關(guān)于電氣化鐵路接觸網(wǎng)在線防冰技術(shù)的研究

何晉

（濟(jì)南鐵路局日照供電車間，山東 日照 276800）

隨著社會(huì)的發(fā)展，鐵路建設(shè)不斷地延伸，要經(jīng)過各種環(huán)境區(qū)域。面對(duì)不同的氣候情況，在高濕、高海拔地區(qū)經(jīng)常容易出現(xiàn)一些覆冰情況，導(dǎo)致電氣化鐵路接觸網(wǎng)因覆冰出現(xiàn)供電系統(tǒng)癱瘓等安全問題不斷出現(xiàn)，因此，針對(duì)其防冰技術(shù)的研究，需要不斷地改進(jìn)，確保電氣化鐵路的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)在線防冰技術(shù)現(xiàn)狀

經(jīng)過近年來的研究，在電氣化鐵路接觸網(wǎng)在線防冰、融冰的方式也有了一定的進(jìn)展，其中對(duì)架空導(dǎo)線和短路融冰被認(rèn)為具有成熟技術(shù)。但隨著技術(shù)的更新?lián)Q代、鐵路建設(shè)的不斷進(jìn)步與變更，在防冰和除冰技術(shù)上也需要進(jìn)行相應(yīng)的改善。目前，在輸電線和接觸網(wǎng)上的防冰融冰技術(shù)仍舊存在著一些問題。首先，輸電線和接觸電網(wǎng)的線路結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、受力是不一樣的，在防冰除冰上都要進(jìn)行針對(duì)性的研究。其次，對(duì)于目前的輸電線來說，基本上都具備較大電流，本身具有一定的防冰功能，但是，防冰能力并不強(qiáng)，在極端的天氣下，輸電線結(jié)冰，電流機(jī)車還是會(huì)出現(xiàn)間歇性負(fù)荷，造成接觸網(wǎng)電流斷斷續(xù)續(xù)。最后，針對(duì)不同的地勢(shì)情況，會(huì)有不同的天氣情況，尤其是一些特殊地區(qū)，如隧道口、山坳等地方，容易氣溫較低、風(fēng)速較大，結(jié)冰的概率會(huì)更大一點(diǎn)。但目前在一些地方并沒有實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的在線防冰、融冰。同時(shí)，就目前成熟的短路融冰技術(shù)來說，對(duì)于鐵路的正常運(yùn)行是有一定影響的，它需要鐵路停運(yùn)來進(jìn)行除冰、融冰。雖然這是在大面積采用短路融冰的時(shí)候才需要鐵路停運(yùn)，但也會(huì)影響整體的鐵路運(yùn)輸，容易造成相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在當(dāng)下進(jìn)行在線防冰技術(shù)的時(shí)候，要建立在影響鐵路正常運(yùn)輸?shù)那闆r下才行，盡量在輸電線和接觸網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)防冰除冰，確保社會(huì)鐵路運(yùn)輸能夠穩(wěn)定安全運(yùn)行。

2 電氣化鐵路接觸網(wǎng)在線防冰技術(shù)策略

2.1 接觸網(wǎng)材料和結(jié)構(gòu)改善

首先，在進(jìn)行接觸網(wǎng)搭建前，就要做好相應(yīng)的材料選擇，材料要選擇不容易讓冰雪黏住的材料，同時(shí)，在電流輸送的過程中，能夠?qū)崃總鬟f到輸電線外層材料上，當(dāng)遇到一些小冰霜的時(shí)候，能夠快速地融化冰霜，讓其化水滴落到地面上，或者是讓熱量將冰雪蒸發(fā)掉，避免形成雪花大量堆積進(jìn)而形成冰，增加整個(gè)接觸網(wǎng)、輸電線的壓力，當(dāng)重量達(dá)到一定的承重極限時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)輸電線、電線塔的的倒塌，造成電能的流失，甚至造成安全事故的發(fā)生。同時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重影響鐵路的運(yùn)行，造成鐵路運(yùn)輸?shù)耐[，形成一定的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，在進(jìn)行輸電線和接觸網(wǎng)構(gòu)建的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)作出合理科學(xué)搭建才能實(shí)現(xiàn)有效的在線防冰。例如，搭建輸電線是減少平面面積，降低冰雪著陸面，避免輸電線、接觸網(wǎng)密度過大造成大面積的平面讓冰雪著陸，無法飄落地面并堆積成冰，加大輸電線和接觸網(wǎng)的壓力，影響電流的輸送。此策略是最基本的在線防冰技術(shù)，是一切防冰技術(shù)的前提，也是電氣化鐵路運(yùn)行的基礎(chǔ)。

2.2 利用并聯(lián)電抗器防冰

在線融冰多用交流電來提供輸電線熱能，它能夠避免再外加變壓器來增大電流產(chǎn)生熱量，從某種程度來說，為地鐵建設(shè)節(jié)省了成本，同時(shí)，它直接用牽引變壓器作為融冰電源，在整個(gè)防冰操作中，更加的靈活方便。但這種交流電產(chǎn)生熱能的方式也存在著一定的問題，在當(dāng)前鐵路建設(shè)的大面積運(yùn)行中，并不能使接觸電網(wǎng)形成回流，讓接觸網(wǎng)電流的熱效應(yīng)效果不好，在線防冰效果不好。隨著技術(shù)的不斷提升，目前可以采用并聯(lián)電抗器方式進(jìn)行電流加大，讓接觸網(wǎng)形成回路增加熱效能。其次，也可以在電氣化鐵路上行、下行接觸線組建融冰回路，這樣可以結(jié)合接觸網(wǎng)來單獨(dú)融冰，在輸電線自身熱能防冰的前提下，進(jìn)行強(qiáng)化防冰措施。但是，在進(jìn)行并聯(lián)電抗器融冰系統(tǒng)后要十分注意電流情況，一旦電流過大也會(huì)對(duì)接觸網(wǎng)和輸電線造成很大的損傷，容易出現(xiàn)安全事故。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)對(duì)電流閾值進(jìn)行科學(xué)合理的制定，同時(shí)添加自動(dòng)化技術(shù)，使電流閾值能夠具備一定的靈活性，使其能夠自動(dòng)的進(jìn)行調(diào)整來影響輸電線和牽引變壓容量以及接觸網(wǎng)運(yùn)行方式，讓其做好防冰應(yīng)對(duì)操作，保證防冰效果。此外，并聯(lián)電抗器能夠有效地減輕接觸網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷，這對(duì)接觸網(wǎng)防冰有著一定的作用。但目前來說，并聯(lián)電抗器技術(shù)并不成熟完善，仍需要不斷地進(jìn)行完善優(yōu)化，持續(xù)提升其防冰技術(shù)。

2.3 接觸網(wǎng)冰量預(yù)測(cè)

一般來說，少量的冰雪輸電線、接觸網(wǎng)通過自身的熱量就能夠很好地融冰，需要不斷提升融冰技術(shù)的是面對(duì)大量的冰雪天氣，或是針對(duì)某個(gè)特殊地區(qū)的特殊天氣情況。對(duì)此，在進(jìn)行電氣化鐵路建設(shè)的時(shí)候，可以引入當(dāng)下先進(jìn)技術(shù)，在每一段輸電線、接觸網(wǎng)上安裝一定的感應(yīng)設(shè)備，并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)將接觸網(wǎng)上的冰量情況，與當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r相結(jié)合進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測(cè)，并將關(guān)指標(biāo)回傳到終端電腦系統(tǒng)中。一是可以通知相關(guān)技術(shù)人員和鐵路維護(hù)人員提早做好準(zhǔn)備工作，可以進(jìn)行相應(yīng)的人工干預(yù)，防止接觸網(wǎng)冰量過多，輸電線負(fù)荷過大。二是，接觸網(wǎng)冰量感應(yīng)系統(tǒng)可以和并聯(lián)抗壓器系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)聯(lián)，一旦冰雪過大，可以觸發(fā)并聯(lián)抗壓器進(jìn)行電流閾值浮動(dòng)范圍內(nèi)的電流調(diào)整，加大電流熱量散發(fā)，加速冰雪的融化，防止冰雪凍結(jié)到輸電線和接觸網(wǎng)上。如此一來，可以節(jié)省大量的人力投入，降低電氣化鐵路的投入成本，也能快速地實(shí)現(xiàn)防冰。同時(shí)，還可以利用物理抖動(dòng)進(jìn)行冰雪抖落進(jìn)行防冰，這就要求在進(jìn)行電氣化鐵路建設(shè)的時(shí)候，要考慮好結(jié)構(gòu)建設(shè)，針對(duì)接觸網(wǎng)和輸電線稱重設(shè)定一定的冰重?cái)?shù)值，當(dāng)數(shù)值到達(dá)一定的重量時(shí)，讓接觸網(wǎng)產(chǎn)生振動(dòng)進(jìn)行冰花抖落，結(jié)合本來的熱效應(yīng)能夠快速減輕接觸網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，做到良好的防冰效果。

2.4 應(yīng)急防冰感應(yīng)

隨著鐵路建設(shè)的延伸，就要面對(duì)各種不同的環(huán)境以及天氣，有可能同一個(gè)地方都會(huì)出現(xiàn)不同的冰雪天氣，針對(duì)一些特殊的地點(diǎn)，例如，海拔較高的地方就應(yīng)當(dāng)做好應(yīng)急防冰感應(yīng)，做到局部防冰，利用人工智能建立感應(yīng)系統(tǒng)在接觸網(wǎng)上，一旦出現(xiàn)暴雪天氣即刻啟動(dòng)應(yīng)急方案，開設(shè)外加的防冰系統(tǒng)，加大熱效應(yīng)傳播，讓冰雪快速融化避免堆積到接觸網(wǎng)上，增大接觸網(wǎng)的負(fù)荷。同時(shí)，應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)做好信息回傳到中控系統(tǒng)，讓相關(guān)電氣化鐵路人員了解情況，必要時(shí)，可以讓智能機(jī)器人或是天眼進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)回傳，隨時(shí)監(jiān)控接觸網(wǎng)的結(jié)冰情況，以便隨時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況做出快速?zèng)Q定，避免惡劣天氣對(duì)鐵路運(yùn)行造成安全影響。

2.5 做好電流補(bǔ)償控制電流

電氣化鐵路防冰技術(shù)中電流的大小控制都有著十分重要的作用，因此，要做好SVC靜止無功補(bǔ)償器和SVG靜止同步補(bǔ)償器的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)的防冰融冰功能。首先，是SCV靜止無功補(bǔ)償器會(huì)根據(jù)TCR基波電流進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，得出參考值后再進(jìn)一步進(jìn)行相應(yīng)的觸發(fā)延遲計(jì)算。當(dāng)接觸網(wǎng)出現(xiàn)結(jié)冰的時(shí)候，根據(jù)相應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行電流要求反饋，然后利用電流的調(diào)整增加熱效應(yīng)，讓接觸網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)防冰、融冰的要求。其次，SVG靜止同步補(bǔ)償器則是與并聯(lián)抗壓器相結(jié)合，通過對(duì)電流電壓的輸出進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控，同樣是通過控制電流實(shí)現(xiàn)熱效應(yīng)的增強(qiáng)。而且SVG的輸出功率相對(duì)比較穩(wěn)定，電壓、電流的調(diào)控對(duì)其影響較小，能夠比較穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)電流熱量控制，對(duì)一些電壓和電流波動(dòng)較大的接觸網(wǎng)來說更適合。最好，所有的防冰技術(shù)并不是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)防冰的，要想實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)更好的防冰融冰，就要做好整體的配合，實(shí)現(xiàn)相扶相助作用，保障好接觸網(wǎng)防冰、融冰效果。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來，天氣多變，多有極端天氣出現(xiàn)，其中覆冰對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)的影響最大，很容易造成鐵路運(yùn)行故障，進(jìn)而影響人們的出行，并造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，妨礙著社會(huì)的進(jìn)步。因此，對(duì)于電氣化鐵路接觸網(wǎng)在線防冰、除冰技術(shù)的研究，要加大技術(shù)關(guān)注，結(jié)合當(dāng)下先進(jìn)技術(shù)，做好對(duì)應(yīng)的防冰、除冰工作，確保鐵路能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，讓交通運(yùn)輸能夠順利推進(jìn)，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。