電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障原因及防范措施探究

劉書林

中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司 湖北 武漢 430000

引言

近年來，電氣化鐵路事業(yè)取得了較好的成績，受到人們的廣泛關(guān)注。相較傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)牽引方式，電氣化鐵路的電力機(jī)車牽引方式具有更高的運(yùn)載能力，有利于降低能源消耗、減少對環(huán)境的污染。電氣化鐵路運(yùn)行時，電力機(jī)車通過受電弓從接觸網(wǎng)獲取電能，并通過電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽茯?qū)動機(jī)車，因此，需要及時發(fā)現(xiàn)并及時解決電氣化鐵路接觸網(wǎng)中存在的問題，避免接觸網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障影響鐵路列車的正常行駛。

1 加強(qiáng)電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修與管理的必要性

加強(qiáng)電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修與管理十分必要，由于接觸網(wǎng)是電氣化鐵路中的重要設(shè)備之一，是電氣化工程的主體部分，能夠給電力機(jī)車提供電能，是一種特殊供電形式。接觸網(wǎng)設(shè)備中，牽引變電所輸出的電能通過接觸懸掛向電力機(jī)車輸送電能。支持裝置、定位裝置是接觸懸掛的要組成部分，前者的作用在于給基礎(chǔ)網(wǎng)懸掛提供支持，后者的作用則在于固定接觸線的位置。當(dāng)電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，會直接影響列車的正常運(yùn)行，影響列車行駛的安全性。須實(shí)施高效的維修管理工作，以減少接觸網(wǎng)故障發(fā)生次數(shù)，保障接觸網(wǎng)的良好運(yùn)行狀態(tài)，避免列車停運(yùn)。在電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修與管理過程中，應(yīng)當(dāng)確保接觸網(wǎng)自身的安全性，提高電氣鐵路運(yùn)行的穩(wěn)定性[1]。接觸網(wǎng)是暴露在外部環(huán)境中的設(shè)備，受環(huán)境影響比較大，易發(fā)生故障，若不加以檢修和管理，則難以保障接觸網(wǎng)的正常使用。

2 電氣化鐵路接觸網(wǎng)主要故障原因分析

2.1 弓網(wǎng)故障

在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中，接觸網(wǎng)責(zé)持續(xù)向電力機(jī)車提供電能，接觸網(wǎng)有單邊供電、越區(qū)供電、雙邊供電三種供電方式。其中，單邊供電是供電分區(qū)從單一區(qū)域牽引變電所直接獲取電能，越區(qū)供電是供電分區(qū)無法從當(dāng)前區(qū)域牽引變電所直接獲取電能時，通過與相鄰供電分區(qū)電氣連通來獲取相鄰供電分區(qū)電能的供電方式。雙邊供電是供電分區(qū)可以從兩個不同的牽引變電所直接獲取電能的供電方式，其中一個牽引變電所無法提供電能時，當(dāng)前可以從另一牽引變電所獲取電能，以此來提高供電可靠性。此外，弓網(wǎng)故障問題主要表現(xiàn)為接觸網(wǎng)參數(shù)異常變化或零部件脫落，從而導(dǎo)致供電不穩(wěn)，在問題嚴(yán)重時還將中斷牽引供電。而弓網(wǎng)故障的主要產(chǎn)生原因及具體表現(xiàn)形式為：①部件脫落。在接觸網(wǎng)運(yùn)行中，部分部件結(jié)構(gòu)受到自震與外部環(huán)境影響，偶爾出現(xiàn)動蕩現(xiàn)象。隨著時間推移，逐漸出現(xiàn)零部件脫落現(xiàn)象，進(jìn)而影響到牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。②隨著科技水平的不斷提高以及鐵路列車平均行駛速度逐漸提升，這在提高鐵路運(yùn)營效率的同時，使得弓網(wǎng)承受較大運(yùn)行壓力，動態(tài)抬升量與導(dǎo)線磨損量均出 現(xiàn)明顯提升，受到外部環(huán)境影響，螺栓等零件的脫落故障出現(xiàn)概率有所提高。同時，在受電弓運(yùn)行期間，錨段關(guān)節(jié)以及線岔等部位容易出現(xiàn)刮弓故障。③在弓網(wǎng)安裝質(zhì)量不佳時，在接觸網(wǎng)使用期間，有可能出現(xiàn)弓網(wǎng)故障與部件脫落問題，如螺栓等零部件安裝偏差過大。④在惡劣氣候下，有可能出現(xiàn)弓網(wǎng)故障。例如，在凍雨氣候下，弓網(wǎng)表面附著低溫雨水，由于溫度條件過于惡劣，容易出現(xiàn)跨越電力線斷線以及弓網(wǎng)放電故障。

2.2 絕緣故障

在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中，絕緣裝置屬于高壓電裝置，絕緣性能優(yōu)劣與否，將直接影響到鐵路交通運(yùn)輸安全與接觸網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，在絕緣裝置使用期間，受到外部環(huán)境與導(dǎo)電物體影響，絕緣裝置老化速度加快，偶爾出現(xiàn)擊穿絕緣和接觸體放電故障。接觸網(wǎng)絕緣故障產(chǎn)生原因如下：①鐵路路段長度較長，在日常維護(hù)檢修工作開展中，受到人力資源與空間限制，無法高頻率組織開展絕緣裝置清掃作業(yè)，部分絕緣裝置表面長時間覆蓋導(dǎo)電物體與各類雜物。如此，在接觸網(wǎng)運(yùn)行期間，絕緣裝置持續(xù)受到電流侵蝕，易出現(xiàn)絕緣擊穿故障。②在電力列車駛過時，列車與接觸網(wǎng)將在一定時間內(nèi)保持摩擦狀態(tài)，并在接觸網(wǎng)表面產(chǎn)生沉積碳粉等物質(zhì)，這將提高絕緣擊穿故障的出現(xiàn)概率。③在暴風(fēng)等氣候條件下，由于風(fēng)力強(qiáng)度較大，導(dǎo)致鐵路接觸網(wǎng)周邊區(qū)域樹木傾斜倒塌，從而撞斷接觸網(wǎng)線索，造成絕緣裝置破損，從而出現(xiàn)漏放電故障。

2.3 電氣連接故障

在電氣化鐵路工程中，接觸網(wǎng)作為機(jī)電合一的供電設(shè)備，在運(yùn)行期間，由于牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行波動，隨著對運(yùn)載能力的要求逐漸提升以及接觸網(wǎng)設(shè)備老化程度的加快，容易產(chǎn)生電氣燒傷故障。同時，在出現(xiàn)電氣燒傷等電氣連接故障時，不但會影響接觸網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量與牽引供電效率，在問題嚴(yán)重時，還將使得電力列車運(yùn)行不穩(wěn)定，產(chǎn)生安全隱患。

3 電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的防范措施

3.1 定期檢查電氣化鐵路接觸網(wǎng)

相關(guān)人員應(yīng)充分了解電氣化鐵路接觸網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容，包括設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)，把控電氣化鐵路在運(yùn)行過程中的各項(xiàng)限制性因素，掌握導(dǎo)致電氣化鐵路接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障的主要原因，盡量簡化電氣化鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行程序。定期檢查電氣化鐵路接觸網(wǎng)，可從以下幾個方面著手：第一，定期開展巡視處理工作，每一次巡視處理均應(yīng)記錄在案，對應(yīng)相應(yīng)的記名，充分發(fā)揮電氣化鐵路監(jiān)測功能，實(shí)施針對性監(jiān)測分析，以便掌握最新有關(guān)于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及時發(fā)現(xiàn)其在運(yùn)行過程中接觸網(wǎng)設(shè)備的故障。派遣專業(yè)技術(shù)人員來對其進(jìn)行針對性審查工作，以處理好電氣鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備，確保其正常運(yùn)行；第三，在實(shí)施電氣化鐵路接觸網(wǎng)檢修工作時，需要向相關(guān)部門提交有關(guān)檢測數(shù)據(jù)、分析報(bào)告，加大電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修和管理力度，實(shí)施全過程監(jiān)督，以保障電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修與管理工作的順利開展，嚴(yán)格按照所制定的定期檢查計(jì)劃執(zhí)行作業(yè)，保障電氣化鐵路接觸網(wǎng)檢修質(zhì)量。

定期檢查電氣化鐵路接觸網(wǎng)，可從兩方面著手：第一，應(yīng)定期開展電氣化鐵路接觸網(wǎng)小修。清理電氣化鐵路接觸網(wǎng)，保持其潔凈，對其進(jìn)行科學(xué)檢測；第二，實(shí)施高效的電氣化鐵路接觸網(wǎng)大修工作。以恢復(fù)電氣化鐵路接觸網(wǎng)良好狀態(tài)為目標(biāo)，將已經(jīng)損壞到規(guī)定程度的導(dǎo)線、供電線等進(jìn)行更換；第三，狀態(tài)檢修。如若電氣化鐵路接觸網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，無須對其進(jìn)行維護(hù)性修理，可通過巡檢的方式進(jìn)行管理，實(shí)施動態(tài)化檢測工作[2]。狀態(tài)檢修針對性和目標(biāo)性比較強(qiáng)，其主要是基于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，確定相應(yīng)的檢修內(nèi)容，判斷檢修工作規(guī)模，可充分應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)檢測方法，貫徹落實(shí)限界值管理，定期分析電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，予以綜合檢測。若發(fā)現(xiàn)設(shè)備超出了限界值，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，使之恢復(fù)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 合理安排工作，提高人力資源利用率

在電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修與管理過程中，需要基于實(shí)際情況，合理安排相關(guān)工作，科學(xué)調(diào)配工作人員，有效整合物力資源。電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修和管理不是一項(xiàng)簡單的工作，其輸電線路較為復(fù)雜，而且也存在一定的特殊性，對專業(yè)性的要求比較高，需要相應(yīng)的技術(shù)保障，以滿足電氣化鐵路接觸網(wǎng)的維修要求。在這種情形下，應(yīng)統(tǒng)一調(diào)配現(xiàn)有的資源，充分發(fā)揮人力資源的作用，提高物力資源利用率，應(yīng)不斷創(chuàng)新電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修技術(shù)，保障接觸網(wǎng)維修與管理的安全性。加強(qiáng)相關(guān)部門的責(zé)任意識，使之明確認(rèn)識自身管理工作的重要性，主動投入工作中。優(yōu)選電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修管理人員，確認(rèn)其名單，處理好調(diào)試、檢修二者之間的關(guān)系，加強(qiáng)彼此之間的交流與互動，消除信息壁壘問題[3]。

3.3 接觸網(wǎng)質(zhì)量控制

為預(yù)防和減少接觸網(wǎng)故障問題的出現(xiàn)，在電氣化鐵路工程正式投運(yùn)前，工作人員必須對接觸網(wǎng)安裝質(zhì)量進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收，及時發(fā)現(xiàn)并解決所存在的質(zhì)量問題。首先，對零部件規(guī)格尺寸與安裝位置進(jìn)行檢測，校正部件結(jié)構(gòu)偏移位置，更換正確規(guī)格尺寸與外觀結(jié)構(gòu)完好的全新部件。其次，對接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行論證，基于論證結(jié)果調(diào)整接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如在接觸網(wǎng)曲線半徑過小，且設(shè)置四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)時，應(yīng)預(yù)留適當(dāng)余量，確保接觸網(wǎng)穩(wěn)定處于受電弓滑板工作范圍以內(nèi)。最后，對接觸網(wǎng)開展調(diào)試運(yùn)行試驗(yàn)，檢查接觸網(wǎng)在不同條件下的運(yùn)行工況。

4 結(jié)束語

綜上所述，電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障具有成因復(fù)雜與形式多樣的特征，工作人員需要深入了解接觸網(wǎng)故障問題的主要產(chǎn)生原因，綜合采取上述故障防護(hù)措施，重點(diǎn)開展接觸網(wǎng)日常維護(hù)檢修與狀態(tài)監(jiān)測工作，有效預(yù)防與及時解決接觸網(wǎng)故障問題，改善電氣化鐵路運(yùn)輸能力與接觸網(wǎng)工作質(zhì)量，推動中國鐵路事業(yè)的健康發(fā)展。