鐵路電氣建設(shè)中的接觸網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行分析

天津凱發(fā)電氣股份有限公司 天津 300392

引言

電氣化鐵路的建設(shè)和普及極大提高了運(yùn)輸效率，加快了我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的步伐，為“一帶一路”進(jìn)行起到巨大推動(dòng)作用，這是因?yàn)槠涔╇娔Ｊ降莫?dú)特性和接觸網(wǎng)絡(luò)的支撐。電力機(jī)車(chē)本身不帶電源，供電系統(tǒng)是電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備，為電氣化鐵路的安全和高效提供了可靠保障，對(duì)于我國(guó)電氣化鐵路的發(fā)展尤為重要。[1]

1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備

電氣化接觸網(wǎng)主要由支柱和基礎(chǔ)構(gòu)件、安裝結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線以及懸掛裝置構(gòu)成。支柱和基礎(chǔ)構(gòu)件主要是各種支柱如水泥柱等和這些支柱的基礎(chǔ)。安裝結(jié)構(gòu)件用于接觸網(wǎng)導(dǎo)線的連接。導(dǎo)線通過(guò)受電弓將電流傳送給電力機(jī)車(chē)和動(dòng)車(chē)組進(jìn)行供能。懸掛裝置有接觸懸掛和附加懸掛。[2]電氣化鐵路接觸網(wǎng)供能系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、能耗低和安全高效優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些缺點(diǎn)。因?yàn)樵陔姎饣F路運(yùn)輸過(guò)程中，接觸網(wǎng)通過(guò)電和力相互作用將電流傳送給動(dòng)力機(jī)車(chē)，所以接觸網(wǎng)和機(jī)車(chē)設(shè)備之間存在摩擦，機(jī)械磨損和摩擦生熱不僅增加了設(shè)備維修成本，也降低了電流運(yùn)輸效率，同時(shí)帶來(lái)了安全隱患。所以根據(jù)接觸網(wǎng)連接特點(diǎn)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和維修，提出設(shè)備燒傷優(yōu)化防治新策略，對(duì)于電氣化鐵路持久高效運(yùn)營(yíng)非常關(guān)鍵。

2 電氣化鐵路接觸網(wǎng)特點(diǎn)

2.1 接觸網(wǎng)設(shè)備條件苛刻 接觸網(wǎng)作為電力機(jī)車(chē)供能系統(tǒng)，是一種沿電氣化鐵路線布置的復(fù)雜線路。設(shè)備和線路鋪設(shè)地理?xiàng)l件非?？量?，全部采用露天安裝，安裝過(guò)程難度大。同時(shí)，整個(gè)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于大的力學(xué)結(jié)構(gòu)網(wǎng)，接觸網(wǎng)設(shè)備和零件不斷承受拉應(yīng)力和震動(dòng)，零件的選取對(duì)生產(chǎn)工藝和材料質(zhì)量要求苛刻。為了減小安全故障，對(duì)于零件的維修檢測(cè)要求頻繁。

2.2 接觸網(wǎng)設(shè)備檢修困難 設(shè)備檢修時(shí)，需要對(duì)線路進(jìn)行封鎖以及供電臂關(guān)閉，進(jìn)行站場(chǎng)區(qū)間作業(yè)。鐵路運(yùn)行相對(duì)緊張，列車(chē)班次更換頻繁，所以檢修時(shí)間非常有限。[3]其次，檢修過(guò)程需要軌行車(chē)輛，接觸網(wǎng)設(shè)備多在偏遠(yuǎn)山區(qū)和農(nóng)村建設(shè)，軌行車(chē)輛不方便運(yùn)輸，從相關(guān)鐵路部門(mén)批準(zhǔn)到正式投入維修所用過(guò)程也極大縮短了維修時(shí)間，所以維修任務(wù)非常艱巨緊張。由于全部線路設(shè)備露天建設(shè)，維修過(guò)程中不免遇到狂風(fēng)、大雨和冰雪天氣，對(duì)維修人員帶來(lái)安全隱患，降低了維修效率。

2.3 易受外界環(huán)境影響 電氣化鐵路額定牽引供電電壓為2750 V，高壓意味接觸網(wǎng)設(shè)備具有嚴(yán)格絕緣強(qiáng)度和安全距離。但是在特殊的地理位置如隧道跨橋和人口密集的城鎮(zhèn)，雨雪、大風(fēng)和冰雹天氣容易引起設(shè)備跳閘，人為雜物的亂扔亂放經(jīng)常導(dǎo)致接觸網(wǎng)設(shè)備損壞，帶來(lái)安全隱患的同時(shí)也降低運(yùn)行效率。從往年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，大風(fēng)冰雪天氣和人口密集的城鎮(zhèn)引發(fā)的安全事故占據(jù)絕大多數(shù)，所以接觸網(wǎng)設(shè)備與外部環(huán)境影響密切。

3 電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障防治方法

3.1 優(yōu)化接觸網(wǎng)連接方式 接觸網(wǎng)是相當(dāng)復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從設(shè)計(jì)、安裝到運(yùn)營(yíng)需要投入大量人力物力，要根據(jù)具體的地理?xiàng)l件合理設(shè)計(jì)連接方式，在地理環(huán)境苛刻地帶需反復(fù)考察驗(yàn)證。供電網(wǎng)絡(luò)中存在數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)和斷線點(diǎn)，對(duì)材質(zhì)和生產(chǎn)工藝要求更為苛刻，選材時(shí)需反復(fù)試驗(yàn)測(cè)量。同時(shí)電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，外部溫差變化導(dǎo)致線路剪切力增大，引起接觸網(wǎng)折斷，導(dǎo)致列車(chē)停運(yùn)降低運(yùn)行效率，所以在施工過(guò)程中需要留出余量。利用計(jì)算機(jī)對(duì)動(dòng)車(chē)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，得出可能發(fā)生故障種類(lèi)和概率，提前進(jìn)行預(yù)防和改進(jìn)，從而為接觸網(wǎng)連接方式優(yōu)化提供正確決策。

3.2 優(yōu)化機(jī)車(chē)設(shè)備減小摩擦 電力機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，摩擦力難免存在，接觸網(wǎng)供能方式采用電和力相互作用，導(dǎo)致摩擦生熱和設(shè)備磨損。如果摩擦力過(guò)大，會(huì)降低電力機(jī)車(chē)運(yùn)行速度，加大設(shè)備機(jī)械磨損程度，降低電流運(yùn)用效率，帶來(lái)故障隱患。大量研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化電力機(jī)車(chē)受能模式可以有效降低機(jī)車(chē)設(shè)備擠壓程度，減少摩擦損耗，提高運(yùn)行效率和能量利用率。

3.3 完善接觸網(wǎng)電力燒傷檢測(cè) 在電力傳送過(guò)程中，難免發(fā)生接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷故障，及時(shí)有效對(duì)燒傷處進(jìn)行檢測(cè)維修，對(duì)于鐵路安全運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要，如今隨著科技發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在接觸網(wǎng)電力燒傷檢測(cè)方面起到顯著效果。利用紅外技術(shù)檢測(cè)接觸網(wǎng)設(shè)備和線路溫度，如果發(fā)生燒傷，溫度會(huì)不斷升高，輻射更多紅外信號(hào)，監(jiān)測(cè)人員可以隨時(shí)進(jìn)行故障認(rèn)知，但是此技術(shù)受到外界環(huán)境影響較大比如材料溫度和距離。示溫元件使用可以避免此情況發(fā)生，示溫元件不同顏色表示不同溫度，監(jiān)測(cè)人員可以根據(jù)顏色得到溫度變化情況，從而判斷電力機(jī)車(chē)是否超載。

3.4 補(bǔ)強(qiáng)接地以及防雷保護(hù) 為了防止外界環(huán)境變化引起接觸網(wǎng)線路故障，需要對(duì)接地和防雷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改良，從而提高電氣化鐵路安全運(yùn)營(yíng)效率。通過(guò)改變開(kāi)關(guān)接地防雷系統(tǒng)中機(jī)構(gòu)箱和分相隔離開(kāi)關(guān)共用接地為分別接地，從而絕緣隔離高低壓接地，可以防止高壓強(qiáng)流對(duì)低壓變電設(shè)備影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本文首先對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備構(gòu)成做出介紹，然后分析了接觸網(wǎng)在安裝和維修過(guò)程中具有的特點(diǎn)，包括對(duì)外界條件要求苛刻、受環(huán)境影響大以及維修困難等，然后對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備故障防治給出優(yōu)化措施，為接觸網(wǎng)供能系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)提供了新依據(jù)。