重載鐵路接觸網(wǎng)故障分析及防護(hù)措施

甄云飛

（國(guó)能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

鐵路系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)，由很多部分構(gòu)成，其中最主要的有設(shè)備、設(shè)施和工藝裝備等，這些因素都對(duì)鐵路的運(yùn)行安全產(chǎn)生影響。因此在進(jìn)行鐵路接觸網(wǎng)的維修過(guò)程中，要根據(jù)具體的情況制定相應(yīng)的維護(hù)方案，確保能夠正常工作和使用。

1 重載鐵路電磁兼容

1.1 電磁兼容概述

對(duì)于鐵路系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，需要通過(guò)電磁屏蔽設(shè)備對(duì)列車(chē)運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也會(huì)對(duì)電磁干擾起到一定的抑制作用。而在實(shí)際的鐵路運(yùn)營(yíng)中，由于環(huán)境因素的影響和管理不當(dāng)，導(dǎo)致了電磁兼容問(wèn)題的出現(xiàn)；另外，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高鐵建設(shè)的速度越來(lái)越快，這也就造成了電磁兼容的需求量不斷增加。針對(duì)這一情況，可以采取以下5 點(diǎn)措施來(lái)解決：①加強(qiáng)對(duì)線路的監(jiān)測(cè)和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除存在的安全隱患；②定期開(kāi)展防雷擊活動(dòng)以提高工作人員的警惕性；③建立健全的規(guī)章制度，并嚴(yán)格執(zhí)行；④積極做好預(yù)防工作，避免故障引起的連鎖反應(yīng)；⑤重視對(duì)列車(chē)的維修保養(yǎng)，保證其能夠正常使用。

1.2 接觸網(wǎng)中電磁兼容原因分析

由于鐵路系統(tǒng)的設(shè)備種類(lèi)繁多，進(jìn)行接觸網(wǎng)故障診斷時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)一些難以處理的問(wèn)題：①列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，列車(chē)運(yùn)行速度過(guò)快，導(dǎo)致電磁干擾的產(chǎn)生；②列車(chē)在穿越軌道的時(shí)候會(huì)造成電磁污染；③當(dāng)列車(chē)的通過(guò)能力小于其通行需求時(shí)，就會(huì)引起電磁的輻射和電磁場(chǎng)的變化；④當(dāng)列車(chē)的通過(guò)能力大于其通行要求時(shí)，就會(huì)引發(fā)電呈放電，從而使列車(chē)振動(dòng)加劇，甚至使整個(gè)接觸網(wǎng)癱疾。這些現(xiàn)象都可能是由外部因素所誘發(fā)的，如天氣、溫度、濕度等。而鐵路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此對(duì)電磁的影響也比較大，如果發(fā)生雷電侵襲，則雷電流的分量將大幅上升，進(jìn)而對(duì)電氣的危害也將加大。另外鐵路的使用環(huán)境一般較為惡劣，而接觸網(wǎng)上的電子設(shè)備較多，這就給電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用帶來(lái)一些限制，使得數(shù)據(jù)的采集難度增大。

1.3 接觸網(wǎng)對(duì)重載鐵路電氣系統(tǒng)的影響

重載鐵路接觸網(wǎng)是鐵路線路的主要組成部分，對(duì)列車(chē)的運(yùn)行安全具有重要的影響作用。在實(shí)際的工作過(guò)程中，由于各種原因，可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如：①在正常的列車(chē)運(yùn)行條件下，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，接觸網(wǎng)的斷路器不能及時(shí)進(jìn)行維修，導(dǎo)致斷電；②當(dāng)鐵路車(chē)輛通過(guò)時(shí)，觸點(diǎn)電阻增大，造成觸頭損壞；③當(dāng)接地電流流過(guò)設(shè)備的金屬導(dǎo)體后，會(huì)使其溫度升高，從而引起絕緣破壞或變形，甚至直接燒毀。這些情況都將使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性受到嚴(yán)重的影響和威脅，此外還會(huì)使得操作人員的人身安全無(wú)法得到保障。所以，要保證重載鐵路的電氣系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，必須采取有效的措施。根據(jù)以上分析可以看出，加強(qiáng)對(duì)軌道電路的維護(hù)是非常有必要的步驟之一。

2 重載鐵路故障分析

2.1 接觸網(wǎng)故障診斷原則

可靠性是指系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中能達(dá)到或接近規(guī)定的技術(shù)狀態(tài)，而不發(fā)生故障：①可靠性，對(duì)于鐵路接觸網(wǎng)而言，主要包括設(shè)備的可靠性、供電能力和行車(chē)安全；②安全性，是指接觸網(wǎng)的各個(gè)部件的工作環(huán)境和作業(yè)條件是否符合人的要求，如若出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)造成人身傷亡事故，所以要保證列車(chē)在任何情況下都能可靠的行駛通過(guò)，必須考慮其可能引發(fā)的各種故障；③靈活性，即在復(fù)雜的鐵路列車(chē)運(yùn)行中，由于人的因素引起的故障要盡量的小，避免列車(chē)的制動(dòng)、牽引裝置的誤動(dòng)，對(duì)線路的接頭處，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施；④根據(jù)具體的使用對(duì)象，進(jìn)行必要的調(diào)整以滿足不同的需求，有效避免因人為失誤導(dǎo)致鐵路接觸網(wǎng)故障，從而使整個(gè)的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)處于良好的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

2.2 接觸網(wǎng)故障的影響因素

影響鐵路系統(tǒng)安全運(yùn)行的因素有很多，主要包括：①列車(chē)荷載和列車(chē)運(yùn)行速度的變化；②軌道變形和振動(dòng)；③溫度、濕度、氣壓的影響及機(jī)械損傷的影響等。在重載運(yùn)輸過(guò)程中，由于環(huán)境的作用會(huì)產(chǎn)生各種不同的物理效應(yīng)，如高溫、雨水等，都會(huì)對(duì)鐵路的正常運(yùn)營(yíng)造成一定的影響；在重載狀態(tài)下，接觸網(wǎng)的金屬結(jié)構(gòu)受到的破壞也是不容忽視的；在靜電的沖擊下，接觸網(wǎng)上的鋼軌還會(huì)發(fā)生形變，從而導(dǎo)致鋼軌的磨損程度加劇，甚至可能引起嚴(yán)重的后果；靜電的腐蝕性也會(huì)使接觸網(wǎng)的使用年限大大縮短，使整個(gè)鐵路體系的安全性降低。所以必須采取有效措施來(lái)控制損壞情況。為了防止或減少這些不穩(wěn)定因素的影響，就需要及時(shí)地檢測(cè)出故障部位，并制定相應(yīng)的維護(hù)方案。

2.3 重載鐵路接觸網(wǎng)故障原因

造成鐵路軌道不平整的主要原因有以下3 個(gè)：①列車(chē)荷載和列車(chē)運(yùn)行速度不匹配，重載鐵路的荷載較大，導(dǎo)致其在運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)振動(dòng)，從而引起軌道產(chǎn)生松動(dòng)、脫軌等現(xiàn)象，影響行車(chē)安全；②由于溫度變化而使線路變形，重負(fù)荷的作用下接觸網(wǎng)的彈性會(huì)發(fā)生劇烈的波動(dòng)而引發(fā)脫軌，在這種情況下如果列車(chē)的時(shí)速超過(guò)一定范圍，則會(huì)對(duì)旅客的正常出行帶來(lái)極大的不便，若是列車(chē)的行駛時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響旅客的舒適性和安全性；③鐵路線路的絕緣層較薄，易受外界環(huán)境的干擾或破壞，當(dāng)采用人工維護(hù)的方法進(jìn)行管理時(shí)，可能因?yàn)樵O(shè)備老化或人為操作不當(dāng)，使絕緣性能降低，進(jìn)而造成斷股。此外還存在著一些不規(guī)范的作業(yè)行為，如用電檢查不嚴(yán)，未按規(guī)定敷設(shè)絕緣層，或者沒(méi)有及時(shí)更換絕緣材料，這些都極易誘發(fā)鐵路系統(tǒng)的電氣故障。

3 重載鐵路接觸網(wǎng)的防護(hù)措施

3.1 接地系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)

根據(jù)鐵路系統(tǒng)的特點(diǎn)以及實(shí)際情況，接觸網(wǎng)的接地主要分為兩種，一種是普通電阻的接地，另一種是蓄電池的接地。普通電阻的避雷針和避雷線的連接處，在鐵路上安裝都要進(jìn)行防雷處理，防止雷電直接擊中鋼軌、鋼筋等設(shè)備，在防雷的過(guò)程中，要注意設(shè)置合理的引下線，并將其與地面之間的間隙控制在一定的范圍內(nèi)，避免因引下線對(duì)鋼軌造成損壞。蓄電池避露器的作用就是將整個(gè)接觸網(wǎng)上的電壓降至安全水平，對(duì)重載列車(chē)實(shí)施有效保護(hù)，當(dāng)重載列車(chē)通過(guò)時(shí)，蓄電箱的外殼就會(huì)被導(dǎo)電，從而起到了雙重的效果，同時(shí)還可以作為一個(gè)斷路器，以保證重載列車(chē)運(yùn)行的安全性和可業(yè)性。鐵路的牽引力，與軌道的聯(lián)結(jié)處也稱(chēng)為受電弓，它具有非常重要的意義：一是能夠使車(chē)輛的運(yùn)行更加平穩(wěn)，二是能減少機(jī)車(chē)車(chē)輛的損耗和提高機(jī)車(chē)的使用壽命。

3.2 系統(tǒng)的電磁兼容

要想保證鐵路系統(tǒng)的可靠性和安全性，必須要對(duì)列車(chē)的電磁兼容問(wèn)題進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理。在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)了電磁干擾，那么就會(huì)導(dǎo)致軌道設(shè)備的損壞以及其他的機(jī)械部件的磨損等，從而造成整個(gè)系統(tǒng)的故障，甚至是癱瘓。為了避免這一情況的發(fā)生，就要采取一定的措施。①對(duì)于列車(chē)的電磁兼容性來(lái)說(shuō)，主要是指通過(guò)屏蔽的方式來(lái)防止電磁脈沖的傳播，而當(dāng)列車(chē)的運(yùn)行速度超過(guò)其自身的承受范圍時(shí)，則需要采用緩沖器來(lái)阻止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生；②在對(duì)列車(chē)的電磁兼容性的研究中，可以利用一些技術(shù)手段，例如將信號(hào)的頻率降低，減少高頻的發(fā)射功率，或使用隔離的方法，也可將信號(hào)的相位改變，能有效地抑制電磁波的輻射作用；③在對(duì)列車(chē)的電磁兼容性的分析中，一般都會(huì)用到電導(dǎo)率的計(jì)算公式，但是這些參數(shù)的準(zhǔn)確性比較差，而且不易得到。

3.3 接地系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)列車(chē)發(fā)生接觸網(wǎng)故障時(shí)，接地系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生電流，電流通過(guò)線路產(chǎn)生電弧，會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成損壞。在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)的問(wèn)題有很多，比如當(dāng)電弧從接觸線直接導(dǎo)入的時(shí)候，就形成了漏磁通，不采取相應(yīng)措施就很容易引起洞磁通，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的瓦解；而當(dāng)電弧從中性點(diǎn)進(jìn)入時(shí)則為零，但是因?yàn)閷?dǎo)線的引入使得這個(gè)零開(kāi)始與地面相接觸，從而使該點(diǎn)與大地之間的電位差變小，這也就是所謂的“地線”，所以可以將這種“地線”命名為“接地主源上的電壓”。

3.4 主要接地技術(shù)參數(shù)

鋼軌的焊接接地，在鐵路接觸網(wǎng)中，焊縫是連接鐵路接觸網(wǎng)的關(guān)鍵部位，焊縫的質(zhì)量直接影響到整個(gè)鐵路系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)時(shí)，應(yīng)盡量減小鋼軌與軌道之間的摩擦力，井保證兩者的相互絕緣，同時(shí)要避免采用較高的材料來(lái)制作道床，以降低道床的應(yīng)力集中，提高強(qiáng)度，還可以通過(guò)增加道床的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)薄弱環(huán)節(jié)的補(bǔ)救，從而達(dá)到減小承載能力的目的，也可在一定程度上減輕對(duì)地面的損傷和腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。鋼筋的保護(hù)接頭，由于重載鐵路的跨度較大，所以對(duì)接地的要求也比較嚴(yán)格，對(duì)于普通的混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)銹蝕、斷片等問(wèn)題時(shí)，需要采取相應(yīng)的措施來(lái)加強(qiáng)其抗振性，還需考慮環(huán)境因素如溫度、濕度等，確保設(shè)備的耐久性。

4 總結(jié)

鐵路提速工程項(xiàng)目是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要組成部分，是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿χ弧Ｔ阼F路建設(shè)中，鐵路提速工程的質(zhì)量和速度都直接關(guān)系到國(guó)家安全和人民的生命財(cái)產(chǎn)，因此對(duì)高速鐵路的電氣化維修提出了更高的要求和更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)保證行車(chē)的安全性、可靠性。通過(guò)對(duì)列車(chē)的研究分析，從列車(chē)運(yùn)行特點(diǎn)出發(fā)，介紹了影響高鐵軌道運(yùn)行的各種因素，并針對(duì)性地給出了相應(yīng)的預(yù)防措施，以達(dá)到提高鐵路運(yùn)輸?shù)恼w水平，減少事故發(fā)生率。