高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)供電故障問題研究

李朝陽(yáng)

高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)供電故障問題研究

李朝陽(yáng)

通過對(duì)2013年高速鐵路供電故障的統(tǒng)計(jì)分析和高速鐵路供電接觸網(wǎng)故障典型案例的剖析，提出了供電系統(tǒng)有效防范安全風(fēng)險(xiǎn)，大力提升高速鐵路供電養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)可靠性的建議。

高鐵供電；故障；對(duì)策

0 引言

隨著高速鐵路的大面積開行，旅客對(duì)鐵路產(chǎn)品安全正點(diǎn)率和服務(wù)質(zhì)量有了更高的要求和期望，發(fā)生供電設(shè)備故障對(duì)正常的運(yùn)輸秩序影響巨大，因中斷供電造成高速鐵路停運(yùn)而帶來的輿論壓力都是前所未有的。為此，必須分析研究高速鐵路接觸網(wǎng)故障原因，研究其規(guī)律，制定相應(yīng)的技術(shù)和管理對(duì)策，最大限度降低對(duì)運(yùn)輸帶來的干擾，提升高速鐵路供電運(yùn)行品質(zhì)。

1 2013年高速鐵路供電故障統(tǒng)計(jì)分析

1.1 高速鐵路供電故障按線別統(tǒng)計(jì)分析

從2013年供電故障統(tǒng)計(jì)可得出以下結(jié)論：

（1）故障較為集中。圖1統(tǒng)計(jì)全年發(fā)生高速鐵路供電故障93件，（圖1中2013年6、7、12三個(gè)月供電故障未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，實(shí)際全年共166件），京廣、京滬及哈大高速鐵路故障分別為35、11和11件，排在前三位，占61.29%（合武、杭甬、秦沈、合蚌客專及滬寧、廣珠、滬杭城際和寧杭高鐵各發(fā)生1件，占9.72%），3—10月是高速鐵路供電故障高發(fā)時(shí)段，因此，大幅度降低干線高速鐵路故障是供電系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)研究并突破的關(guān)鍵技術(shù)課題。

（2）故障特點(diǎn)明顯。運(yùn)距長(zhǎng)的高鐵線路故障率相對(duì)較高，2012年12月26日開通運(yùn)營(yíng)的京廣高鐵是世界上最長(zhǎng)的干線鐵路，全長(zhǎng)2 298 km，運(yùn)距短、投運(yùn)時(shí)間較短的高鐵線路故障率相對(duì)較少，說明無論是管理局從前期的預(yù)介入，還是設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位的工作質(zhì)量，供應(yīng)商、集成商的產(chǎn)品質(zhì)量，以及在運(yùn)營(yíng)和管理方面的品質(zhì)都有了大幅度的提升，進(jìn)一步驗(yàn)證了從技術(shù)、管理等角度所做的一切都是卓有成效的。

（3）高鐵普速有別。2013年全路發(fā)生牽引供電故障714件，停時(shí)615.9 h；故障件數(shù)同比增加109件，停時(shí)同比增加20.3 h。從運(yùn)行看，高鐵供電故障166件（億千瓦時(shí)跳閘件數(shù)1.06件，億千瓦時(shí)供電原因跳閘件數(shù)0.11件，故障平均停時(shí)17.6 min）遠(yuǎn)低于全路供電指標(biāo)的平均水平（數(shù)據(jù)來源：中國(guó)鐵路總公司供電部網(wǎng)站）。

圖1 按線別統(tǒng)計(jì)的全路高速鐵路供電故障件數(shù)餅圖

1.2 高鐵供電故障按原因統(tǒng)計(jì)分析

高鐵線路共發(fā)生供電故障166件，其中牽引供電故障160件，中斷供電61.35 h。其中供電檢修造成故障12件，占7.5%；供電施工造成故障5件，占3.1%；外部原因造成故障（外部施工造成1件；異物侵入含倒樹30件；惡劣天氣10件；雷擊38件；過負(fù)荷4件；跨越線搭網(wǎng)3件；地方電源故障5件；其他原因12件）103件，占64.4%；原因不明12件，占7.5%；材質(zhì)問題9件，占5.6%；動(dòng)車組原因19件，占11.9%。

從圖2可以得出：2013年高鐵外部原因造成故障103件，所占比例高達(dá)64.4%，因此是供電系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)防范和解決的問題之一。

圖2 2013年全路高鐵供電故障按原因分示意圖

從上述2類統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)可得出如下結(jié)論：

（1）必須大幅降低干線高鐵接觸網(wǎng)故障發(fā)生的概率；

（2）必須大幅降低外部原因造成的供電故障；

（3）必須有效控制接觸網(wǎng)檢修不到位和施工質(zhì)量存在隱患而引發(fā)的故障；

（4）必須從源頭控制接觸網(wǎng)材料、構(gòu)配件的質(zhì)量；

（5）必須降低原因不明造成的接觸網(wǎng)故障。

2 高鐵接觸網(wǎng)故障典型案例分析

2.1 接觸網(wǎng)巡視檢修不到位

2013年1月11日，某動(dòng)車段D3聯(lián)絡(luò)線，因未按規(guī)定在起分?jǐn)嘧饔玫慕^緣錨段關(guān)節(jié)處設(shè)置禁停標(biāo)，動(dòng)車組受電弓與非支接觸線間拉弧放電，燒斷接觸線，停時(shí)194 min。2月4日，石太客專某大橋4#橋墩處，架空地線從杵座鞍子“U”形螺栓脫出，線索弛度變大，架空地線與供電線距離不足放電，停時(shí)106 min。

2.2 施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不力

2013年1月15日，京廣高鐵某區(qū)間上行K8+250m處244#柱定位器，安裝施工中沒有將定位線夾與平頭銷釘正確組裝，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行振動(dòng)，導(dǎo)致定位器從定位線夾中脫出，停時(shí)14 min。6月18日，京滬高鐵某區(qū)間上行664#隧道吊柱平腕臂底座螺栓斷裂，造成平腕臂及定位管低頭，引發(fā)兩列動(dòng)車組先后發(fā)生弓網(wǎng)故障，停時(shí)146 min。

該事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)一是故障信息不準(zhǔn)確；二是對(duì)動(dòng)車組自動(dòng)降弓重視度不夠，本起故障直接催生了《高速鐵路接觸網(wǎng)故障搶修規(guī)則》。

2.3 定位線夾防松失效脫落

某高鐵線路支柱定位線夾螺栓螺母處加裝了防松鎖片，螺栓長(zhǎng)期振動(dòng)情況下，螺母鎖固片正常，但螺栓本體松動(dòng)、脫出。螺栓本體松動(dòng)后，定位線夾從接觸線槽脫出，定位器脫落，與動(dòng)車組受電弓發(fā)生撞擊，造成受電弓前滑板脫落，定位器斷裂。

3 減少高鐵接觸網(wǎng)故障對(duì)策

3.1 強(qiáng)化高鐵供電設(shè)備管理

3.1.1 實(shí)施高鐵精細(xì)化管理

高鐵供電管理不同于既有線供電管理，高鐵接觸網(wǎng)在動(dòng)車組長(zhǎng)期、大密度運(yùn)行下，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、電氣穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性都有更高要求，同樣的設(shè)備結(jié)構(gòu)和受力參數(shù)，在普速上的變化對(duì)安全運(yùn)行沒有影響，在高速鐵路上可能就會(huì)引發(fā)故障甚至造成更嚴(yán)重的問題。高鐵管理具有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、專業(yè)結(jié)合部多、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，這些問題使得高鐵供電運(yùn)行養(yǎng)護(hù)和安全技術(shù)管理等面臨著巨大的壓力和風(fēng)險(xiǎn)。高鐵供電標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)必須在此基礎(chǔ)上，從作業(yè)流程、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，將標(biāo)準(zhǔn)定的更高，過程分解更細(xì)，責(zé)任分的更清。

3.1.2 提高接觸網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量

增強(qiáng)高速鐵路無小事的意識(shí)，以防“松、脫、卡、磨、斷、裂和幾何尺寸超標(biāo)”為重點(diǎn)，落實(shí)精檢細(xì)修。加大高鐵設(shè)備平推整治及精調(diào)精整力度，落實(shí)加強(qiáng)型平腕臂、上網(wǎng)點(diǎn)、墜砣限制架等防松、防裂整治措施。抓高鐵定位線夾、可調(diào)吊弦、遠(yuǎn)動(dòng)隔離開關(guān)等問題改造，強(qiáng)化高鐵隧道埋入桿件缺陷整治，解決定位線夾安裝不到位、上網(wǎng)隔離開關(guān)絕緣間距不足、線間交叉互磨、開口銷脫落等問題。

3.1.3 實(shí)施“九防”技術(shù)措施

“九防”即防風(fēng)、防洪（雨）、防雷、防污（霧）閃、防冰、防銹蝕、防異物、防倒樹、防鳥害。日常管理中，必須做到措施落實(shí)系統(tǒng)化，污染區(qū)檔案管理精細(xì)化，絕緣清掃及時(shí)化、更換復(fù)合絕緣子等技改方案標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)防洪（雨）工作存在的車站雨棚松動(dòng)整治不到位、沿線侵限樹木較多、預(yù)防預(yù)警不充分、對(duì)防雷工作還存在絕緣擊穿故障較多、防雷措施（抬高架空地線、加密避雷設(shè)施、接地電阻達(dá)標(biāo)等）等問題實(shí)施掛牌督辦制度，落實(shí)好防雷試驗(yàn)段改造技術(shù)措施，確保防雷接地電阻達(dá)標(biāo)。

3.1.4 推進(jìn)檢測(cè)監(jiān)測(cè)6C建設(shè)

落實(shí)《高速鐵路供電安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（6C）總體技術(shù)規(guī)范》和《接觸網(wǎng)安全巡檢裝置（2C、3C、4C）暫行技術(shù)條件》要求，構(gòu)建以定點(diǎn)視頻監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)設(shè)備檢測(cè)為主體的6C綜合檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，搭建專家數(shù)據(jù)平臺(tái)，建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析中心，明確職責(zé)權(quán)限，完善“管、用、修”辦法；加大6C系統(tǒng)建設(shè)投入，完善設(shè)備配置，充分發(fā)揮現(xiàn)有6C系統(tǒng)設(shè)備效能，配備專門技術(shù)人員，加強(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化管理；對(duì)6C數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)處置，明確各級(jí)別數(shù)據(jù)使用和傳遞權(quán)限；發(fā)揮利用6C數(shù)據(jù)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備檢（查）修、整治的中心作用，使其盡快轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。

3.2 強(qiáng)化季節(jié)性安全工作

3.2.1 提升特殊狀況下的絕緣水平

落實(shí)《關(guān)于霧霾、冰雪天氣下加強(qiáng)絕緣工作的通知》等相關(guān)技術(shù)和管理辦法要求，加大絕緣清掃力度，加密清掃周期。組織專家對(duì)冬季霧霾天氣情況下極易發(fā)生動(dòng)車組絕緣子“霧閃”跳閘，防霧（污）閃等課題的科研攻關(guān)，研究新型防霧（污）閃技術(shù)；研制新型絕緣涂料，探索新型防霧（污）閃設(shè)備結(jié)構(gòu)，完善絕緣檢測(cè)監(jiān)測(cè)手段。避免類似于2014年3月12日京廣高鐵某區(qū)段因接觸網(wǎng)絕緣子霧（污）閃，長(zhǎng)時(shí)間中斷供電，大面積影響高鐵運(yùn)輸秩序，造成多列動(dòng)車組晚點(diǎn)情況的發(fā)生。

3.2.2 強(qiáng)化供電設(shè)備外部環(huán)境整治

據(jù)統(tǒng)計(jì)，近兩年電氣化鐵路供電故障原因統(tǒng)計(jì)中，因外部環(huán)境原因造成的供電故障占到49%，因此必須強(qiáng)化外部環(huán)境整治，特別是要對(duì)輕飄物、塑料制品、輕型簡(jiǎn)易設(shè)施加大清理整治力度，及時(shí)聯(lián)系產(chǎn)權(quán)單位進(jìn)行整治，減少異物搭網(wǎng)、地方電源停電等外部因素對(duì)供電設(shè)備運(yùn)行造成的影響，加大宣傳力度，開展路地聯(lián)防，動(dòng)員群眾盡量不在高鐵線路兩側(cè)搭建臨時(shí)建筑等。

3.2.3 探索高寒地區(qū)供電運(yùn)行規(guī)律

落實(shí)高寒地區(qū)全路高鐵供電安全工作會(huì)議要求，對(duì)高寒區(qū)段高鐵開通運(yùn)營(yíng)以來供電工作中存在的問題，以及運(yùn)行特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行分析和總結(jié)。針對(duì)高寒地區(qū)接觸網(wǎng)安裝溫度曲線與線索弛度的修正匹配、打冰除冰應(yīng)急預(yù)案、高寒低溫對(duì)儀器儀表的影響、冬季天窗作業(yè)等問題，組織專家進(jìn)行調(diào)研論證，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，適時(shí)完善相關(guān)規(guī)章制度。探索高寒地區(qū)高鐵供電檢修模式，采取網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)外巡視、登車巡視、視頻巡視、定點(diǎn)觀測(cè)等手段，檢查接觸網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題迅速反饋，及時(shí)消除故障隱患。

3.3 提高快速應(yīng)急處置水平

3.3.1 提高應(yīng)急處置效率

供電搶修必須遵循“先行供電”、“先通后復(fù)”和“先通一線”的原則，落實(shí)《關(guān)于加強(qiáng)高鐵供電應(yīng)急處置的通知》（運(yùn)供供電電[2013]1206號(hào)）等技術(shù)規(guī)章要求。1206號(hào)電報(bào)涵蓋了駐站應(yīng)急值守、就近添乘巡視、緊急限速、限速（降弓）范圍、信息暢通等方面的要求，電報(bào)針對(duì)當(dāng)前高鐵供電應(yīng)急處置中存在的普遍性問題，對(duì)癥下藥，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義和可操作性。落實(shí)該電報(bào)要求，駐站值守可以實(shí)現(xiàn)快速出動(dòng)，大幅度壓縮故障查找和處置時(shí)間；就近車站添乘動(dòng)車組可以更快速的到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，有效降低更大的設(shè)備破壞，最大限度實(shí)現(xiàn)提高應(yīng)急處置水平的目標(biāo)。

3.3.2 提升故障研判水平

按照“細(xì)分供電單元，縮小供電范圍，準(zhǔn)確判斷故障，壓縮故障停時(shí)”的要求，合理?yè)屝薏季?，?qiáng)化搶修設(shè)施配套。已判明故障性質(zhì)及故障最小停電單元，短時(shí)內(nèi)無法徹底恢復(fù)，但經(jīng)確認(rèn)或處理，滿足機(jī)車車輛限界及惰行條件的，可采用最小故障停電單元停電，列車降弓惰行通過故障點(diǎn)的方式組織行車。采取列車降弓惰行運(yùn)行時(shí)，降弓范圍由現(xiàn)場(chǎng)搶修組提報(bào)，并應(yīng)滿足列車惰行運(yùn)行要求，長(zhǎng)距離降弓范圍由鐵路局搶修領(lǐng)導(dǎo)小組確定。

3.3.3 優(yōu)化快速出動(dòng)方式

搶修人員應(yīng)優(yōu)先采取登乘列車的方式出動(dòng)搶修，嚴(yán)格落實(shí)規(guī)定，在高鐵車站（含動(dòng)車段、所）站房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)立接觸網(wǎng)應(yīng)急值守點(diǎn)，特殊情況時(shí)，可在重點(diǎn)區(qū)段增設(shè)臨時(shí)應(yīng)急值守點(diǎn)。在冰雪、大霧、雷雨、臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣時(shí)，應(yīng)急值守點(diǎn)人員、車輛等應(yīng)相應(yīng)加強(qiáng)，同時(shí)重點(diǎn)對(duì)高鐵應(yīng)急處置、故障搶修、故障查找等方面取得的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)進(jìn)行交流，不斷豐富高鐵應(yīng)急處置人員的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

3.4 加強(qiáng)高鐵弓網(wǎng)聯(lián)控工作

3.4.1 加強(qiáng)設(shè)備檢查整治

發(fā)揮機(jī)務(wù)、車輛、供電部門間的聯(lián)控作用，有效防止弓網(wǎng)故障發(fā)生，確保高速電氣化鐵路運(yùn)輸安全。供電部門要加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)定位、線岔、錨段關(guān)節(jié)、分段絕緣器等關(guān)鍵設(shè)備的日常檢查檢測(cè)，確保接觸網(wǎng)設(shè)備技術(shù)狀態(tài)良好。車輛部門要加強(qiáng)受電弓各部件以及滑板磨耗的檢查維護(hù)，定期檢測(cè)受電弓升、降弓壓力等技術(shù)參數(shù)，確保受電弓及車頂設(shè)備技術(shù)狀態(tài)良好。

3.4.2 強(qiáng)化弓網(wǎng)信息反饋

動(dòng)車組運(yùn)行中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)設(shè)備異常或受電弓受損、自動(dòng)降弓、換弓運(yùn)行等異常情況時(shí)，司機(jī)應(yīng)立即查看故障地點(diǎn)公里標(biāo)，并向列車調(diào)度員匯報(bào)，同時(shí)通知隨車機(jī)械師，隨車機(jī)械師根據(jù)故障報(bào)文，及時(shí)匯報(bào)故障類型、發(fā)生時(shí)間等信息。列車調(diào)度員及時(shí)將故障情況通報(bào)供電調(diào)度，供電部門在接到接觸網(wǎng)設(shè)備異?；蚴茈姽惓Ｐ畔⒑?，分析并準(zhǔn)確判斷第一故障點(diǎn)，并立即組織人員巡視檢查。

3.4.3 完善聯(lián)檢工作機(jī)制

動(dòng)車組受電弓發(fā)生受損、自動(dòng)降弓、換弓運(yùn)行等異常情況后，車輛、供電雙方人員應(yīng)對(duì)受電弓共同進(jìn)行檢查；動(dòng)車組日常整備檢查，發(fā)現(xiàn)受電弓受損、磨耗異常等情況，車輛部門應(yīng)拍照記錄并及時(shí)反饋給供電部門。供電、車輛部門共同分析異常情況，查明原因，分別采取有針對(duì)性的措施。新型動(dòng)車組以及新型受電弓投運(yùn)前、影響弓網(wǎng)匹配的接觸網(wǎng)或受電弓技術(shù)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，車輛與供電部門要及時(shí)溝通，通報(bào)相關(guān)技術(shù)參數(shù)，做好弓網(wǎng)匹配相關(guān)試驗(yàn)。

3.4.4 加強(qiáng)輛供和機(jī)供聯(lián)控管理

鐵路各級(jí)組織和管理部門必須結(jié)合各自的實(shí)際情況，細(xì)化聯(lián)控管理辦法，建立完善的長(zhǎng)效聯(lián)控機(jī)制。建立聯(lián)席會(huì)議制度，定期召開車輛、機(jī)務(wù)、供電聯(lián)控分析會(huì)，總結(jié)布置聯(lián)控工作；路局供電部門與車輛部門、機(jī)務(wù)部門每周進(jìn)行對(duì)接，及時(shí)收集各類聯(lián)控信息，弓網(wǎng)故障信息，共同分析總結(jié)，形成弓網(wǎng)運(yùn)行分析報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高鐵接觸網(wǎng)供電故障的發(fā)生影響因素較多，因此必須科學(xué)研判供電故障的成因，固本強(qiáng)基，努力探索高速鐵路供電運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)維修規(guī)律，構(gòu)建高鐵供電安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系，科學(xué)運(yùn)用安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)（6C系統(tǒng)）技術(shù)，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理研判，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)“管理規(guī)范化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化”的目標(biāo)，為高速鐵路提供可靠的動(dòng)力保障。

[1] 于萬聚. 高速電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2003：32-35.

[2] 董昭德，李志鋒，吳積欽. 高速鐵路接觸網(wǎng)技術(shù)[Z]. 中國(guó)鐵道出版社，2014：291-299.

[3] 譚秀炳.交流電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)（第二版）[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2007：47-51.

With reference of statistics and analysis of power supply failures of high speed railways in the year 2013 and analysis of typical failure cases of overhead contact system of high speed railway, it puts forward proposals on effective prevention of safety hazard, dramatic promoting reliability of maintenance technologies for high speed railway power supply.

High-speed railway power supply; failure; countermeasures

U226.8

B

1007-936X(2015)02-0018-04

2014-07-23

李朝陽(yáng).西安鐵路安全監(jiān)管辦機(jī)車車輛驗(yàn)收室，工程師，電話：13891770393。