · 已脱敏　—　本案例已隐去单位、人名与具体里程

事件概况

某年夏秋之交某干线电气化铁路分相区段（已脱敏，下同）发生关节式电分相接触线烧伤事件。该分相为典型的七跨或九跨关节式电分相，两端供电臂相位不同、列车通过时依靠受电弓短时滑过中性段实现相位切换。事件当天多列电力机车按正常速度通过该分相，其中一列过后地面巡检人员发现分相中性段接触线工作面出现明显烧伤痕迹：接触线局部有银白色烧蚀带与熔融下凹的浅坑，伴附铜绿色氧化副产物；C2 接触网安全巡检装置图像随即复核确认烧伤区域集中于中性段入口与出口的几个跨距内锚段关节转换柱附近。事件未发展成断线，但烧伤处接触线工作面粗糙度已显著增加，后续通过弓次存在连续硬点风险。属典型的电气·分相类车网接口故障——受电弓过关节式分相时的暂态工况与接触线条件共同作用导致的烧伤。

经过与处置

  • 巡检发现：地面巡视人员按周期巡检发现分相中性段接触线工作面异常烧伤，同步通过图像智能识别预警；
  • 封锁通车：立即提报调度对该分相所在供电臂实施降弓通过临时管控，避免后续通过加剧烧蚀；
  • 天窗检查：申请天窗维修进入分相区段，对烧伤跨距接触线与承力索、转换柱处绝缘子、电连接进行逐件检查；
  • 磨耗评估：测量烧伤处接触线直径与残余磨耗，与同区段正常段对照，确认是否超出线索烧损管理限值；
  • 打磨与处置：对浅层烧伤工作面打磨顺坡消除毛刺；深度烧伤处按更换标准列入大修换线计划；
  • 车侧复核：调取最近通过分相的电力机车车顶受电弓视频、弓网监测记录，核查是否存在带电闯分相、速度异常或受电弓异常；
  • 跟踪验证：整治后恢复常速通车，连续跟踪 C2 图像与 C1 燃弧率数据，验证无异常后销号。

原因分析

关节式电分相烧伤的车网暂态与接触线烧蚀机理示意
关节式电分相烧伤的车网暂态与接触线烧蚀机理示意

直接原因：关节式电分相的工作原理是受电弓同时短接相邻两供电臂的接触线一小段时间，利用中性段无电的间隙完成相位切换。理想工况下，列车通过分相时应当先断主断路器、降弓滑过中性段、再合主断路器；但工程实践中存在多种偏离理想工况的情况：（1）列车带电闯分相，即主断路器未断开直接通过分相，受电弓短接两相的瞬间出现巨大环流；（2）列车惰行通过但速度过低，受电弓在中性段滞留时间过长，绝缘子与中性段接触线之间出现多次击穿；（3）受电弓动态抬升不足，弓网接触压力过低，弓网分离瞬间拉出电弧；（4）受电弓碳滑板局部缺损后接触面减小，等效接触电阻 Rc{\displaystyle R_{c}} 增大，分流电流集中烧蚀接触线。弓网分离瞬间的电弧能量与电弧电压、燃弧时间相关：

Earc=∫0tarcuarc(t)⋅i(t)dt{\displaystyle E_{arc}=\int _{0}^{t_{arc}}u_{arc}(t)\cdot i(t)\,dt}

电弧高温下接触线表面瞬时熔化并在表面张力作用下形成熔池，熔池被后续弓次碾压展平形成光亮烧蚀带，深度烧蚀处则形成下凹熔坑。

间接原因：一是该分相所在区段为长大上坡紧接曲线，列车通过分相时实际速度往往低于设计速度，速度低导致中性段滞留时间偏长；二是分相两端供电臂存在一定程度的电压相位偏差，理论上分相中性段必须严格无电，但实际运行中由于上下行供电臂电磁耦合以及合闸涌流暂态影响，中性段在某些暂态瞬间存在残余电压；三是分相区段接触线与转换柱处绝缘子布置空间紧凑，空气间隙裕度小，潮湿或污染环境下绝缘强度下降易击穿；四是受电弓碳滑板运行时间过长未及时更换，接触面局部磨耗不均匀，局部电阻偏大导致分流电流集中；五是车侧C5 受电弓运行状态监测装置数据未与地面 C2 巡检数据联动分析，烧伤前可能已存在多次带电闯分相的迹象未被地面捕获。

管理原因：分相区段作为车网接口关键节点未单独建立"烧伤黑名单"，同一分相多次出现类似烧伤时未触发工程性改造评估；车地数据联动机制不健全，C5 车载监测数据未及时反馈至地面供电段；分相通过速度未纳入 LKJ 或 ATP 的强制性卡控，存在违规惰行通过情况；分相绝缘子的清扫周期与状态评估未差异化对待，关键分相未列入加密清扫名单。

整改措施

技术整改：

  • 对烧伤接触线按磨耗评估结果处理：浅层烧伤打磨顺坡，深度烧伤处列入换线计划并优先安排施工；
  • 对分相区段转换柱绝缘子与电连接状态全面检查，更换表面烧蚀或釉层剥落的绝缘子；
  • 在分相入口前适当距离设置接触线防烧护套，降低烧蚀对接触线本体的损伤；
  • 利用 C2 图像与 C5 车侧监测数据联动分析，对通过分相的机车弓次建立档案，异常弓次及时扣车检查受电弓。

管理整改：

  • 建立分相区段烧伤台账，对同一分相出现多次烧伤的列入"重点分相"实施工程性改造评估；
  • 与电务、机务部门建立分相通过数据联动机制，C5 数据中"带电闯分相""速度异常""弓次异常"等事件定期推送至供电段研判；
  • 推动分相通过速度纳入 LKJ/ATP 卡控，对长大坡道分相设置合理的最低惰行速度限制；
  • 关键分相绝缘子纳入加密清扫名单，潮湿季节加密清扫周期并记录状态；
  • 制定分相烧伤应急预案，明确发现烧伤后的临时管控、降弓通过与天窗检修流程。

经验教训与相关条目

本案例的核心教训有四：其一，分相是车网接口的"最敏感的几米"，任何车侧异常或地面参数偏离设计都会在分相集中爆发——烧伤是分相健康状态的"指示器"，单次烧伤必须当事故查，不能当作偶发事件处理；其二，车地数据割裂是分相管理的最大盲区，C5 受电弓监测数据与 C2 巡检数据必须打通才能还原烧伤全过程；其三，受电弓碳滑板状态直接影响分相通过的电弧行为，滑板寿命管理与分相烧伤统计应当联动考核；其四，分相工程性改造评估应以"同点位重复事件"为触发条件而非以"是否断线"为前提，分相治理应当走在烧伤演变成断线之前。

参考资料
  • [1] TB/T 3199.1-2018《电气化铁路接触网用绝缘子 第1部分：棒形瓷绝缘子》
  • [2] TB/T 3199.2-2018《电气化铁路接触网用绝缘子 第2部分：棒形复合绝缘子》
  • [3] TB 10621-2014《高速铁路设计规范》
  • [4] EN 50317:2012 Railway applications — Current collection systems — Requirements for and validation of measurements of the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line
  • [5] 接触网运行维修规则（现行有效版本）
  • [6] Overhead line（Wikipedia, 访问日期 2026-08-24） —— 关节式电分相（neutral section / phase break）作为接触网分相装置的国际通用定义；含分相通过速度限制与烧伤机理背景；适用条款：§ Neutral sections。
检索自“https://www.itswe.com/index.php?title=cases/f-2026-038&oldid=8169”