電氣化鐵道接觸網(wǎng)常見事故分析與對策

【摘 要】接觸網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用有效地提高了當前電氣化鐵路的運輸效率和安全保障，電氣化鐵道以其低成本、高效率的特點促進了我國電氣化鐵道接觸網(wǎng)的建設(shè)步伐。本文根據(jù)我國電氣化鐵道接觸網(wǎng)的建設(shè)情況，闡述了電氣化鐵道運行的基本過程，分析了鐵路運營過程中接觸網(wǎng)電氣設(shè)備燒傷故障和機械磨損故障等常見問題，探討了防治電氣化鐵道接觸網(wǎng)發(fā)生故障的一些根本對策措施。

【關(guān)鍵詞】電氣化鐵道；接觸網(wǎng)；電氣燒傷；對策

隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到極大的提高，電氣化設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，在鐵路及城市軌道交通方面也正在進行大量的建設(shè)。電氣化接觸網(wǎng)在鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用主要是，通過在鐵路沿線布設(shè)輸電線路網(wǎng)絡(luò)，為電力機車提供供電保障，具有低能耗、蓄電能力強、運行效率高等優(yōu)點。然而，在鐵路實際運行狀況下，列車的供電系統(tǒng)是通過機身上方的牽引機車經(jīng)過變壓所降壓輸送到鐵道接觸網(wǎng)，也就是說電氣化接觸網(wǎng)設(shè)備是通過電和力的雙重作用來保證列車的運行。正是在這種作用力下，列車運行時的高速度與接觸網(wǎng)之間的摩擦阻力也隨著增大，相應(yīng)結(jié)合點的機械磨損和電氣設(shè)備的摩擦生熱現(xiàn)象就會很突出，從而形成機械故障和電氣設(shè)備燒傷故障，給電力機車的運行帶來重大安全隱患。

一、接觸網(wǎng)磨損形成的機械故障原因分析

電氣化鐵道接觸網(wǎng)不同于普通的街道供電系統(tǒng)，它是通過機電列車在運行過程中受電弓與電氣網(wǎng)絡(luò)滑行接觸，電力經(jīng)過車載變壓設(shè)備轉(zhuǎn)換成列車所需電壓。在這種滑行接觸過程中，電力機車受到電弓運行傳輸?shù)碾娏δ芰?，加上機車的震動，就會對接觸線產(chǎn)生一定的顛動抬升力，從而增加列車與電力運輸線之間的摩擦力。（1）接觸網(wǎng)受軌道施工指標的影響分析。電力列車運行過程中，受外界各種惡劣環(huán)境的影響較大，列車對接觸線產(chǎn)生的抬升力與列車軌道建設(shè)的精度、列車的彈性系數(shù)、列車與接觸網(wǎng)的摩擦力等因素密切相關(guān)。通過仔細分析電氣化鐵道接觸網(wǎng)的現(xiàn)場施工狀況可以看出，接觸網(wǎng)運行狀態(tài)受外界氣候、溫度、電氣性能指標和機械設(shè)備質(zhì)量等因素的影響，并且隨著外部環(huán)境呈動態(tài)變化趨勢。造成機械設(shè)備磨損的原因是多方面的，有來自施工方面的誤差，比如施工時的測量誤差，給機車配盤留下的空間不足。此外，施工人員的技術(shù)水平及標準執(zhí)行不嚴格，缺乏統(tǒng)一的參照尺度，往往根據(jù)自己的經(jīng)驗來判斷接觸網(wǎng)的斷點位置及長度，沒有進行詳細的量化，忽視了電力列車運行中的動態(tài)變化帶來的影響。在這種情況下，電力列車在運行過程中受到一定的顛簸，使得接觸網(wǎng)承受強大的電流沖擊力，給電力系統(tǒng)的供應(yīng)帶來短時間的超負荷運行。（2）接觸網(wǎng)受線路布設(shè)質(zhì)量的影響分析。高速運行的電力機車對接觸線鋪設(shè)的精度性要求相對比較嚴格，接觸線鋪設(shè)的質(zhì)量直接影響電力機車的供電保障，同時光滑順暢的接觸線布設(shè)也可減少列車與接觸網(wǎng)之間的摩擦力。接觸線的選擇應(yīng)根據(jù)列車的實際運行速度，考慮到電力最大傳播速度、接觸線的彈性系數(shù)、抵抗因摩擦產(chǎn)生的高溫等因素。

二、電氣設(shè)備燒傷故障原因分析

隨著交通運輸行業(yè)的激烈競爭，鐵路系統(tǒng)作為運輸行業(yè)的領(lǐng)頭羊，面臨著來自公路和民航系統(tǒng)的巨大壓力，鐵路系統(tǒng)要想獲取更多、更大的利潤率，就必須增加鐵路運行頻次，提高運輸效率。在這種情況下，與鐵路系統(tǒng)相匹配的相關(guān)設(shè)施也將承受超負荷運轉(zhuǎn)，久而久之就會造成接觸網(wǎng)系統(tǒng)的老化，造成接觸網(wǎng)局部電流增大，最終形成內(nèi)燃現(xiàn)象，燒傷相關(guān)接觸網(wǎng)設(shè)備，給鐵路的運行造成極大的隱患。（1）線路設(shè)計缺陷造成接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷。隨著電機列車的超負荷運轉(zhuǎn)，原有的線路設(shè)計承載能力已逐步不能適應(yīng)鐵路的運行要求，部分接觸線發(fā)生老化甚至表皮掉落現(xiàn)象。電氣化接觸網(wǎng)的布設(shè)目的是通過對鐵路沿線的承力索、架線隔離設(shè)備、接觸線進行連接，形成主導(dǎo)電路回路，為電力機車的運行提供電力保障。接觸網(wǎng)系統(tǒng)的中間部件脫落或損壞極容易造成線路的短路，進而燒傷接觸網(wǎng)設(shè)備。同樣地，因線路連接錯誤造成線路某一局部斷截面阻力增大，燒斷主電回路的一部分，也會影響電力機車的正常的運行。（2）電流的非正常變換造成接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷。在接觸網(wǎng)線路的設(shè)計或鋪設(shè)過程中，電氣設(shè)備之間的線路連接較多，這部分電路網(wǎng)之間很多直接與鐵路沿線的電氣設(shè)備相連，它們對整個供電線路起著至關(guān)重要的作用。因人為因素造成線路之間的錯誤連接，造成接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)中不應(yīng)通過電流的地方通過了部分電流，由于缺乏相應(yīng)的設(shè)計保護線路，這些電流經(jīng)過相應(yīng)的接觸設(shè)備，燒傷接觸網(wǎng)，破壞設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。（3）維修管理不及時造成接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷。一個電氣化鐵道設(shè)備往往是由很多精密的零部件組成，這些微小的部件是電力機車高速、有效運行的重要保障。這些小部件間接地承受了來自機車和外部惡劣環(huán)境的侵蝕，最容易發(fā)生設(shè)備損傷事故。然而，在對列車進行日常維修方面，由于沒有對其制定相應(yīng)的監(jiān)管措施，對機車的正常檢修只停留在外部檢測方面。這就容易導(dǎo)致這些部件在高溫、機車高速運行引起的震動等外部壓力外，產(chǎn)生阻熱效應(yīng)，導(dǎo)致線路分流燒傷部件。

三、電氣化鐵道接觸網(wǎng)發(fā)生故障的防治措施

接觸網(wǎng)為電力機車的正常運行提供了保障，是整個供電系統(tǒng)建設(shè)的核心部分；接觸網(wǎng)除受外界氣候、溫度的影響外，還受機車運行所產(chǎn)生的劇烈震動影響，接觸網(wǎng)的運行狀況時刻處于復(fù)雜的動態(tài)變化中。針對接觸網(wǎng)存在的這些實際問題，應(yīng)該采取以下幾方面的對策和方法：（1）改造接觸網(wǎng)的連接方式，降低工程損耗。接觸網(wǎng)的設(shè)計、施工、建設(shè)和運行應(yīng)從長遠發(fā)展的角度充分考慮，科學選取接觸網(wǎng)的使用材料，合理布設(shè)接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)折點、斷線點，可在試驗驗證的基礎(chǔ)上進行考察論證。在機車運行過程中，電聯(lián)線剪切作用力增大，加上外部溫差變化，極容易發(fā)生電聯(lián)線折斷現(xiàn)象。因此，在電聯(lián)線施工過程中，應(yīng)注重對機車運行時造成電聯(lián)線動態(tài)變化因素的考慮，施工時預(yù)留一定的裕度。（2）完善接觸網(wǎng)的保護方式，減少電流過熱。通過在接觸網(wǎng)容易發(fā)生故障的區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的觸區(qū)范圍，以防止電力機車運行時接觸線打折，產(chǎn)生電流過熱效應(yīng)。接觸網(wǎng)的接觸點數(shù)目直接影響著機車受電弓的電力傳輸效果，在接觸點位置布設(shè)接觸線線夾等零部件時，在機車高速運行狀態(tài)下，極易造成受電弓與接觸線之間的激烈碰撞，嚴重時可造成線路短路。具體可在一定的距離之內(nèi)不設(shè)置接觸線線夾等零件，以實現(xiàn)電力機車受電弓從兩個接觸線之間的平滑過渡。（3）改進機車設(shè)備，減小機械摩擦。除了加強鐵道施工工藝外，對機車設(shè)備進行改進、降低摩擦阻力也是降低接觸網(wǎng)發(fā)生故障的有效途徑。大量實驗數(shù)據(jù)表明，改變電力機車的受電模式可有效降低機械摩擦阻力，從而減少因摩擦產(chǎn)生的熱量值，降低不必要的損耗。（4）完善檢修制度，加強設(shè)備檢修。加強對鐵道沿線的主電回路隱患的現(xiàn)場排查，完善排查、檢修制度，及時發(fā)現(xiàn)機車線路中存在的線路連接問題、零部件的運行狀況等信息，并及時進行上報檢修。接觸網(wǎng)設(shè)備受外部干擾較大，應(yīng)注重對惡劣天氣下的排查頻率，以期發(fā)現(xiàn)因雨雪冷凍或炎熱天氣對接觸線產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，重點加強對各個接觸點、轉(zhuǎn)折點的線路排查。運用現(xiàn)代科技手段，購置相關(guān)精密檢測設(shè)備，重點加強對人工不易察覺的零部件損傷狀況進行檢測，提高檢測工作的可靠性程度。此外，定期對接觸網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵部位拆卸檢查，測定相關(guān)的參數(shù)，并對相關(guān)檢測數(shù)據(jù)進行對比分析，以便根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的針對性措施。

電氣化鐵道接觸網(wǎng)作為一種低能耗、低成本、高效率的運行方式給鐵路運輸行業(yè)帶來了質(zhì)的飛躍，推動了我國鐵路系統(tǒng)的建設(shè)步伐。本文通過對接觸網(wǎng)磨損形成的機械故障以及電氣設(shè)備燒傷故障的原因進行分析，分別從改造接觸網(wǎng)的連接方式、降低工程損耗，完善接觸網(wǎng)的保護方式、減少電流過熱，改進機車設(shè)備、減小機械摩擦，完善檢修制度、加強設(shè)備檢修等方面探討了防治電氣化鐵道接觸網(wǎng)發(fā)生故障的根本途徑和方法。

參 考 文 獻

[1]李孝明.電氣化鐵道既有線路改造時的接觸網(wǎng)施工[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息.2010（5）

[2]杜銀龍.降低接觸網(wǎng)線工程損耗研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息.2008（33）