高鐵接觸網(wǎng)鳥害防治措施研究

南昌鐵路局福州樞紐改造工程建設(shè)指揮部

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高鐵接觸網(wǎng)鳥害防治措施研究

南昌鐵路局福州樞紐改造工程建設(shè)指揮部

林建生

該文借鑒近幾年高鐵開通后鳥害治理的經(jīng)驗(yàn)以及地方電力、機(jī)場(chǎng)相關(guān)防鳥害技術(shù)管理措施，在接觸網(wǎng)上采取針對(duì)性措施，降低鳥害引起的故障頻率，最大限度提高高鐵客運(yùn)專線的運(yùn)營(yíng)可靠性。

接觸網(wǎng) 鳥害防治技術(shù)措施

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)快速軌道交通運(yùn)輸需求不斷提高，近年來(lái)，鐵路建設(shè)投資穩(wěn)步提升，高速鐵路客運(yùn)專線大量投入運(yùn)營(yíng)。為達(dá)到200km/h以上速度目標(biāo)值，高鐵客運(yùn)專線牽引方式均以電動(dòng)車組作為載體，由沿線路上方架設(shè)的27.5kV接觸網(wǎng)系統(tǒng)提供給高速動(dòng)車組強(qiáng)大動(dòng)力支持。

高鐵開通運(yùn)營(yíng)后，因鳥類造成接觸網(wǎng)線路短路跳閘，影響動(dòng)車組列車正常運(yùn)行的故障問(wèn)題日漸突出，影響了高鐵運(yùn)行可靠性以及鐵路運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量。

1 高速鐵路接觸網(wǎng)鳥害故障

鳥是人類的朋友，人們?cè)趷圩o(hù)鳥類的同時(shí)也受到鳥類的困擾。然而，鳥類在高鐵接觸網(wǎng)設(shè)備上筑巢、排便等活動(dòng)嚴(yán)重影響高鐵安全運(yùn)營(yíng)。值得注意的是，隨著高鐵沿線生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的逐年提高，鳥類的生息繁衍條件逐年改善，接觸網(wǎng)設(shè)備鳥害故障發(fā)生的概率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，日益威脅高鐵運(yùn)行的安全。

根據(jù)各類型接觸網(wǎng)鳥害故障的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，鳥害故障以筑巢類最為突出。自2010年起至今，某供電段累計(jì)處理鳥巢1671處；溫福與福廈高鐵某區(qū)段僅2011年就發(fā)現(xiàn)并處理鳥巢516處，引發(fā)跳閘5次，最長(zhǎng)一次影響供電1小時(shí)12分鐘。

1.1 鳥害故障的類型和形成

自然界鳥類的綱目繁多，因鳥類的品種、習(xí)性造成的接觸網(wǎng)故障的形式各異。從鳥害故障的形成機(jī)理上進(jìn)行分析和歸類，可以將其分為筑巢類、猛禽類、泄糞類和其他類四種。

1.1.1 筑巢類故障

泛指鳥類在接觸網(wǎng)設(shè)備的相關(guān)結(jié)構(gòu)上筑巢，所引發(fā)的接觸網(wǎng)線路短路故障。筑巢類故障是由于鳥類在筑巢過(guò)程中所攜帶的各種構(gòu)筑材料接觸或靠近帶電體，形成短路，引發(fā)故障。

1.1.2 猛禽類故障

泛指各種猛禽在接觸網(wǎng)線路桿塔上獵食小動(dòng)物所引發(fā)的接觸網(wǎng)跳閘故障。此類故障肇事鳥主要有貓頭鷹、鷂子、老鷹等。猛禽類鳥害故障的形成：當(dāng)猛禽在導(dǎo)線上方的接觸網(wǎng)構(gòu)架部位食用小動(dòng)物時(shí)，被食小動(dòng)物的內(nèi)臟流出，全部或部分短接線路絕緣子，形成接地短路。

1.1.3 泄糞類故障

泛指各種在接觸網(wǎng)線路桿塔上活動(dòng)鳥類的糞便所引發(fā)的接觸網(wǎng)線路跳閘故障。此類故障肇事鳥主要為以魚蝦為食的水鳥和其它形體較大的鳥類。泄糞類鳥害故障的形成：此類水鳥等雖不在接觸網(wǎng)設(shè)備上筑巢搭窩，但會(huì)在上面歇息，其排泄物在絕緣子表面積累至一定程度后，易引發(fā)絕緣子污閃。

1.1.4 其他類危害

有些鳥比較喜歡用喙啄復(fù)合絕緣子,造成復(fù)合絕緣子的損壞，原因有待探究，或許是復(fù)合絕緣子的顏色或氣味對(duì)該類鳥有特殊的吸引力。此外，一些體型較大的鳥類在接觸網(wǎng)附近飛翔或爭(zhēng)斗時(shí)也可能引發(fā)接觸網(wǎng)的短路事故。

1.2 鳥類的設(shè)備選擇特征

高鐵接觸網(wǎng)設(shè)備上發(fā)現(xiàn)鳥巢主要位置有：棘輪補(bǔ)償裝置、避雷器、隔離開關(guān)、硬橫梁吊柱、供電線支柱及下錨支柱等，詳見圖1～圖6。

圖 1 筑有鳥巢的棘輪補(bǔ)償裝置

圖2 鳥巢建在避雷器底座上

圖3 避雷器底座上在建鳥巢

圖4 下錨支柱頂部存在鳥巢

圖5 硬橫梁吊柱底座上的鳥巢

表1為2012年A城際接觸網(wǎng)設(shè)備上處理的鳥巢數(shù)量統(tǒng)計(jì)表。

表1 2013年A城際各位置鳥巢數(shù)量

由此可見，A城際上鳥害的重點(diǎn)部位為棘輪補(bǔ)償和隔離開關(guān)，占到了全部鳥巢數(shù)量的76%，而棘輪補(bǔ)償裝置和隔離開關(guān)底座的鳥巢往往離接觸網(wǎng)帶電體很近，對(duì)接觸網(wǎng)安全運(yùn)行的威脅最大。因此做好這兩處鳥巢的防范工作，能大幅減少，并有效控制鳥巢引發(fā)的接觸網(wǎng)故障概率。

2 現(xiàn)有防鳥措施

鳥與人類共存，是維持整個(gè)自然生態(tài)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，人類有責(zé)任保護(hù)鳥類。在盡可能不傷害鳥類生存繁衍條件的前提下，為了消除鳥害，人們根據(jù)鳥類特點(diǎn)與習(xí)性采取了諸多驅(qū)鳥措施，如：驅(qū)鳥稻草人、充氣人、自動(dòng)激光驅(qū)鳥器、炮竹彈、爆音驅(qū)鳥、煤氣炮、驅(qū)鳥劑、驅(qū)鳥槍、驅(qū)鳥獵鷹、驅(qū)鳥車、探鳥雷達(dá)等各種手段。概括地說(shuō)，現(xiàn)有的防鳥害技術(shù)措施主要是利用聲、光、味等手段驚嚇或刺激鳥，讓它逃離（驅(qū)鳥）；或用物理方法進(jìn)行隔離，防止鳥類進(jìn)入，也可以同時(shí)綜合使用上述幾種防范措施。目前，為避免和降低因鳥害引起的接觸網(wǎng)故障，綜合各行業(yè)驅(qū)鳥經(jīng)驗(yàn)，我們采取以下措施，取得了一定的效果。

2.1 封堵措施

該方式主要是通過(guò)物理方法進(jìn)行封堵，從結(jié)構(gòu)上消除鳥類在接觸網(wǎng)設(shè)備筑巢造窩的條件，以達(dá)到驅(qū)鳥的目的。主要設(shè)備是防鳥罩、防鳥網(wǎng)（非捕鳥網(wǎng)）等。其特點(diǎn)是，對(duì)特定位置（如棘輪補(bǔ)償?shù)鬃?、硬橫梁吊柱底座等）有很好的防治效果。但這一方法在既有設(shè)備上改造費(fèi)用高、安裝工作量大。新建工程時(shí)建議同步設(shè)計(jì)施工。

2.2 驅(qū)趕措施

2.2.1 風(fēng)車式驅(qū)鳥器

風(fēng)車式驅(qū)鳥器是最早進(jìn)入市場(chǎng)的驅(qū)鳥裝置。其原理是在風(fēng)力的作用下，風(fēng)車發(fā)生旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪上加裝的貼片或反光鏡在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)光學(xué)反射原理，在驅(qū)鳥器范圍內(nèi)形成一個(gè)360°反射角的散光區(qū)，使鳥類懼光不敢靠近筑巢、棲息，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥功能。其特點(diǎn)是裝置安裝簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，短時(shí)間內(nèi)有較好的效果。但隨著時(shí)間推移，鳥會(huì)產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，驅(qū)鳥效果降低，并局限于一定的防范范圍。

2.2.2 鳥刺式驅(qū)鳥器

鳥刺是一種用多股鋼絞線（為防止鳥刺可能導(dǎo)致的放電，也有選擇PVC等材質(zhì)），一端固定，一端散開，成放射狀，使鳥禽無(wú)法棲身，從而阻止了鳥類的棲息與筑巢，達(dá)到驅(qū)鳥的效果。其特點(diǎn)是裝置安裝簡(jiǎn)便，成本較低，有較好的耐久性，能夠在鳥刺的作用范圍內(nèi)杜絕鳥類建巢。但安裝時(shí)需考慮鳥刺與帶電體的絕緣距離，其覆蓋范圍具有一定的局限性。

2.2.3 超聲波驅(qū)鳥器

人耳的聽覺(jué)范圍是16～20000Hz，超聲波的頻率一般都在20000Hz以上，人耳無(wú)法識(shí)別。超聲波驅(qū)鳥器利用20000Hz以上的一種或多種超聲波脈沖，干擾、刺激和破壞鳥類神經(jīng)系統(tǒng)、生理系統(tǒng)，導(dǎo)致鳥類生理紊亂，使其遠(yuǎn)離超聲波覆蓋的范圍，達(dá)到驅(qū)鳥的目的。超聲波驅(qū)鳥器采用的超聲波具有不能穿透障礙物、方向性強(qiáng)、衰減快等特性，所以使用較大功率的驅(qū)鳥器，通過(guò)超聲波無(wú)數(shù)次的反射方式進(jìn)行傳播，形成超聲波防護(hù)網(wǎng)覆蓋整個(gè)驅(qū)鳥空間的，以達(dá)到驅(qū)除的最佳效果。超聲波驅(qū)鳥器是近幾年研發(fā)的一種驅(qū)鳥裝置，在一定區(qū)域有較好的防鳥效果。但裝置成本較高、維護(hù)工作量大。為防止鳥類對(duì)頻率的適應(yīng)性，需要不定期更換頻率。同時(shí)，接觸網(wǎng)設(shè)備呈線狀分布，全面覆蓋費(fèi)用較高。

2.2.4 智能型驅(qū)鳥器

智能語(yǔ)音驅(qū)鳥器是利用鳥類學(xué)仿生技術(shù)與高科技電子技術(shù)結(jié)合，以低功耗智能控制芯片為核心，采用最新數(shù)字語(yǔ)音芯片存儲(chǔ)庫(kù)技術(shù)，系統(tǒng)默認(rèn)開啟多普勒雷達(dá)探測(cè)、拾音器探測(cè)，當(dāng)探測(cè)到鳥類靠近時(shí)，系統(tǒng)完全智能化隨機(jī)播放、發(fā)出老鷹聲源、獵槍聲源等方式嚇阻鳥類靠近接觸網(wǎng)設(shè)備，以達(dá)到驅(qū)趕鳥類的效果。其特點(diǎn)是在特定位置（如隔開柱）上有較好的效果，但費(fèi)用較高，驅(qū)趕范圍有限，裝置的可靠性有待實(shí)際進(jìn)一步檢驗(yàn)。

2.2.5 視覺(jué)驅(qū)鳥

主要是通過(guò)視覺(jué)驚嚇的方式驅(qū)鳥，或者利用鳥類害怕紅色和各種天敵的自然規(guī)律進(jìn)行驅(qū)鳥。其特點(diǎn)是措施簡(jiǎn)便易行，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用效果來(lái)看，它是防鳥、驅(qū)鳥的輔助手段。

2.2.6 氣味驅(qū)鳥

該方式主要通過(guò)鳥類的觸覺(jué)、味覺(jué)及嗅覺(jué)等的協(xié)同作用來(lái)刺激鳥類，布點(diǎn)使用后，緩慢持久地釋放出一種影響禽鳥神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)的特殊氣味，鳥雀聞后即會(huì)飛走，在其記憶期內(nèi)不再來(lái)，以達(dá)到驅(qū)避鳥禽的目的。主要手段是驅(qū)鳥劑及化學(xué)型驅(qū)鳥器，其特點(diǎn)是氣味驅(qū)鳥短時(shí)間內(nèi)有一定的效果。但在春夏季節(jié)，鳥類筑巢的時(shí)間段正好與華東地區(qū)降雨季節(jié)重合，驅(qū)鳥劑的時(shí)效性較短，雨后驅(qū)鳥劑的效果受到明顯影響。

2.3 混合措施

混合措施是指在采用單一驅(qū)鳥措施效果有限的情況下，采用上述兩種或者兩種以上的防鳥裝置驅(qū)鳥。其特點(diǎn)是需根據(jù)特定的設(shè)備類型，在實(shí)踐中摸索規(guī)律，探索合適的組合模式，以達(dá)到最佳驅(qū)鳥效果。

2.4 引鳥措施

鳥類為確保生存和巢居育雛，能獲得充足的食物，會(huì)以巢穴為中心劃出自己獨(dú)霸的領(lǐng)地，并且它們會(huì)不遺余力地去保護(hù)這一空間。利用鳥類這種獨(dú)霸領(lǐng)地的行為，可將鳥類吸引到人們期望的地方筑巢，防止因一味的防堵導(dǎo)致鳥類在接觸網(wǎng)設(shè)備上四處建巢搭窩，這對(duì)減小鳥害故障發(fā)生概率大有裨益。其特點(diǎn)是需在實(shí)踐中摸索規(guī)律，提高人工建巢的有效性。

2.5 人工巡查、清除措施

當(dāng)鳥類在接觸網(wǎng)設(shè)備上筑巢時(shí)，最直接、簡(jiǎn)單、有效的方法是人工巡查、清除鳥巢。鑒于高鐵的封閉性，需要我們充分利用沿線的視頻資源，尤其是牽引所亭附近針對(duì)隔開的視頻，加強(qiáng)調(diào)閱瀏覽，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鳥巢危害。充分利用接觸網(wǎng)安全巡檢裝置（C2）、C4等智能巡檢分析系統(tǒng)，按期出巡，限期分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鳥巢隱患。還可以引入便攜式視頻儀添乘巡查，做到每日視頻錄像，每日定人分析，彌補(bǔ)人眼遺漏。尤其是鳥類繁殖季節(jié)，要適當(dāng)增加巡檢頻次，對(duì)監(jiān)測(cè)到的鳥害情況及時(shí)清理，并在鳥巢清除后做到“工完、料清、場(chǎng)地凈”，不留隱患。

人工驅(qū)鳥方法占用了較多的人力，會(huì)干擾工區(qū)正常檢修作業(yè)的安排，對(duì)某些隱蔽處所（比如隔離開關(guān)底座上）的鳥巢更是難以發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)后的鳥巢也無(wú)法立即處理等。在鳥類繁殖季節(jié)，會(huì)因鳥巢的高發(fā)期而疲于奔命處理，產(chǎn)生導(dǎo)致正常檢修作業(yè)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

3 高鐵接觸網(wǎng)鳥害防治技術(shù)

接觸網(wǎng)鳥害防治是接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)工作面臨的一個(gè)全新課題，隨著對(duì)鳥害認(rèn)識(shí)的逐步深入，我們對(duì)于鳥害也經(jīng)歷了從被動(dòng)到主動(dòng)，從人防到技防，從單一措施防護(hù)到多種手段、多種措施并用的發(fā)展過(guò)程，取得了一定的效果。

高鐵接觸網(wǎng)上容易搭建鳥巢的位置主要是棘輪補(bǔ)償裝置、承/線錨角鋼、硬橫梁吊柱底座、格構(gòu)式鋼柱、隔離開關(guān)、避雷器底座，對(duì)這些主要位置要有相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，分別是：

3.1 棘輪補(bǔ)償裝置上的鳥害防治

棘輪補(bǔ)償裝置為鏤空的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，非常利于鳥類筑巢，具體措施有：

（1）采用風(fēng)車、光片式或鳥刺式驅(qū)鳥器對(duì)鳥進(jìn)行驅(qū)趕。

（2）采用防鳥罩封閉棘輪補(bǔ)償裝置，防止鳥類進(jìn)入搭建鳥巢。

（3）采用隔離板阻斷鳥巢與斜腕臂帶電體通道。目前，發(fā)現(xiàn)棘輪補(bǔ)償裝置處鳥巢引發(fā)的短路故障，均由鳥巢樹枝等與斜腕臂帶電體短路所致。采取此方案，能阻斷鳥巢與斜腕臂帶電體通道，防止鳥巢引發(fā)接觸網(wǎng)短路故障；又可避免人工清除后，鳥在接觸網(wǎng)附近設(shè)備上再次搭巢形成隱患。

3.2 隔離開關(guān)、避雷器底座上的鳥害防治

隔離開關(guān)底座處于接觸網(wǎng)設(shè)備（刀閘與絕緣子）的包圍中，有一定的隱蔽性，一旦鳥類在該處筑巢，就不易被發(fā)現(xiàn)，且離帶電體很近，危害極大。避雷器的底座雖未被設(shè)備環(huán)繞，易于發(fā)現(xiàn)，但離帶電體仍很近。

（1）一般情況下，在控制好絕緣距離的前提下，安裝風(fēng)車、光片式驅(qū)鳥器。

（2）對(duì)于屢拆屢建、多次重復(fù)搭建的隔離開關(guān)、避雷器底座處，可以采用超聲波驅(qū)鳥器、智能型驅(qū)鳥器重點(diǎn)防范。

3.3 硬橫梁吊柱底座上的鳥害防治

硬橫梁吊柱底座板一般設(shè)計(jì)尺寸較大，由此形成一個(gè)利于鳥類搭建巢穴的平臺(tái)。

（1）一般安裝常規(guī)的風(fēng)車、光片式驅(qū)鳥器。

（2）在鳥害嚴(yán)重地段、新建項(xiàng)目中，宜采用防鳥網(wǎng)將吊柱上方硬橫梁封閉，防止鳥類進(jìn)入。

3.4 承/線錨角鋼上的鳥害防治

在接觸網(wǎng)支柱的承/線錨角鋼處，線索較多，利于鳥類筑巢，可以采用風(fēng)車、光片式驅(qū)鳥器除鳥害，或是在柱頂安裝驅(qū)鳥刺，防止鳥類在此平臺(tái)筑巢。

3.5人工巡查等措施

在采用驅(qū)鳥器等防鳥措施的同時(shí)，必須加強(qiáng)人工清除鳥巢工作。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在每年2～5月鳥巢高發(fā)期間，加密添乘頻次，固定添乘交路。運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適添乘車次，宜添乘時(shí)速200公里的車次，每天確保上下行及有關(guān)聯(lián)絡(luò)線全覆蓋。對(duì)鳥巢搭建重點(diǎn)時(shí)段、區(qū)段必須加大添乘頻次，重點(diǎn)盯控隔離開關(guān)底座、棘輪補(bǔ)償?shù)鬃⒂矙M梁吊柱、供電線格構(gòu)鋼支柱等鳥巢搭建的關(guān)鍵處所。

（2）抓好線下巡視，確保不留死角。一般區(qū)段每三天巡視一次，管內(nèi)鳥害多發(fā)的重點(diǎn)處所和設(shè)備必要時(shí)做到每天巡視一次。

（3）加強(qiáng)視頻添乘工作，彌補(bǔ)人眼疏漏。在充分利用C2、C4等先進(jìn)手段的基礎(chǔ)上，配備行車添乘視頻記錄儀，確保巡視效果。

4 結(jié)論

隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，近幾年來(lái)鳥類繁衍速度呈上升趨勢(shì)，鳥類對(duì)高鐵接觸的安全穩(wěn)定運(yùn)行威脅程度日益加劇。為此，一是要從設(shè)計(jì)源頭分析鳥害故障的成因，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)消除鳥巢搭建條件；二是要在筑巢高發(fā)區(qū)段及重點(diǎn)架構(gòu)點(diǎn)設(shè)計(jì)安裝驅(qū)鳥、防鳥裝置，盡量減小鳥害的影響；三是要繼續(xù)加強(qiáng)人工巡查等手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、分級(jí)處理，防止事故，減小影響；四是借鑒電力系統(tǒng)等行業(yè)防治鳥害的經(jīng)驗(yàn)，如鳥害的隔離措施，避免因鳥巢引發(fā)接觸網(wǎng)跳閘等；五是如果鳥巢無(wú)法避免，應(yīng)當(dāng)提高鳥害故障的應(yīng)急處置能力，制定有針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案，多演練，做到有備無(wú)患。只有多措并舉，綜合治理，才能從根本上最大限度降低鳥害造成的損失。

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