基于電氣化的鐵路接觸網(wǎng)故障分析與防范研究

荊志源

摘 要：在現(xiàn)代化鐵路運輸行業(yè)的快速發(fā)展中，人們越來越重視電氣化鐵路接觸網(wǎng)的安全及可靠性。電氣化鐵路接觸網(wǎng)的主要構成是接觸懸掛、支持裝置和定位裝置。電氣化鐵路接觸網(wǎng)鐵路運行狀態(tài)與施工技術和運維管理之間的聯(lián)系比較密切，相關部門需要深入分析電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障，并采取相關措施予以保護。

關鍵詞：電氣化;鐵路接觸網(wǎng);故障分析;防范研究

0 導言

鐵路屬于重要的運輸網(wǎng)絡構成，受社會經(jīng)濟快速發(fā)展的推動，我國鐵路規(guī)模已經(jīng)占據(jù)世界之首，為持續(xù)的經(jīng)濟增長提供了有力基礎保障。而在快速發(fā)展的同時也應當注意到，隨著電氣化鐵路規(guī)模的急劇增加，后續(xù)的運維管理矛盾也日益凸顯，隨著《高速鐵路接觸網(wǎng)運行維修規(guī)則》的頒布，一定程度上解決了鐵路接觸網(wǎng)的運維壓力，但鐵路接觸網(wǎng)受多種因素的影響，其故障表現(xiàn)也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，必然需要加強分析與防范。

1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)概述

所謂電氣化鐵路接觸網(wǎng)，主要是以電能作為運行能源，由接觸懸掛、支持裝置、支柱與基礎等部分構成。就其具體的結構而言，接觸懸掛又由接觸線、吊弦、承力索及連接部件構成，屬于機車的直接能源供給部分。

支持裝置則主要由定位裝置、腕壁等連接件構成，其在于懸吊及支持接觸懸掛，且發(fā)揮著負載傳遞的功能。支柱和基礎部分以鋼筋混凝土柱、基坑、鋼柱和基礎為主，接觸懸掛和支持裝置的全部負載都將由該部分承受。根據(jù)鐵路自身的基本特點，接觸網(wǎng)的運行環(huán)境以露天為主，而受制于差異化的運行條件及環(huán)境，其在運行的過程中故障風險相對較高，一旦出現(xiàn)故障問題，將嚴重影響列車的正常運行。因此在接觸網(wǎng)的應用上，需要結合實際的使用環(huán)境及需求，對其各項性能指標要加強關注，以適應各類運行環(huán)境，確保接觸網(wǎng)發(fā)揮功能的同時，降低故障的產(chǎn)生率，達到提升效率和節(jié)約成本的目的。

2 電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障及原因分析

2.1 弓網(wǎng)故障

弓網(wǎng)的主要作用是在受電弓和接觸網(wǎng)密切接觸的情況下，將電能源傳輸?shù)诫娏C車中，常用的供電方式主要有3種，分別是單邊供電、雙邊供電和越區(qū)供電。

通常情況下，弓網(wǎng)故障指的是接觸網(wǎng)參數(shù)出現(xiàn)了很大變化，接觸網(wǎng)零件脫落和變形，但表面出現(xiàn)損壞問題時會引發(fā)弓網(wǎng)故障，其主要原因是：（1）接觸網(wǎng)部件結構問題，在長期的使用中出現(xiàn)動蕩、施工隱患的情況下，會帶來接觸網(wǎng)零件變形和脫落問題;（2）在鐵道系統(tǒng)列車速度不斷提升的大背景下，接觸網(wǎng)部件逐漸成為接觸網(wǎng)彈性比較薄弱的位置，這時弓網(wǎng)壓力不斷增加，極易導致螺栓脫落問題;（3）接觸網(wǎng)結構不合理導致接觸網(wǎng)故障的出現(xiàn)，在設計和施工等因素的影響下，出現(xiàn)接觸網(wǎng)隱患，尤其是在天氣、溫差等因素的影響下極易出現(xiàn)故障;（4）接觸網(wǎng)零件主體和安裝形式問題，如標示牌等，由于牌面面積相對較大，安裝形式簡單且易被鐵絲固定，會出現(xiàn)被風吹落的現(xiàn)象，部分接觸網(wǎng)零件也會出現(xiàn)這一問題，施工安裝極易受外界因素的影響，出現(xiàn)脫落現(xiàn)象;（5）造成零件脫落的原因可能是零件質量問題，在零件質量不滿足要求的情況下接觸網(wǎng)參數(shù)會發(fā)生變化。

2.2 絕緣故障

接觸網(wǎng)屬于高壓供電設備，其具有一定的特殊性。絕緣是接觸網(wǎng)中基本和重要的技術指標，但與地方供電線存在一定差異，接觸網(wǎng)懸掛高度和列車比較近，極易被環(huán)境污染，在外界環(huán)境因素的影響下，為絕緣工作帶來了一定的難度。絕緣材質、絕緣體和空氣間隙會導致絕緣故障的出現(xiàn)，其主要表現(xiàn)出接觸網(wǎng)帶電部分對接觸體放電，絕緣體部件會被擊穿，出現(xiàn)接觸網(wǎng)對地面放電的現(xiàn)象。造成絕緣故障的主要原因是清掃間距相對較長，周圍環(huán)境污染問題比較嚴重，絕緣子表面會覆蓋大量導電介質出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象;清掃工作不到位、周邊出現(xiàn)化工污染問題時，絕緣子表面會覆蓋大量導電介質被擊穿;電氣列車經(jīng)過時，接觸網(wǎng)和電氣列車會長期處于摩擦運行狀態(tài)，接觸網(wǎng)表面出現(xiàn)一層碳粉，而碳粉會使電弧沿著表面出現(xiàn)擊穿故障。另外，在鐵路旁邊會出現(xiàn)建筑物和自然植物，外界物體遇到自然災害時會改變原有的狀態(tài)。因此，在接觸網(wǎng)和外界物體距離近的情況下，接觸網(wǎng)會出現(xiàn)漏電故障。

2.3 電氣聯(lián)結故障

接觸網(wǎng)屬于機電合一的供電設備，在實際運行過程中會出現(xiàn)電氣問題。雖然電氣故障相對較少，但會帶來嚴重的影響，如電氣燒傷就是一種比較嚴重的故障。通常情況下，造成電氣燒傷的主要原因是牽引裕量問題。一般在電氣化設計過程中，需要充分考慮電氣線路牽引運能的裕量增加情況。但是，在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展中，鐵路運輸發(fā)展十分迅速，現(xiàn)有的牽引運能正價會超出裕量，極易引發(fā)電氣燒傷故障。

3 電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的防范措施

3.1 強化接觸網(wǎng)質量管控

電氣化鐵路規(guī)模的大幅增加，促使著接觸網(wǎng)管理難度的提升，為有效保證鐵路的持續(xù)安全運行，必須要加強對故障源頭的把控，提升對接觸網(wǎng)的質量控制能力。在設計中應針對實際的運力需求進行分析，對跨距及拉出值加以科學判斷，以確保接觸網(wǎng)處于受電弓滑板的工作范圍，并預留一定的變化空間，避免意外問題的產(chǎn)生。另外，為規(guī)避各類細節(jié)問題所引發(fā)的故障，在實際的質量控制中應加強對線路設備及零部件的關注，嚴格控制材料的應用標準，使之能夠適用于高負荷的運行狀態(tài)。

3.2 注重日常檢修與維護

日常檢修與維護是接觸網(wǎng)故障預防的關鍵所在，通過一系列的檢修與維護手段，可以在一定程度上提升故障預防效果，使故障隱患得到早期排除，甚至可以解決施工遺留問題。因此，對于日常的檢修與維護的實施，必須要形成有效的管理機制，特別是將日常檢修與維護納入到管理監(jiān)督范疇，全面提升日常維護的質量。同時，針對接觸網(wǎng)常見的故障問題，要注重實時分析與定期檢查相結合，對頻發(fā)、高發(fā)故障及路線進行全面維護，并深入分析故障原因，使故障隱患獲得全面排除。事實上，日常檢修與維護作為基礎性工作，無論是管理者還是操作者，均應當樹立強烈的責任意識，切實將管理深入到細微之處，確保各個環(huán)節(jié)緊密銜接，避免接觸網(wǎng)故障的頻繁發(fā)生，提升電氣化鐵路的穩(wěn)定運行效率。

3.3 優(yōu)化外部環(huán)境的管理

從接觸網(wǎng)的故障發(fā)生情況統(tǒng)計看，外部環(huán)境所引發(fā)的故障占據(jù)著極大比例，尤其是復雜環(huán)境下的接觸網(wǎng)，極易產(chǎn)生故障問題。據(jù)此，對于接觸網(wǎng)的防護與管理，應當切實依據(jù)實際情況加以優(yōu)化。一方面，相關管理部門要對接觸網(wǎng)周邊環(huán)境進行巡查，對于可能引發(fā)接觸網(wǎng)故障的隱患進行排除，如對周邊的樹枝、雜草進行清理，并跨越林區(qū)的路段進行徹底整治，對特殊地區(qū)進行詳實的記錄，以確保其外部環(huán)境的高效運行。另一方面，對于接觸網(wǎng)本身也要加強管理，尤其是對設備污穢區(qū)實施絕緣清理，面對夏季的雷雨氣候，應對接觸網(wǎng)防雷裝置進行檢測，包括避雷器、接地保護設備等。而在冬季，則應做好建筑除冰等工作，及時發(fā)現(xiàn)設備故障隱患，避免引發(fā)更大范圍的故障。

4 結語

伴隨電氣化鐵路規(guī)模地增加，接觸網(wǎng)的維護需求也不斷提升，作為基礎的電力能源保障設備，加強接觸網(wǎng)故障分析與預防，將有效降低鐵路接觸網(wǎng)故障率，為電氣鐵路運輸提升可靠能源支撐。同時，在防范措施上也應從質量管控、日常維護及環(huán)境管理入手，實現(xiàn)管理效能的持續(xù)強化，從根源上解決故障問題，確保鐵路運輸?shù)母咝н\行。

參考文獻：

[1]牛小波.鐵路接觸網(wǎng)運行狀態(tài)的影響因素與管控措施[J].現(xiàn)代物業(yè)，2019（11）：156.

[2]白富宇.電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障原因及其防護措施分析[J].消防界（電子版），2019，5（20）：9.

[3]張世虎.電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障原因及其防護措施分析[J].工程技術研究，2019，4（18）：184-185.

[4]范雪琳.電氣化鐵路接觸網(wǎng)多故障搶修應急調度[D].燕山大學，2019.