電氣化鐵道接觸網(wǎng)故障類型分析及防治措施

郝海峰

【摘 要】接觸網(wǎng)故障直接導(dǎo)致行車(chē)中斷，為了加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的管理，提高牽引供電的可靠性，有必要對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)的故障進(jìn)行監(jiān)控和管理。本文通過(guò)對(duì)朔黃線近幾年接觸網(wǎng)故障的統(tǒng)計(jì)分析，分別從故障類型、故障原因等方面進(jìn)行了分類，提出了故障的主要原因，并給出了防治措施。

【關(guān)鍵詞】接觸網(wǎng)；絕緣子；接觸網(wǎng)；弓網(wǎng)故障

引言

牽引供電系統(tǒng)通過(guò)接觸網(wǎng)向列車(chē)提供電能，是電氣化鐵路的重要組成部分[1]。目前我國(guó)電氣化鐵路采用的是交流供電制式，牽引變電所連接地方電網(wǎng)，將220kV或110kV輸電線路傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)變?yōu)?5kV（AT供電方式）或27.5kV（直供方式）后，通過(guò)接觸網(wǎng)向列車(chē)供電。由于受鐵路凈空及取流的限制，接觸網(wǎng)直接暴露于曠野中，受雨、雪等自然氣候的侵蝕，且沒(méi)有備用系統(tǒng)。一旦接觸網(wǎng)發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致行車(chē)中斷，影響運(yùn)輸效率，降低企業(yè)的效益。嚴(yán)重時(shí)可能危及設(shè)備、檢修人員及列車(chē)的安全。因此，我國(guó)專業(yè)人員對(duì)接觸網(wǎng)故障開(kāi)展了大量的研究，包括對(duì)弓網(wǎng)故障的分析、接觸網(wǎng)故障的測(cè)距等。本文將根據(jù)朔黃線接觸網(wǎng)近幾年運(yùn)行的實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)接觸網(wǎng)故障進(jìn)行分類，研究給出每一類型故障發(fā)生的主要原因，并提出防治措施。

1 .接觸網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)

接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，圖1為直供方式下的接觸網(wǎng)。為了保證列車(chē)能在高速下正常取得電能，接觸網(wǎng)與列車(chē)受電弓接觸處要求平滑且有彈性，因此接觸網(wǎng)導(dǎo)線分為承力索與接觸線。接觸線為與列車(chē)受電弓接觸的導(dǎo)線，如圖1中2所示。

圖1中4為定位器，用于保證接觸線呈“之”分布，讓受電弓磨損均勻。

圖2為AT供電方式的接觸網(wǎng)，與直供方式相比，AT供電方式為2*27.5kV，但列車(chē)運(yùn)行電壓為27.5kV，因此圖中支柱的田野側(cè)多了一條負(fù)饋線，該導(dǎo)線對(duì)鋼軌的電壓為27.5kV，承力索和接觸線與鋼軌的電壓也為27.5kV，但二者的相位相差180度。

由于每一個(gè)牽引變電所供電距離有限，因此一條鐵路線路有數(shù)十個(gè)變電所供電，為了分隔各個(gè)變電站的供電區(qū)間及相位，接觸網(wǎng)還需要進(jìn)行分相和分段，在站場(chǎng)的接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)尤為復(fù)雜，如圖3所示。復(fù)雜的接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以及接觸網(wǎng)與列車(chē)受電弓之間的高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致接觸網(wǎng)非常容易發(fā)生故障。

2 .接觸網(wǎng)故障類型分析

為了探明接觸網(wǎng)故障的主要原因，現(xiàn)將朔黃線近幾年的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖4所示：近4年發(fā)生的牽引供電系統(tǒng)障礙、故障以及事故共計(jì)77次，其中自動(dòng)降弓共計(jì)11次（機(jī)車(chē)受電弓加裝自動(dòng)放風(fēng)降弓裝置后再無(wú)弓網(wǎng)故障），占總次數(shù)的14.3%以上。絕緣子污閃及絕緣間隙擊穿59次，占總次數(shù)的76.6%左右，不明原因引起跳閘7次，約為總數(shù)的10%。下文將重點(diǎn)對(duì)弓網(wǎng)故障及絕緣故障進(jìn)行分析。

3. 接觸網(wǎng)弓網(wǎng)關(guān)系分析

3.1 弓網(wǎng)障礙類型

列車(chē)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，受電弓滑板和接觸線處于高速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)接觸網(wǎng)或列車(chē)受電弓存在缺陷時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)將這些缺陷的影響擴(kuò)大，有可能導(dǎo)致受電弓拉翻或接觸網(wǎng)零件損壞，嚴(yán)重時(shí)可通拉斷接觸網(wǎng)導(dǎo)線，拉斷接觸網(wǎng)支柱。

弓網(wǎng)障礙是接觸網(wǎng)一種常見(jiàn)的故障類型，根據(jù)發(fā)生弓網(wǎng)故障的原因，可以分為以下幾類：

產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題引起的弓網(wǎng)障礙

由于接觸網(wǎng)零部件的質(zhì)量不合格，或者是零部件有施工或運(yùn)行過(guò)程中受到損傷，當(dāng)該零部件在長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)工作過(guò)程中疲勞損壞，進(jìn)而形成弓網(wǎng)障礙。

如某站場(chǎng)接觸線斷線，其原因是接觸線斷裂處有￠3mm的氣泡和淺灰色銅層，由于材質(zhì)不合格造成接觸網(wǎng)故障。

因施工與檢修造成的弓網(wǎng)障礙

在施工與檢修過(guò)程中，如果未嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的規(guī)定，導(dǎo)致參數(shù)未達(dá)到要求，如之字值超標(biāo)、定位坡度不足，線岔不水平等，從而引起弓網(wǎng)故障。

如某次因跨越施工，導(dǎo)致導(dǎo)電體落到接觸網(wǎng)上引起接地，燒斷接觸網(wǎng)，列車(chē)通過(guò)時(shí)導(dǎo)致受電弓被打壞引起自動(dòng)降弓。

氣候變化引起的弓網(wǎng)故障

接觸網(wǎng)受氣候的影響較大，尤其是下錨支柱，當(dāng)氣溫發(fā)生改變時(shí)，接觸線與承力索發(fā)生熱脹冷縮，引起下錨偏移，造成接觸網(wǎng)支柱及接觸懸掛參數(shù)的變化等。

如某區(qū)間拉出值均為300左右，接觸線因有吊弦受力的作用，下降不大，未偏出電力機(jī)車(chē)受電弓的有效工作范圍，因此未形成鉆弓。但定位器懸掛在受電弓的有效工作范圍內(nèi)，并低于接觸線上方，再加上電力機(jī)車(chē)受電弓抬升力的作用，致使機(jī)車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)懸掛的定位器打壞受電弓自動(dòng)放風(fēng)角閥，引起自動(dòng)降弓。

3.2 弓網(wǎng)障礙的統(tǒng)計(jì)分析

引起弓網(wǎng)故障的原因很多，根據(jù)近幾年弓網(wǎng)故障的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由于零部件質(zhì)量原因的故障共有10次，超過(guò)了總共故障次數(shù)的91%。路外原因的故障共有1次，約為總次數(shù)的9%。

通過(guò)該統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可知，弓網(wǎng)故障中，占主體的是零部件因素，因此減少弓網(wǎng)故障的關(guān)鍵為：

①要確保使用的設(shè)備與零部件的材質(zhì)合格。

要確保使用的設(shè)備與零部件的材質(zhì)合格，首先必需把好材料進(jìn)料關(guān)，該做試驗(yàn)的必需做試驗(yàn)。

②加強(qiáng)維修與檢測(cè)管理。

除零部件質(zhì)量問(wèn)題，檢修不到位是造成弓網(wǎng)故障的第二原因。要加強(qiáng)定位點(diǎn)與線岔的檢修與維護(hù)工作，如：定位器坡度、電聯(lián)接線及線夾的狀態(tài)、拉出值、線岔的投影點(diǎn)、等高、抬高、吊弦及吊弦線夾、設(shè)備銹蝕等等。特別是新建線路與大修后的線路，可能存在大量施工遺留的問(wèn)題，必需加強(qiáng)檢測(cè)與管理。

3.3 減少弓網(wǎng)障礙的措施

（1）加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)參數(shù)的綜合監(jiān)測(cè)：除了日常巡視進(jìn)行的靜態(tài)檢測(cè)，還應(yīng)結(jié)合接觸網(wǎng)綜合檢測(cè)車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，及時(shí)消除發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。減少硬點(diǎn)對(duì)受電弓造成的影響，制定適當(dāng)?shù)臋z修周期，對(duì)導(dǎo)線接頭及時(shí)檢修，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)線導(dǎo)高，降低導(dǎo)線坡度，消除導(dǎo)線坡度對(duì)受電弓的影響。endprint