電氣化鐵道接觸網(wǎng)常見事故分析與對策

王永松

摘要：隨著科技的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，電氣化設(shè)備在人們的日常生活中被廣泛應(yīng)用，而且電氣化設(shè)備在鐵道交通方面也正在大量進(jìn)行建設(shè)，但電氣化鐵道接觸網(wǎng)在日常應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障。

關(guān)鍵詞：鐵道交通；電氣化接觸網(wǎng)；常見事故；對策

電氣化鐵道的接觸網(wǎng)的組成部分，主要包括接觸懸掛部分和支持裝置部分以及支柱與基礎(chǔ)部分，其中接觸懸掛部分是由吊弦、接觸線、承力索以及零部件構(gòu)成；支持裝置部分是由腕臂、定位裝置、拉桿組成，用于支持和懸吊接觸懸掛，將負(fù)載進(jìn)行傳遞。其中在支柱和基礎(chǔ)部分是由基坑和鋼筋混凝土柱構(gòu)成，主要用于承受支持裝置和接觸懸掛的全部負(fù)載。以上是鐵道接觸網(wǎng)的基本組成部分，也是存在常見故障的基礎(chǔ)部位。

一、接觸網(wǎng)磨損形成的機(jī)械故障原因分析

電氣化鐵道接觸網(wǎng)不同于普通的街道供電系統(tǒng)，它是通過機(jī)電列車在運(yùn)行過程中受電弓與電氣網(wǎng)絡(luò)滑行接觸，電力經(jīng)過車載變壓設(shè)備轉(zhuǎn)換成列車所需電壓。在這種滑行接觸過程中，電力機(jī)車受到電弓運(yùn)行傳輸?shù)碾娏δ芰?，加上機(jī)車的震動(dòng)，就會(huì)對接觸線產(chǎn)生一定的顛動(dòng)抬升力，從而增加列車與電力運(yùn)輸線之間的摩擦力。（1）接觸網(wǎng)受軌道施工指標(biāo)的影響分析。電力列車運(yùn)行過程中，受外界各種惡劣環(huán)境的影響較大，列車對接觸線產(chǎn)生的抬升力與列車軌道建設(shè)的精度、列車的彈性系數(shù)、列車與接觸網(wǎng)的摩擦力等因素密切相關(guān)。通過仔細(xì)分析電氣化鐵道接觸網(wǎng)的現(xiàn)場施工狀況可以看出，接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)受外界氣候、溫度、電氣性能指標(biāo)和機(jī)械設(shè)備質(zhì)量等因素的影響，并且隨著外部環(huán)境呈動(dòng)態(tài)變化趨勢。造成機(jī)械設(shè)備磨損的原因是多方面的，有來自施工方面的誤差，比如施工時(shí)的測量誤差，給機(jī)車配盤留下的空間不足。此外，施工人員的技術(shù)水平及標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不嚴(yán)格，缺乏統(tǒng)一的參照尺度，往往根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來判斷接觸網(wǎng)的斷點(diǎn)位置及長度，沒有進(jìn)行詳細(xì)的量化，忽視了電力列車運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)變化帶來的影響。在這種情況下，電力列車在運(yùn)行過程中受到一定的顛簸，使得接觸網(wǎng)承受強(qiáng)大的電流沖擊力，給電力系統(tǒng)的供應(yīng)帶來短時(shí)間的超負(fù)荷運(yùn)行。（2）接觸網(wǎng)受線路布設(shè)質(zhì)量的影響分析。高速運(yùn)行的電力機(jī)車對接觸線鋪設(shè)的精度性要求相對比較嚴(yán)格，接觸線鋪設(shè)的質(zhì)量直接影響電力機(jī)車的供電保障，同時(shí)光滑順暢的接觸線布設(shè)也可減少列車與接觸網(wǎng)之間的摩擦力。接觸線的選擇應(yīng)根據(jù)列車的實(shí)際運(yùn)行速度，考慮到電力最大傳播速度、接觸線的彈性系數(shù)、抵抗因摩擦產(chǎn)生的高溫等因素。

二、電氣設(shè)備燒傷故障原因分析

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的激烈競爭，鐵路系統(tǒng)作為運(yùn)輸行業(yè)的領(lǐng)頭羊，面臨著來自公路和民航系統(tǒng)的巨大壓力，鐵路系統(tǒng)要想獲取更多、更大的利潤率，就必須增加鐵路運(yùn)行頻次，提高運(yùn)輸效率。在這種情況下，與鐵路系統(tǒng)相匹配的相關(guān)設(shè)施也將承受超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，久而久之就會(huì)造成接觸網(wǎng)系統(tǒng)的老化，造成接觸網(wǎng)局部電流增大，最終形成內(nèi)燃現(xiàn)象，燒傷相關(guān)接觸網(wǎng)設(shè)備，給鐵路的運(yùn)行造成極大的隱患。（1）線路設(shè)計(jì)缺陷造成接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷。隨著電機(jī)列車的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，原有的線路設(shè)計(jì)承載能力已逐步不能適應(yīng)鐵路的運(yùn)行要求，部分接觸線發(fā)生老化甚至表皮掉落現(xiàn)象。電氣化接觸網(wǎng)的布設(shè)目的是通過對鐵路沿線的承力索、架線隔離設(shè)備、接觸線進(jìn)行連接，形成主導(dǎo)電路回路，為電力機(jī)車的運(yùn)行提供電力保障。接觸網(wǎng)系統(tǒng)的中間部件脫落或損壞極容易造成線路的短路，進(jìn)而燒傷接觸網(wǎng)設(shè)備。同樣地，因線路連接錯(cuò)誤造成線路某一局部斷截面阻力增大，燒斷主電回路的一部分，也會(huì)影響電力機(jī)車的正常的運(yùn)行。（2）電流的非正常變換造成接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷。在接觸網(wǎng)線路的設(shè)計(jì)或鋪設(shè)過程中，電氣設(shè)備之間的線路連接較多，這部分電路網(wǎng)之間很多直接與鐵路沿線的電氣設(shè)備相連，它們對整個(gè)供電線路起著至關(guān)重要的作用。因人為因素造成線路之間的錯(cuò)誤連接，造成接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)中不應(yīng)通過電流的地方通過了部分電流，由于缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)保護(hù)線路，這些電流經(jīng)過相應(yīng)的接觸設(shè)備，燒傷接觸網(wǎng)，破壞設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）維修管理不及時(shí)造成接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷。一個(gè)電氣化鐵道設(shè)備往往是由很多精密的零部件組成，這些微小的部件是電力機(jī)車高速、有效運(yùn)行的重要保障。這些小部件間接地承受了來自機(jī)車和外部惡劣環(huán)境的侵蝕，最容易發(fā)生設(shè)備損傷事故。然而，在對列車進(jìn)行日常維修方面，由于沒有對其制定相應(yīng)的監(jiān)管措施，對機(jī)車的正常檢修只停留在外部檢測方面。這就容易導(dǎo)致這些部件在高溫、機(jī)車高速運(yùn)行引起的震動(dòng)等外部壓力外，產(chǎn)生阻熱效應(yīng)，導(dǎo)致線路分流燒傷部件。

三、電氣化鐵道接觸網(wǎng)發(fā)生故障的防治措施

接觸網(wǎng)為電力機(jī)車的正常運(yùn)行提供了保障，是整個(gè)供電系統(tǒng)建設(shè)的核心部分；接觸網(wǎng)除受外界氣候、溫度的影響外，還受機(jī)車運(yùn)行所產(chǎn)生的劇烈震動(dòng)影響，接觸網(wǎng)的運(yùn)行狀況時(shí)刻處于復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化中。針對接觸網(wǎng)存在的這些實(shí)際問題，應(yīng)該采取以下幾方面的對策和方法：（1）改造接觸網(wǎng)的連接方式，降低工程損耗。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)和運(yùn)行應(yīng)從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度充分考慮，科學(xué)選取接觸網(wǎng)的使用材料，合理布設(shè)接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)、斷線點(diǎn)，可在試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上進(jìn)行考察論證。在機(jī)車運(yùn)行過程中，電聯(lián)線剪切作用力增大，加上外部溫差變化，極容易發(fā)生電聯(lián)線折斷現(xiàn)象。因此，在電聯(lián)線施工過程中，應(yīng)注重對機(jī)車運(yùn)行時(shí)造成電聯(lián)線動(dòng)態(tài)變化因素的考慮，施工時(shí)預(yù)留一定的裕度。（2）完善接觸網(wǎng)的保護(hù)方式，減少電流過熱。通過在接觸網(wǎng)容易發(fā)生故障的區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的觸區(qū)范圍，以防止電力機(jī)車運(yùn)行時(shí)接觸線打折，產(chǎn)生電流過熱效應(yīng)。接觸網(wǎng)的接觸點(diǎn)數(shù)目直接影響著機(jī)車受電弓的電力傳輸效果，在接觸點(diǎn)位置布設(shè)接觸線線夾等零部件時(shí)，在機(jī)車高速運(yùn)行狀態(tài)下，極易造成受電弓與接觸線之間的激烈碰撞，嚴(yán)重時(shí)可造成線路短路。具體可在一定的距離之內(nèi)不設(shè)置接觸線線夾等零件，以實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車受電弓從兩個(gè)接觸線之間的平滑過渡。（3）改進(jìn)機(jī)車設(shè)備，減小機(jī)械摩擦。除了加強(qiáng)鐵道施工工藝外，對機(jī)車設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)、降低摩擦阻力也是降低接觸網(wǎng)發(fā)生故障的有效途徑。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，改變電力機(jī)車的受電模式可有效降低機(jī)械摩擦阻力，從而減少因摩擦產(chǎn)生的熱量值，降低不必要的損耗。（4）完善檢修制度，加強(qiáng)設(shè)備檢修。加強(qiáng)對鐵道沿線的主電回路隱患的現(xiàn)場排查，完善排查、檢修制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)車線路中存在的線路連接問題、零部件的運(yùn)行狀況等信息，并及時(shí)進(jìn)行上報(bào)檢修。接觸網(wǎng)設(shè)備受外部干擾較大，應(yīng)注重對惡劣天氣下的排查頻率，以期發(fā)現(xiàn)因雨雪冷凍或炎熱天氣對接觸線產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，重點(diǎn)加強(qiáng)對各個(gè)接觸點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)的線路排查。運(yùn)用現(xiàn)代科技手段，購置相關(guān)精密檢測設(shè)備，重點(diǎn)加強(qiáng)對人工不易察覺的零部件損傷狀況進(jìn)行檢測，提高檢測工作的可靠性程度。此外，定期對接觸網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵部位拆卸檢查，測定相關(guān)的參數(shù)，并對相關(guān)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，以便根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的針對性措施。

電氣化鐵道接觸網(wǎng)作為一種低能耗、低成本、高效率的運(yùn)行方式給鐵路運(yùn)輸行業(yè)帶來了質(zhì)的飛躍，推動(dòng)了我國鐵路系統(tǒng)的建設(shè)步伐。本文通過對接觸網(wǎng)磨損形成的機(jī)械故障以及電氣設(shè)備燒傷故障的原因進(jìn)行分析，分別從改造接觸網(wǎng)的連接方式、降低工程損耗，完善接觸網(wǎng)的保護(hù)方式、減少電流過熱，改進(jìn)機(jī)車設(shè)備、減小機(jī)械摩擦，完善檢修制度、加強(qiáng)設(shè)備檢修等方面探討了防治電氣化鐵道接觸網(wǎng)發(fā)生故障的根本途徑和方法。