電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障及保護(hù)措施分析

韓曉東

（包神集團(tuán)神朔鐵路公司，陜西 神木 719316）

接觸網(wǎng)是電氣化鐵路的重要組成，在機(jī)車移動(dòng)過程中，會(huì)隨之改變線路負(fù)荷。近些年來，受鐵路運(yùn)輸事業(yè)快速發(fā)展的影響，顯著增加了接觸網(wǎng)設(shè)備的使用頻率，進(jìn)而導(dǎo)致諸多故障問題的出現(xiàn)。由于接觸網(wǎng)故障具有多樣化的形式和復(fù)雜的原因，故障搶修難度較大。如果采取錯(cuò)誤的搶修技術(shù)，不僅修復(fù)時(shí)間遭到拖延，甚至還會(huì)改變故障性質(zhì)。因此，要構(gòu)建完善的防護(hù)體系，最大程度上降低電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的發(fā)生幾率，促使電氣化鐵路運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性得到保證。

一、電氣化鐵路接觸網(wǎng)概述

在電氣化鐵路基礎(chǔ)設(shè)施體系中，接觸網(wǎng)是非常重要的類型，其能夠?qū)?dòng)力提供出來，促使列車正常運(yùn)行得到實(shí)現(xiàn)。就目前來講，接觸網(wǎng)一般采用27.5kV的電壓等級(jí)，主要由四個(gè)部分組成：第一，支柱基礎(chǔ)。其主要是承受供電裝置、定位裝置等各類裝置的負(fù)荷。為促使支柱的穩(wěn)定性得到保證，需合理選擇支柱類型。其中，鋼支柱與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱應(yīng)用較為廣泛，。第二，支持裝置。斜腕臂、棒式絕緣子、平腕臂等設(shè)備共同組成了支持裝置，其主要是將支持作用提供給接觸懸掛。第三，定位裝置。其主要是對(duì)接觸線的位置進(jìn)行固定，保證移動(dòng)過程中接觸線的軌跡不會(huì)發(fā)生變化，且將接觸線水平負(fù)荷傳遞給其他支柱，如定位管、定位器等皆屬于定位裝置。第四，接觸懸掛。接觸懸掛的組成眾多，如承力索、接觸線等。在電氣化鐵路接觸網(wǎng)架設(shè)過程中，主要借助于支持裝置來實(shí)現(xiàn)，向電力機(jī)車有效傳遞變電所的電能。目前，接觸懸掛出現(xiàn)了較為復(fù)雜的種類，通?？蓮暮?jiǎn)單接觸懸掛、鏈形接觸懸掛等兩個(gè)方面進(jìn)行劃分[1]。

二、電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的產(chǎn)生因素

（一）環(huán)境因素

為滿足電氣化鐵路的運(yùn)行需求，要在露天環(huán)境中設(shè)置鐵路接觸網(wǎng)，這樣自然環(huán)境因素就會(huì)在很大程度上影響到接觸網(wǎng)的運(yùn)行。如果有惡劣天氣出現(xiàn)，鐵路接觸網(wǎng)故障將很容易出現(xiàn)。如有大霧、雷擊天氣出現(xiàn)后，容易擊穿接觸網(wǎng)的天窗部分，導(dǎo)致電力能源供應(yīng)遭到中斷，機(jī)車難以正常運(yùn)行，甚至還會(huì)有不同類型的設(shè)備損害發(fā)生。而當(dāng)凍雨天氣出現(xiàn)后，發(fā)電網(wǎng)凍結(jié)現(xiàn)象容易產(chǎn)生。此外，如果有地震、泥石流等嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)，也會(huì)在很大程度上損害到接觸網(wǎng)，威脅到鐵路的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）材料因素

材料會(huì)在很大程度上影響到接觸網(wǎng)的運(yùn)行狀況，如果沒有嚴(yán)格控制材料，應(yīng)用了不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的劣質(zhì)材料，將會(huì)增大各類接觸網(wǎng)故障的發(fā)生率。此外，材料技術(shù)不符合設(shè)計(jì)要求，將會(huì)縮短材料的使用期限，進(jìn)而引發(fā)接觸網(wǎng)故障問題。因此，需嚴(yán)格管理與控制材料。

（三）人為因素

由于鐵路接觸網(wǎng)具有較大的鋪設(shè)面積，檢修人員的工作任務(wù)較為繁重，部分人員為加快檢修進(jìn)度，可能會(huì)對(duì)檢修質(zhì)量進(jìn)行降低，這樣將難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)小設(shè)備缺陷，潛在的安全隱患得不到消除，導(dǎo)致接觸網(wǎng)斷線事故的發(fā)生率顯著增大。一些人員在接觸網(wǎng)檢測(cè)過程中，僅僅對(duì)表面損耗進(jìn)行檢測(cè)，其他故障遭到忽視，導(dǎo)致故障風(fēng)險(xiǎn)隨之增大。此外，沒有嚴(yán)格控制關(guān)鍵部件的質(zhì)量，如承力索、接觸線等，這樣將會(huì)降低鐵路接觸網(wǎng)的整體質(zhì)量，導(dǎo)致各類接觸網(wǎng)故障的發(fā)生。

（四）電流因素

電力能源是電氣化鐵路運(yùn)行的基礎(chǔ)，電流變化直接影響到接觸網(wǎng)的運(yùn)行。如果有過大的電流變化出現(xiàn)，鐵路接觸網(wǎng)的運(yùn)行效率、運(yùn)行穩(wěn)定性將會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至還會(huì)有多種類型的部件故障產(chǎn)生。

三、電氣化鐵路接觸網(wǎng)常見故障及處理

（一）機(jī)械故障

零部件損壞、變形、折斷等是接觸網(wǎng)機(jī)械故障的主要類型，這些故障由多種因素共同導(dǎo)致。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，新開通鐵路更容易出現(xiàn)機(jī)械故障。鐵路接觸網(wǎng)在投入使用之前，皆經(jīng)過必要的聯(lián)通聯(lián)試、初驗(yàn)復(fù)驗(yàn)等，但受工程任務(wù)量、工期等因素的影響，依然可能會(huì)有故障出現(xiàn)于使用過程中。其中，主要原因是部分人員在施工過程中沒有嚴(yán)格貫徹施工標(biāo)準(zhǔn)要求，如采用過大的零部件緊固力矩、緊固施工不夠規(guī)范等，導(dǎo)致有螺栓松動(dòng)、銅質(zhì)材料斷裂等諸多問題出現(xiàn)于運(yùn)行當(dāng)中。針對(duì)此類故障，工作人員要將各項(xiàng)施工工藝要求嚴(yán)格落實(shí)下去，完成施工后，嚴(yán)格驗(yàn)收鐵路接觸網(wǎng)的施工情況。如果有靜態(tài)缺陷或動(dòng)態(tài)缺陷存在，施工單位要及時(shí)開展整治工作。開展正式運(yùn)營(yíng)之前，相關(guān)單位需地毯式檢查鐵路接觸網(wǎng)的螺母、螺栓、彈墊等設(shè)備，保證各零部件處于良好狀態(tài)[2]。

（二）電氣故障

線索燒傷、電纜擊穿是接觸網(wǎng)電氣故障的主要類型，這些故障容易在鐵路開通運(yùn)營(yíng)1年內(nèi)出現(xiàn)。其中，絕緣配合、接觸線索絕緣距離、電纜絕緣強(qiáng)度等是造成電氣故障的主要原因。如區(qū)域內(nèi)存在著較大的空氣濕度，導(dǎo)致空氣絕緣強(qiáng)度遭到降低。列車運(yùn)行過程中，受線索晃動(dòng)的影響，導(dǎo)致其與拉線底座錨栓的距離遭到縮短，進(jìn)而擊穿空氣絕緣，造成短路放電跳閘故障的發(fā)生。針對(duì)此類故障，在檢修過程中需對(duì)接觸懸掛位置進(jìn)行調(diào)整，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)絕緣距離進(jìn)行適當(dāng)增加，促使空氣間隙得到加大，空氣絕緣擊穿問題得到防范。工作人員要對(duì)接觸網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掌握，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，避免因溫度變化而導(dǎo)致有過緊、過松等現(xiàn)象出現(xiàn)于接觸懸掛部位，否則將會(huì)降低絕緣距離，導(dǎo)致線索燒傷故障的發(fā)生[3]。在使用鐵路接觸網(wǎng)電纜時(shí)，盡量將熱備用方式運(yùn)用過來。正式送電之前，工作人員要對(duì)電纜接地方式進(jìn)行專門檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除各類電纜故障。

四、電氣化鐵路接觸網(wǎng)的故障防范措施

（一）加強(qiáng)設(shè)備質(zhì)量管理

在工作過程中，需將天窗時(shí)間相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行下去，在對(duì)天窗時(shí)間進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，切實(shí)提高設(shè)備質(zhì)量。天窗施工實(shí)踐中，需控制線路大中修工程、接觸網(wǎng)大修工程的時(shí)間保持在240 分鐘以上。天窗維修實(shí)踐中，電氣化單線與雙線的作業(yè)時(shí)間分別保持在90分鐘與120分鐘以上[4]。同時(shí)，要對(duì)接觸網(wǎng)的拉出值與跨度距離進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，保證接觸網(wǎng)不會(huì)超出受電弓滑板工作范圍，且將適當(dāng)?shù)挠嗟亓舫鰜?。禁止將不合格材料運(yùn)用于接觸網(wǎng)中，工作人員需對(duì)接觸網(wǎng)各個(gè)零部件材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，才能夠在接觸網(wǎng)中應(yīng)用。

（二）加強(qiáng)日常檢修維護(hù)

在大風(fēng)、溫度等環(huán)境因素和技術(shù)人員主觀因素的雙重作用下，容易有數(shù)據(jù)偏差出現(xiàn)于接觸導(dǎo)線導(dǎo)高測(cè)量過程中，不僅影響到測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也會(huì)在很大程度上影響到接觸網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。面對(duì)這種情況，工作人員需定期測(cè)量接觸網(wǎng)定點(diǎn)位，避免有定位器破度過小、拉出值過大等不良問題出現(xiàn)，否則接觸網(wǎng)故障的發(fā)生率將會(huì)增大。通常情況下，在交驗(yàn)環(huán)節(jié)內(nèi)能夠發(fā)現(xiàn)和解決大部分的施工遺留問題，但也有部分隱蔽問題的發(fā)現(xiàn)難度較大，或工作人員的檢查力度不足，導(dǎo)致在設(shè)備運(yùn)行使用過程中方才發(fā)現(xiàn)這些問題。針對(duì)這種情況，營(yíng)運(yùn)單位需向接觸網(wǎng)施工過程中提前介入，嚴(yán)格監(jiān)管施工階段的質(zhì)量情況，促使工程項(xiàng)目質(zhì)量得到提升，運(yùn)營(yíng)成本得到降低。工作人員要重點(diǎn)檢查冒火現(xiàn)象，避免火災(zāi)問題的發(fā)生。同時(shí)，要依據(jù)相關(guān)制度做好檢修工作，平推檢查接觸網(wǎng)設(shè)備的螺母、螺栓以及防松墊片等零部件。要關(guān)注接觸網(wǎng)各項(xiàng)參數(shù)的變化情況，保證沒有超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)范圍[5]。要對(duì)設(shè)備中的各連接螺栓進(jìn)行平推緊固，通過抽檢、總結(jié)等方式的綜合運(yùn)用，逐步整理螺栓松動(dòng)周期，以便促使設(shè)備各部件得到及時(shí)緊固，進(jìn)一步優(yōu)化檢修計(jì)劃。部分部位容易造成承力索導(dǎo)線非正常過流現(xiàn)象，則需對(duì)電連接進(jìn)行加裝，且對(duì)電連接線夾設(shè)備的連接可靠性進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（三）制定環(huán)境整治策略

由于環(huán)境因素會(huì)導(dǎo)致電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的發(fā)生，因此，需將環(huán)境整治工作落實(shí)下去。工作人員要對(duì)可能會(huì)影響到鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行的樹木進(jìn)行定期砍伐或修枝處理，詳細(xì)記錄各個(gè)季節(jié)內(nèi)樹木的生長(zhǎng)情況。密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)信息，一旦有惡劣天氣出現(xiàn)，需提前巡查鐵路沿線樹木，制定針對(duì)性的防范策略，促使災(zāi)害天氣的不利影響得到控制。冬季溫度較低，需將隧道內(nèi)的凍冰及時(shí)排除掉，而夏季則要做好防雷工作。針對(duì)常見的鳥害問題，要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)控接觸網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況。部分季節(jié)容易發(fā)生鳥害，需對(duì)巡視頻次進(jìn)行增加。以冬春季節(jié)交替時(shí)段為例，經(jīng)常出現(xiàn)鳥害問題，要做好巡視工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理鳥害問題。同時(shí)，可向車間設(shè)備問題庫中列入鳥巢情況，增強(qiáng)監(jiān)控管理的持續(xù)性和動(dòng)態(tài)性。工作人員要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，全面掌握各類鳥的搭窩習(xí)性，重點(diǎn)監(jiān)控那些出現(xiàn)重復(fù)搭建鳥巢的區(qū)域，且將驅(qū)鳥器安裝于這些地方，促使飛鳥防治效果得到改善。針對(duì)雷擊故障，需將防范工作貫穿于電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工全過程中。工作人員要對(duì)鐵路所經(jīng)地段的雷暴天氣出現(xiàn)情況進(jìn)行全面掌握，對(duì)雷區(qū)的絕緣子、絕緣爬距等進(jìn)行適當(dāng)增加。要在鋼柱頂端接入綜合接地體系的接地線，以便對(duì)接地極與大地間的接觸電阻進(jìn)行高效控制[5]。經(jīng)過3-5年的連續(xù)運(yùn)行后，工作人員需實(shí)地監(jiān)測(cè)接地極的接地電阻，避免超出相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

（四）加強(qiáng)人員素質(zhì)培訓(xùn)

首先，要定期培訓(xùn)負(fù)責(zé)接觸網(wǎng)檢修的工作人員，將業(yè)務(wù)技能作為培訓(xùn)的重點(diǎn)。為保證培訓(xùn)效果，需將多元化培訓(xùn)形式利用起來，如集中培訓(xùn)、在線學(xué)習(xí)等，促使接觸網(wǎng)檢修人員的整體能力得到提高。完成培訓(xùn)之后，需及時(shí)開展考核工作，綜合運(yùn)用理論考評(píng)、技術(shù)檢查等諸多形式，保證考核的全面性。通過培訓(xùn)、考核體系的構(gòu)建，可促使檢修人員的綜合能力得到持續(xù)提高。同時(shí)，要將高素質(zhì)、專業(yè)化人才積極吸收進(jìn)來，充實(shí)接觸網(wǎng)檢修隊(duì)伍。在開展檢修工作之前，需將檢修計(jì)劃、檢修方案等科學(xué)制定出來，且對(duì)相關(guān)設(shè)備等進(jìn)行完善配置。完成檢修工作后，需進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收，切實(shí)保證檢修工作質(zhì)量。如果有檢修失誤問題出現(xiàn)，需立即停止檢修工作，且將對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施運(yùn)用過來。其次，要做好乘務(wù)員的培訓(xùn)工作，將鐵路運(yùn)行基本知識(shí)傳遞給乘務(wù)人員。如果有故障問題出現(xiàn)，乘務(wù)人員需第一時(shí)間采取應(yīng)急處理策略，控制故障所造成的不良影響。故障發(fā)生之后，乘務(wù)員要對(duì)乘客進(jìn)行妥善安撫，避免有不必要的沖突問題出現(xiàn)。

五、結(jié)語

綜上所述，接觸網(wǎng)在電氣化鐵路運(yùn)行中發(fā)揮著動(dòng)力支持的功能，一旦有故障問題出現(xiàn)，將會(huì)直接影響到電氣化鐵路的正常運(yùn)行。近些年來，受列車運(yùn)行、環(huán)境因素、人為因素的多重作用，電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障的發(fā)生頻率顯著增大。針對(duì)這種情況，相關(guān)人員需嚴(yán)格管控電氣化鐵路接觸網(wǎng)的施工過程，做好日常檢修維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除潛在的故障隱患。同時(shí)，要切實(shí)提升檢修人員的綜合能力，保證日常檢修任務(wù)得到深度落實(shí)。