對提高鐵路接觸網(wǎng)可靠性的思考
2015-04-29 00:00:00孫世聰
【摘 要】接觸網(wǎng)是電氣化鐵路的重要組成部分，保證安全可靠供電，對安全運輸意義重大，本文從改善接觸網(wǎng)彈性，改良關鍵零部件設計、提高防雷性能、完善鳥害防治等幾個方面，提出了相關措施，對提高接觸網(wǎng)可靠性進行闡述。
【關鍵詞】提高；接觸網(wǎng)；可靠性
接觸網(wǎng)是電氣化鐵路交通所特有的、沿路軌架設的，為電力機車或電動車組提供牽引電能的特殊供電線路，是電氣化軌道交通牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接決定著電力機車受電弓的受流質(zhì)量，最終影響列車的運行速度與安全。接觸網(wǎng)的特殊性主要表現(xiàn)在露天設置，對氣候變化敏感；無備用；機電復合；負荷的移動性。由于這些特殊性，一旦接觸網(wǎng)設備發(fā)生故障，會嚴重干擾運輸秩序。本文結合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，對提高接觸網(wǎng)可靠性提出建議。
1.改善接觸懸掛彈性
接觸懸掛的彈性是指接觸懸掛在受電弓抬升力的作用下所具有的升高性能，衡量彈性的標準，一是彈性的大小，二是彈性的均勻程度，彈性小且較均勻是接觸網(wǎng)適應高速行車所追求的目標。
采用帶彈性吊弦的接觸懸掛。我國普速鐵路電氣化大多采用簡單鏈形懸掛，這種懸掛型式在定位點處易產(chǎn)生硬點，受電弓在跨距中間和定位點處的導線抬高量相差較大，整個跨距內(nèi)的接觸網(wǎng)彈性不均勻，高速行車時受電弓離線、拉弧現(xiàn)象比較明顯。根據(jù)資料顯示簡單鏈形懸掛彈性的非均勻度，在靜態(tài)情況下為25%，動態(tài)情況下為28%，而這些遠大于10% 的非均勻度是不適合高速行車要求的。根據(jù)國外比較成熟的經(jīng)驗，電氣化水平較高的國家均采用帶彈性吊弦的接觸懸掛，這種懸掛型式在支柱處的彈性可達到跨中的90%，從而可以使非均勻度小于10%。低于10%的非均勻度是高速鐵路接觸網(wǎng)所追求的目標。所以必須從改善彈性的非均勻度人手，將現(xiàn)有的簡單鏈形懸掛改為帶彈性吊弦的鏈形懸掛，從而使整個跨距內(nèi)彈性趨于均勻，目前我局管內(nèi)的鄭西高鐵、石武高鐵均已采用帶彈性吊弦的接觸懸掛方式，通過這幾年的運營實踐，對受電弓平穩(wěn)受流有很好效果。
增加接觸線的張力考慮到線索的安全系數(shù)及接觸線磨耗后能夠承受的張力減小，我們可以適當?shù)卦黾咏佑|線和承力索的設計張力，如將接觸線的張力增加到15kN，承力索的張力增加到20kN，即接觸線的張力增大50%，根據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示，接觸網(wǎng)的彈性可以減小33%。由此可見增大張力可有效地減小接觸懸掛的彈性。
2.改良關鍵零部件設計
用靈活偏轉、沒有開口連接的新零件，取代反定位處的腕臂定位環(huán)。因腕臂定位環(huán)斷裂后定位器（管）脫落，低于接觸線以及定位環(huán)斷裂后，接觸線失去定位使拉出值發(fā)生變化后，造成的弓網(wǎng)事故屢見不鮮。這類事故一般發(fā)生在定位偏移量大、偏轉活動頻繁的錨段關節(jié)處以及曲線內(nèi)側反定位和靠近錨段關節(jié)反定位的腕臂定位環(huán)處。接觸網(wǎng)運行時間越長，這類事故的發(fā)生就越頻繁。
當定位管受力偏轉時，由于壓力作用使定位環(huán)根部將對定位鉤頂部產(chǎn)生一個摩擦阻力，此時定位環(huán)頂部的點將同時受到定位環(huán)根部側緣給它的推力的作用，其大小與相等且與定位環(huán)所受壓力成正比。推力將使定位環(huán)頂部產(chǎn)生一個以定位環(huán)根部為軸心的轉動扭矩。該扭矩將使定位環(huán)以定位環(huán)根部內(nèi)緣的點為支點發(fā)生一定程度彎曲，其彎曲程度與定位環(huán)所受壓力大小及定位管偏轉角度有關。同時，當定位管偏轉角度較大時，定位環(huán)很容易從定位鉤的開口處擠出而使定位鉤失去固定。
定位環(huán)的連接方式不適應在受壓力狀態(tài)下的反定位處工作。因此，只有研制一種在受壓狀態(tài)下能靈活偏轉，且各零部件之間的連接沒有開口的新零件，以取代反定位處的腕臂定位環(huán)，才能從根本上增強定位裝置的性能。
3.提高防雷性能
我國電氣化鐵路開通運行以來，部分線路的雷擊事故較為頻繁，雷害導致閃絡是其中一個重要因素。隨著我國電氣化鐵路運營里程的逐步增加、重載及高速鐵路的快速發(fā)展，如果防雷措施采用不當，可能引起絕緣子損壞造成線路跳閘，同時，雷擊產(chǎn)生的侵入波過電壓通過接觸網(wǎng)傳入牽引變電所，可能引起所內(nèi)電氣設備損壞，造成更大的事故。因此需要提高接觸網(wǎng)的防雷性能、減少接觸網(wǎng)雷擊故障。
（1）接觸網(wǎng)在下列地點應采用氧化鋅避雷器防護：分相和站場端部的絕緣錨段關節(jié)，長度2000m及以上隧道的兩端，長度大于200m的供電線或自耦變壓器供電線連接到接觸網(wǎng)上的接線處，對于峽谷等落雷概率大的工點、土壤電阻率高且降低難度大的區(qū)段應重視防雷方案設計，強雷區(qū)應設置避雷線，在27.5kV電纜的接頭及電纜終端處設置氧化鋅避雷器，切實作好避雷器和避雷線的接地，保障避雷設施正常運行；（2）加強清潔絕緣子尤其是重污染區(qū)的絕緣子，對設備進行差異化管理，不同設備情況，不同污染程度，制定不同清掃制度和清掃周期，盡最大可能減少霧霾、雨雪等惡劣天氣時造成的閃絡；（3）加強設備管理，根據(jù)實際情況對支柱接地進行監(jiān)測，采取有效措施使接觸網(wǎng)支柱的接地電阻始終在規(guī)范規(guī)定值之內(nèi)，對缺失回流線的區(qū)段重新架設回流線或者單獨做接地極。
4.加強鳥害防治
鳥害即因鳥類的原因造成供電中斷。分析以往發(fā)生的鳥害問題，都是由于鳥類搭窩用的樹枝等雜物在雨天導電，短接或部分短接絕緣子造成接地短路所致。此外，還有鳥類搭窩使用的鐵絲等導體直接造成接地短路事故。因此，接觸網(wǎng)設備接地短路是接觸網(wǎng)鳥害故障的主要類型，防止接觸網(wǎng)鳥害故障必須從防治鳥窩入手。
（1）加強巡視檢查，增加人工干擾次數(shù)。在喜鵲筑巢繁殖的春季加大巡視檢查力度。因為鳥窩的危害程度主要取決于其搭建的位置，與其是否成形并無太大關系，即使一根樹枝也可能造成接觸網(wǎng)接地跳閘。因此，在此期間，要堅持每日登乘機車巡視和縮短徒步巡視周期相結合的原則，并采取分線別、定人員、定車次、定責任的“四定”方法，確保巡視檢查質(zhì)量。（2）在設備關鍵處所加裝驅(qū)鳥裝置。鳥類在接觸網(wǎng)設備搭窩的位置主要有以下幾處：站場硬橫梁上、鋼柱里十字支撐處、腕臂底座處、跳線肩架處、下錨補償處、懸吊瓷瓶上部、隔離開關處、回流線肩架處。安裝位置對驅(qū)鳥效果影響很大，所以要找準關鍵處所、關鍵設備，防止鳥類在此搭窩。對不具備安裝條件的，可以涂抹驅(qū)鳥劑，也可安裝隔離開關等設備。對鳥害高危地段和處所應多安裝驅(qū)鳥器并涂抹驅(qū)鳥劑，堅決防止鳥類在此搭窩。此外，還可在鳥害多發(fā)區(qū)段兩側大樹上安裝人工鳥巢，達到消除鳥患和保護鳥類的雙重目的。（3）對接觸網(wǎng)設備進行調(diào)整。對接觸網(wǎng)的部分設備進行適當調(diào)整，增加鳥在桿塔上搭窩的難度，不給鳥類提供在支柱上搭窩的條件，達到減少鳥害的目的，提高設備防鳥害水平。
5.總結
接觸網(wǎng)是電力機車供電的線路，本文通過對接觸網(wǎng)運營實際的認識以及對現(xiàn)存問題的建議，希望可以提高接觸網(wǎng)的運行品質(zhì)和安全可靠性，為正在進行的大規(guī)模鐵路建設，尤其是高速鐵路、城際鐵路建設提供有利的幫助，為我國的電氣化鐵路事業(yè)增磚添瓦。
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