重載鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)檢測中燃弧原因分析及整治對策

姜萬里

（國能朔黃鐵路原平分公司，山西 忻州 036100）

檢測設(shè)備使用過程中，能對接觸網(wǎng)運行數(shù)據(jù)開展檢測工作，屬于新時期出現(xiàn)的檢測技術(shù)。對這項技術(shù)的使用，主要是接觸網(wǎng)絡(luò)所具備穩(wěn)定性能以及安全性能數(shù)據(jù)監(jiān)測。監(jiān)測出來的數(shù)據(jù)能為技術(shù)人員提供參考，從而對接觸結(jié)構(gòu)開展合理化的設(shè)計。另外，將檢測設(shè)備安裝在移動的列車上，列車在運行中能將傳感器信號傳遞到計算機系統(tǒng)中，計算機將所獲取的信息轉(zhuǎn)變成為具體的數(shù)據(jù)傳輸出去。工作人員將數(shù)據(jù)整理后制成表格，技術(shù)人員對數(shù)據(jù)分析中，能發(fā)現(xiàn)哪些數(shù)據(jù)存在問題，進而掌握接觸網(wǎng)的實際狀態(tài)。如果檢測數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)，需要召集維修人員到現(xiàn)場對存在問題的設(shè)備開展維修工作，也能夠?qū)z測設(shè)備的狀態(tài)系統(tǒng)地評估。[1]

1 重載鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)檢測系統(tǒng)的特點

1.1 檢測項目全

對于接觸網(wǎng)檢測這項技術(shù)，在全球范圍內(nèi)主要的技術(shù)種類為兩種，首先是接觸型的檢測設(shè)備，其次是非接觸型的檢測設(shè)備。意大利等國家對接觸型設(shè)備技術(shù)關(guān)注度偏高，研究方向也偏于接觸型檢測設(shè)備，主要是各種幾何數(shù)據(jù)的檢測。對于日本主要關(guān)注非接觸型檢測設(shè)備的研發(fā)，現(xiàn)階段，綜合性檢測是將這兩部分技術(shù)系統(tǒng)地結(jié)合，對列車運行中電弧量或者是各種接觸期間產(chǎn)生作用力，接觸網(wǎng)所處的位置以及各種結(jié)構(gòu)信息等進行數(shù)據(jù)收集，在完成這部分數(shù)據(jù)收集過程中，技術(shù)人員能對接觸網(wǎng)整體質(zhì)量、接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)性以及運行期間動態(tài)數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)地分析。將接觸網(wǎng)中存在的缺陷以及不足部位進行確認，讓專業(yè)的設(shè)備維修人員開展維修工作。

1.2 數(shù)據(jù)準確

接觸網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測技術(shù)主要將各種高端檢測技術(shù)相互結(jié)合，能對接觸網(wǎng)開展檢測，能將列車運行中的參數(shù)全面地獲取，技術(shù)人員在對數(shù)據(jù)分析的過程中能掌握接觸網(wǎng)運行情況。設(shè)備的視頻監(jiān)測系統(tǒng)能對接觸網(wǎng)的幾何情況系統(tǒng)地檢測，在后續(xù)計算機處理過程中，能將各種數(shù)據(jù)準確地定位。

1.3 效率高

隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，鐵路的客運數(shù)量和貨物運輸數(shù)量也在與日俱增，鐵路運輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)處于高密度、運載重量增加的狀態(tài)，對于檢修工作所產(chǎn)生的壓力較大。在傳統(tǒng)意義上的對于鐵路接觸網(wǎng)的維修已經(jīng)不能滿足時代發(fā)展需求，需要維修人員結(jié)合檢測數(shù)據(jù)情況，利用時間差開展維修。為了對鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)系統(tǒng)地關(guān)注，各個國家均在研發(fā)先進的技術(shù)，我們較為熟知的是重載鐵路綜合檢測車運行，檢測車能將各種先進的技術(shù)融合到一起，在實際運行中能收集接觸網(wǎng)的各項動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)，在技術(shù)人員對數(shù)據(jù)分析后能確定具體維修時間節(jié)點。這項技術(shù)所具備的優(yōu)點較為明顯的是能節(jié)省時間，以往測一公里所花費時間約一小時，但是，使用先進技術(shù)能保證每小時檢測一百公里以上?？梢?，計算機對數(shù)據(jù)的處理效率是人工處理數(shù)據(jù)無法比擬的，能大大提升工作效率。

2 重載鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)檢測中燃弧的危害

現(xiàn)階段，在重載鐵路運行過程中，主要是受電弓與接觸網(wǎng)在滑動過程中能將電流獲取出來，但是，在重載鐵路運行時會出現(xiàn)燃弧情況，對接觸網(wǎng)獲取電流產(chǎn)生影響，會對鐵路的運行產(chǎn)生嚴重影響。燃弧是指在鐵路運行中出現(xiàn)氣體放電現(xiàn)象，電流在傳輸過程中，因為部分物質(zhì)存在電離情況，進而形成火花。常見的是受電弓和接觸線在快速移動中，形成耦合振動類型，當其他外部因素存在的情況下，會上下移動形成復合類型振動。當受電弓和接觸線在不同振動類型影響下，會造成弓和網(wǎng)之間接觸性能出現(xiàn)下降情況，長久進行下去會造成分離情況引發(fā)燃弧出現(xiàn)。燃弧所具備的特點主要是導電性較強、產(chǎn)生能量較為集中、形成的溫度和亮度均較高。當受電弓和接觸網(wǎng)長久運行中，對供電設(shè)備和運行安全產(chǎn)生較大影響，主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，燃弧出現(xiàn)會造成能量較為集中、產(chǎn)生較高的溫度會造成接觸的導線出現(xiàn)熔化腐蝕情況，長時間會造成導線表面出現(xiàn)凹凸不平的情況，在快速運行中磨損情況會加劇，對接觸網(wǎng)使用壽命產(chǎn)生影響。接觸線和滑板之間出現(xiàn)縫隙情況會造成電弧出現(xiàn)，長此以往會造成電弧增加，會造成接觸線出現(xiàn)斷裂的情況，對于列車的運行安全產(chǎn)生嚴重影響。第二，當燃弧出現(xiàn)時，整個受電弓和接觸線整體處于離線的狀態(tài)，兩個部分之間會產(chǎn)生壓降情況，當持續(xù)接觸和轉(zhuǎn)化中能發(fā)現(xiàn)電流會出現(xiàn)波動的情況，會出現(xiàn)過電壓的情形。過電壓在接觸網(wǎng)上傳播過程中，會對牽引網(wǎng)絡(luò)的絕緣性產(chǎn)生影響，使絕緣系統(tǒng)的老化速率加速，破壞供電設(shè)備，甚至會造成供電系統(tǒng)跳閘的情況，對行車安全產(chǎn)生影響。燃弧的產(chǎn)生也會形成電磁波，這部分電磁波的存在會對周圍的無線通信和鐵路的運行系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的影響。[2]

3 重載鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)檢測中燃弧產(chǎn)生的原因

3.1 弓網(wǎng)接觸壓力

受電弓和接觸網(wǎng)在運行時需要具備一定的壓力，為了讓受電弓能穩(wěn)定對電流的獲取，主要是通過機械力對受電弓和接觸線產(chǎn)生抬升力。接觸力屬于一個動態(tài)的數(shù)值點，接觸的壓力在范圍內(nèi)波動，對于壓力大小產(chǎn)生影響的主要因素包括接觸線整體高度、火車系統(tǒng)的運行路況和實際運行速度情況等。接觸壓力的最大值和最小值以及穩(wěn)定值是對受電弓和接觸網(wǎng)之間系統(tǒng)評價的關(guān)鍵指標。通過數(shù)據(jù)總結(jié)能發(fā)現(xiàn)，接觸的壓力越大則電流的傳遞效果越好，但這種壓力也存在明顯弊端，會造成弓網(wǎng)的磨損效率增加。如果接觸的壓力偏低，會造成離線的情況出現(xiàn)而引發(fā)電弧，電弧會造成滑板被破壞，造成導線的表面出現(xiàn)破損的情況，長此以往會造成磨損嚴重情況。因此，受電弓一般的壓力控制點應為70±10 N。

3.2 接觸線不平順和彈性不均勻

機車在運行過程中，當受電弓與接觸線出現(xiàn)高低不平位置時，接觸線出現(xiàn)不平順會導致振動距離明顯增加，接觸線弧度越大則導致的導線高度變化越加明顯，會出現(xiàn)燃弧現(xiàn)象。接觸線所具備的彈性會對受電弓的電流產(chǎn)生明顯的影響，如果彈性不均勻的情況下會造成燃弧的情況出現(xiàn)。接觸線的彈性計算公式為E=△h/F，彈性E 越小則說明接觸性越好，出現(xiàn)燃弧的概率越低。

3.3 接觸線硬點

當接觸線出現(xiàn)硬點時，如果受電弓在高速度運行時與硬點發(fā)生碰撞，就會出現(xiàn)受電弓偏離原來位置，使電壓變化造成電弧產(chǎn)生，當接觸線的硬點增多時，不但會造成燃弧出現(xiàn)次數(shù)明顯增加，受電弓也會出現(xiàn)損傷的情況，長久運行中會造成受電弓的使用周期縮短，甚至造成供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障等。[3]

3.4 接觸線出現(xiàn)污染

一般來說接觸線處于自然環(huán)境中整體較為干凈，但是在隧道內(nèi)部或者是在天橋的下端，這部分區(qū)域會受外界的煙塵泥土所影響，污染物會附著到接觸線上端，造成受電弓和接觸線之間產(chǎn)生電壓差，出現(xiàn)燃弧等情況。接觸線上的污染物數(shù)量較多時，造成燃弧的數(shù)量偏多，長此以往會造成列車運行中出現(xiàn)跳閘的情況，甚至會造成安全事故。

3.5 鋼軌不平順

列車運行的鋼軌精度達不到要求的情況下，當車輛在高速運行時，受電弓和接觸線會出現(xiàn)振動的情況，使受電弓出現(xiàn)離線的情況，導致燃弧的發(fā)生，長時間的運行會對列車的運行產(chǎn)生安全隱患。

3.6 外部環(huán)境因素

現(xiàn)階段，接觸網(wǎng)在使用過程中，均處于裸露的自然環(huán)境中，外界的雨水、風雪等都會對接觸網(wǎng)造成損害，當電流出現(xiàn)異常時，這些外部的條件會造成接觸線的表面出現(xiàn)氧化的情況，導致電力系統(tǒng)的傳輸出現(xiàn)故障，進而引發(fā)受電弓燃弧的情況，長時間會造成外部接觸網(wǎng)出現(xiàn)損傷的情況，影響接觸線的使用壽命，對重載鐵路安全運行也會產(chǎn)生負面影響。

4 針對重載鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)檢測中燃弧的整治對策

4.1 改善弓網(wǎng)壓力

弓網(wǎng)的壓力穩(wěn)定情況能將燃弧的情況系統(tǒng)地減少，現(xiàn)階段對受電弓的主要處置措施是加裝設(shè)備的補償裝置，在列車運行的過程中使受電弓壓力明顯增加，降低空氣中的阻力，特別是在列車經(jīng)過隧道時，可以加裝部分感應設(shè)備，這樣能補償受電弓的接觸力，減少風洞的接觸力。

4.2 調(diào)整接觸線平順性

在列車運行中起到關(guān)鍵作用的是接觸線的平順性，對平順性產(chǎn)生影響的是材質(zhì)本身的特點，在接觸線加工中，需要對接觸線的材料嚴格地把控，讓接觸線表面內(nèi)的顆粒均勻一致，當受到外界的作用力中，能將外界的作用力分散開來。在導線生產(chǎn)過程中也要嚴格地進行導線檢驗工作，當發(fā)現(xiàn)有導線出現(xiàn)彎折情況時，需要嚴格地將其剔除，避免混入到系統(tǒng)中來。在重載鐵路系統(tǒng)施工過程中，如發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題的導線就要及時開展封存工作，不能將不符合質(zhì)量標準的導線用于施工中。對接觸線平順性產(chǎn)生影響的另一個指標是接觸線的高低位置出現(xiàn)超標的情況，當建設(shè)單位完成導線施工以后或既有鐵路在運行中，需要檢測人員按照標準嚴格地檢查，變化的位置不能超過20 毫米。

4.3 調(diào)整接觸線彈性不均勻度

當接觸線彈性出現(xiàn)不均勻的情況時，需要維修人員從不同角度進行調(diào)整。首先，需要對受電弓和接觸線的張力系統(tǒng)進行調(diào)整，適時地增加壓力，對于補償裝置也要定期地檢查，確認其是否出現(xiàn)卡頓情況，同時也要將溫度變化情況系統(tǒng)地考慮進去。其次，彈性吊索的張力要達到設(shè)計要求，需要符合技術(shù)指標，壓力過大或者過小均會造成彈性出現(xiàn)不均勻的情況。最后，要對吊弦的位置和長度開展計算工作，確認好適合的安裝位置。

4.4 減少接觸硬點

接觸網(wǎng)出現(xiàn)硬點主要是因為在項目施工的過程中，或者在接觸網(wǎng)導線的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)的工藝不能達到技術(shù)要求。對于這種接觸硬點的主要處置方式是在接觸線架設(shè)過程中，要充分地考慮施工工藝，這種架線所使用的恒定張力架線車能讓張力保持均勻。在電線架設(shè)的過程中需要實現(xiàn)連續(xù)進行，在接觸線架設(shè)的過程中，要嚴格地執(zhí)行施工工藝，工作人員不能對接觸線進行踩踏。此外，項目單位負責人需要按照要求，派專業(yè)的技術(shù)人員到廠家進行導線監(jiān)督工作，避免出現(xiàn)硬點的情況，保證導線材質(zhì)的質(zhì)量符合技術(shù)要求，這樣可以在根本上降低故障的發(fā)生率。

4.5 預防接觸線污染

在隧道內(nèi)施工過程中，需要避免灰塵對設(shè)備產(chǎn)生影響，在架設(shè)導線的過程中要嚴格地防護，需要施工單位安排專業(yè)的人員負責，在進行施工完成后的隧道壁清洗作業(yè)時，需要將導線上的附件嚴格按照技術(shù)標準清洗，在清洗的過程中，避免接觸網(wǎng)受到污染，要使用專業(yè)的設(shè)備對其進行包裹，保證接觸網(wǎng)保持干凈。[4]

4.6 復測鋼軌平順性

列車軌道的平順性不達標會導致燃弧的情況，需要施工單位嚴格地對施工進行管控，適時地要求專業(yè)的檢測機構(gòu)對軌道進行檢測，對不符合項目的部分要嚴格地整改，軌道的平順性能夠避免重載列車運行中振動的情況。

4.7 應用接觸網(wǎng)安全巡檢裝置

接觸網(wǎng)在運行中，想要平穩(wěn)運行就必須增加安全巡檢裝置，常見的設(shè)備是各種微型處理器，如用攝像機對運行中的列車進行監(jiān)控，利用成像技術(shù)將數(shù)據(jù)進行收集整理?，F(xiàn)階段，相機的主要使用形式是高像素和低像素相互結(jié)合，在這個時間段內(nèi)，接觸網(wǎng)的裝置主要是進行整體檢測和近距離測量。需要特別關(guān)注的是，在完成數(shù)據(jù)收集以后，需要按照要求將數(shù)據(jù)整理后保存下來，正確使用智能化檢測設(shè)施，能實現(xiàn)自動化檢測技術(shù)的應用。

5 結(jié)語

綜上所述，改革開放以后，國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展迅速，原本落后的鐵路運營系統(tǒng)已經(jīng)不適應時代的發(fā)展需求，國家鐵路部門對鐵路建設(shè)給予足夠的支持，鐵路系統(tǒng)也在逐漸地升級和完善。對于重載鐵路，需要做好接觸網(wǎng)動態(tài)檢測，對燃弧原因進行分析，充分認識到燃弧的危害性，進而采取有效的應對措施。同時，鐵路工作人員要掌握接觸網(wǎng)檢測技術(shù)，從不同的環(huán)節(jié)做好各項整治工作，保證鐵路系統(tǒng)的安全運行。