鐵路接觸網(wǎng)運行狀態(tài)的影響因素與管控措施

高懷玉

摘 要：接觸網(wǎng)是一種電力線路，架設(shè)在電氣化鐵路的沿線上方，通過受電弓為電力機車提供電能，同時又是鐵路電氣化發(fā)展的重要工具，使用頻率居于各個部件的前列，且因其具有露天設(shè)置、結(jié)構(gòu)脆弱、無備用等特點，受其內(nèi)外不良因素影響，使設(shè)備故障時有發(fā)生。該文首先闡述了鐵路接觸網(wǎng)的功能與組成，其次分析了鐵路接觸網(wǎng)運行狀態(tài)的影響因素，同時深入探討了鐵路接觸網(wǎng)故障的管控措施。

關(guān)鍵詞：鐵路接觸網(wǎng)；運行狀態(tài)；影響因素

中圖分類號：TM922.5 文獻標(biāo)志碼：A

0 前言

從2018年2月中國鐵路總公司發(fā)布的2017年統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，全國鐵路2017年累計發(fā)送旅客30.38億人，發(fā)送貨運29.19億噸，與上年相比增加了9.6 %和10.1 %；全國鐵路的營業(yè)里程達到了12.7萬km；其中，電氣化鐵路里程所占比例為68.2%，達到了8.7萬km；而電力機車在全國鐵路機車所占比例為59.5%，達到了2.1萬臺。由此可見，我國鐵路網(wǎng)目前正在承擔(dān)著日益繁重的運輸任務(wù)，直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的發(fā)展，而在“節(jié)能減排”、“環(huán)保低碳”的理念下鐵路電氣化率必然會越來越高，而接觸網(wǎng)又是鐵路電氣化，特別是高速鐵路發(fā)展的重要設(shè)備，使用頻率居于各個部件的前列，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、較易故障。鑒于此，極有必要對鐵路接觸網(wǎng)運行狀態(tài)的影響因素與管控措施進行研究。

1 鐵路接觸網(wǎng)的功能與組成

鐵路接觸網(wǎng)實質(zhì)上是一種電力線路，架設(shè)在電氣化鐵路的沿線上方，通過受電弓為電力機車提供電能；其架設(shè)方式呈“之”字型，主要由基礎(chǔ)與支柱、接觸懸掛、支持裝置和定位裝置等幾部分組成。

1.1 基礎(chǔ)與支柱

基礎(chǔ)與支柱用以承受接觸懸掛、支持裝置、定位裝置的全部負荷，并將接觸網(wǎng)懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱和鋼柱是常用的類型。

1.2 接觸懸掛

接觸網(wǎng)的分類大多以接觸懸掛的類型來區(qū)分，根據(jù)其縱向索線的數(shù)目和特點分為簡單接觸懸掛與鏈型接觸懸掛兩大類。

1.2.1 簡單接觸懸掛

簡單接觸懸掛是由一根接觸線直接固定在支柱支持裝置上的懸掛形式。國內(nèi)現(xiàn)采用的帶補償裝置的彈性簡單懸掛系在接觸線下錨處裝設(shè)了張力補償裝置，以調(diào)節(jié)張力和弛度的變化。

1.2.2 鏈型接觸懸掛

鏈形接觸懸掛是在承力索上采用吊弦的方式來懸掛接觸線，并且通過有關(guān)數(shù)據(jù)對吊弦長度進行計算與調(diào)整，通過錨段終端的張力補償裝置作用，使跨距內(nèi)接觸線對軌面的高度基本保持一致。

1.3 支持裝置

支持裝置用以支持接觸懸掛，并將其負荷傳給支柱或其他建筑物。根據(jù)接觸網(wǎng)所在區(qū)間、站場和大型建筑物而有所不同，現(xiàn)行的支持裝置主要由棒式絕緣子、平腕臂、斜腕臂及安裝所需的各種連接部件組成。

1.4 定位裝置

定位裝置是在定位點處實現(xiàn)接觸線相對于受電弓中心進行橫向定位的裝置，其功能主要是把接觸線始終控制在受電弓滑板的運行軌跡范圍內(nèi)，并將接觸線的水平負荷傳遞給支柱；主要由定位管、定位器、定位線夾及連接零件組成。

2 鐵路接觸網(wǎng)運行狀態(tài)的影響因素

從目前來看，我國鐵路網(wǎng)正在承擔(dān)著日益繁重的運輸任務(wù)，電氣化率必然會越來越高，如果未能及時對鐵路接觸網(wǎng)進行維護或檢修，那么必然會導(dǎo)致鐵路接觸網(wǎng)出現(xiàn)損壞，難以保證鐵路運輸暢通。由此可見，很有必要對影響鐵路接觸網(wǎng)運行狀態(tài)的因素進行研究。

2.1 接觸網(wǎng)定位環(huán)節(jié)因素

（1）如果定位點處的坡度過小或者拉出值過大，均有可能會導(dǎo)致出現(xiàn)刮弓、碰、脫等多種故障類型，主要是由于定位裝置安裝形式、位置及有關(guān)參數(shù)不符合規(guī)范，各部螺栓力矩緊固不達標(biāo)，溫差變化差異過大，大風(fēng)大雪惡劣天氣等所造成，尤其是在曲線處跨中體現(xiàn)得更加明顯。

（2）道岔區(qū)刮弓、鉆弓故障。道岔區(qū)刮弓、鉆弓故障主要是由于線岔限制管間隙過大，導(dǎo)線交叉處有關(guān)參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)，始觸區(qū)內(nèi)安裝設(shè)備線夾以及受電弓轉(zhuǎn)換點水平抬高數(shù)值不合理等原因此導(dǎo)致的，同時受電弓的帶病運行也會造成刮弓、鉆弓故障。

2.2 接觸網(wǎng)設(shè)備因素

2.2.1 吊弦、電連接故障

如果電連接設(shè)置的位置不合理、數(shù)量較少，就很有可能會導(dǎo)致機車由于取流過大而出現(xiàn)吊弦、軟橫跨固定繩、承力索線索交叉處、承力索支座及電連接線夾內(nèi)線索的燒斷，也會導(dǎo)致軟橫跨懸吊滑輪及定位器鉸接處設(shè)備的燒損、掉落問題；同時電連接、吊弦線夾又長期處于振動環(huán)境中，也較易出現(xiàn)松脫、斷裂等問題，此外電連接線夾內(nèi)涂抹的電力復(fù)合脂在長期使用過程中也會逐漸地出現(xiàn)老化問題，導(dǎo)致電連接處接觸電阻增加進而發(fā)熱量增加，使線夾發(fā)熱而燒傷線索。

2.2.2 承力索、接觸線燒斷故障

接觸線較易由于硬點、硬彎、電力機車故障、異物搭接、絕緣錨段關(guān)節(jié)內(nèi)電力機車啟動取流等問題而導(dǎo)致出現(xiàn)放電拉弧、局部磨耗過大等，使接觸線出現(xiàn)損傷并在張力的同步作用下導(dǎo)致斷線事故發(fā)生。此外不同懸掛間非穩(wěn)定性接觸也會造成線索間放電，導(dǎo)致斷線事故發(fā)生，此種情況一般發(fā)生在站場交叉承力索間和非支接觸線與工支定位管間。

2.2.3 隔離開關(guān)、避雷器故障

此類故障多是由于設(shè)備性能下降、老化、電腐蝕、材質(zhì)不良等原因造成，如設(shè)備安裝所用的銅鋁過渡線夾，長期在電腐蝕下，易發(fā)生斷裂問題；避雷器絕緣部件老化、性能下降，在雷擊設(shè)備后易發(fā)生炸裂。

2.3 氣候因素

由于鐵路接觸網(wǎng)處于全露天狀態(tài)，受季節(jié)變化、大風(fēng)、雷雨、凍雨等惡劣天氣影響較大，均有可能會導(dǎo)致鐵路接觸網(wǎng)出現(xiàn)故障。如在季節(jié)溫差變化較大的情況下，因線索馳度變化引起接觸網(wǎng)設(shè)備引線與支柱等接地體絕緣距離不足，上跨橋下承力索、供電線、加強線與橋體絕緣距離不足引發(fā)斷線事故等；在大風(fēng)環(huán)境下，易導(dǎo)致鐵路沿線危樹與接觸網(wǎng)絕緣距離不足，異物短接接觸網(wǎng)設(shè)備，線索在風(fēng)擺情況下對地絕緣距離不足等；在雷雨天氣下，易發(fā)生絕緣閃絡(luò)、雷擊設(shè)備燒傷接觸網(wǎng)設(shè)備故障等；在凍雨天氣下，易發(fā)生接觸網(wǎng)覆冰舞動影響行車故障等。

2.4 外部環(huán)境因素

外部環(huán)境因素主要包括危樹、異物、鳥害、周邊污染源、冰凍、暴雨、地震、山體坍塌、泥石流和雷擊等。從實際運營情況來看，鐵路接觸網(wǎng)每年因上述外界因素的影響，導(dǎo)致接觸網(wǎng)發(fā)生故障的情況也較為突出，如鳥巢在硬橫梁、支柱、設(shè)備底座、肩架等處所的搭建，導(dǎo)致接觸網(wǎng)設(shè)備短接接地故障；雷雨季節(jié)時，易發(fā)生山洪暴發(fā)、山體坍塌、泥石流、危樹倒伏等導(dǎo)致支柱折斷、線索斷線的嚴(yán)重鐵路交通事故；如果鐵路接觸網(wǎng)處于鋼廠、煤場、化工廠等易產(chǎn)生導(dǎo)電物質(zhì)的區(qū)域內(nèi)時，在陰雨、霧天時也極易發(fā)生絕緣子大面積污閃接地故障。

2.5 線路及其他環(huán)節(jié)

2.5.1 線路原因故障

此類故障主要是出現(xiàn)在線路故障導(dǎo)致列車脫軌造成接觸網(wǎng)大面積損壞或曲線段外軌的超高值變化而導(dǎo)致受電弓刮弓、脫弓故障。

2.5.2 架空跨越線路故障

此類故障多是由于雷擊、跨越線索安裝形式不規(guī)范、固定不牢、設(shè)備失修等原因?qū)е录芸湛缭骄€索脫落，搭接在接觸網(wǎng)上造成斷線事故。

3 鐵路接觸網(wǎng)故障的管控措施

鐵路接觸網(wǎng)是電力機車運行的基本設(shè)施，受到技術(shù)、設(shè)備、自然環(huán)境的影響；如果管控不到位，輕則影響電力機車正常工作，重則可能導(dǎo)致事故發(fā)生。只有對影響接觸網(wǎng)運行安全的這些問題采取有效的防控措施，才能確保接觸網(wǎng)設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。

（1）通過設(shè)備升級改造，提高接觸網(wǎng)運行的可靠性及穩(wěn)定性。接觸網(wǎng)設(shè)備的更新升級要建立在“免維護”的指導(dǎo)思想之上，通過綜合對比、合理選型盡可能地實現(xiàn)本質(zhì)安全。將組合型分段絕緣器更換為整體型；將注油型補償裝置更換為免維護型；將供電線轉(zhuǎn)角處的并溝線夾更換為對接管式的連接形式；將并溝式電連接線夾更換為壓接式等，不斷提高設(shè)備運行的可靠性及穩(wěn)定性。

（2）采取人防、物防、技防措施，減少外界不良因素影響，保障設(shè)備安全運行。象及時組織人員對鐵路沿線兩側(cè)彩鋼瓦、廣告牌、彩布條、危樹等進行處理，減少惡劣天氣下外部環(huán)境對接觸網(wǎng)設(shè)備運行本身造成的不良影響；同時將重污區(qū)瓷質(zhì)絕緣子更換為爬電距離較大的復(fù)合型絕緣子，防范大面積絕緣污閃情況發(fā)生；在支柱、硬橫梁上安裝驅(qū)鳥器、防鳥網(wǎng)等，杜絕鳥害對設(shè)備的安全影響；在橋隧滲水結(jié)冰處所安裝絕緣板，防止短接設(shè)備；在上跨橋、上跨電力線下方安裝絕緣鋼絞線、鎧裝護線條，防止斷線事故發(fā)生；在供電線支柱、高路堤、高橋梁處所加裝避雷線，減少雷擊概率；通過涂抹螺紋鎖固膠，延長螺母力矩緊固周期等一系列有效措施，從而保障設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

（3）充分發(fā)揮6C檢測作用，為設(shè)備維修提供可靠依據(jù)。在“預(yù)防為主、重檢慎修”的指導(dǎo)方針下，運用鐵路供電安全檢測監(jiān)測系統(tǒng)（6C系統(tǒng)）為供電設(shè)備的維修提供可靠的維修依據(jù)，定期進行檢測，即時、定期分析診斷，使各類設(shè)備問題得到有效解決；尤其是通過3C檢測裝置的應(yīng)用，使弓網(wǎng)燃弧、設(shè)備隱性的發(fā)熱、電腐蝕等問題得到及時發(fā)現(xiàn)與整治，從而保障設(shè)備運行安全。

（4）加大弓網(wǎng)設(shè)備聯(lián)合整治力度，確保弓網(wǎng)運行狀態(tài)良好。電力機車作為牽引供電系統(tǒng)的一個子部分，其設(shè)備運行的可靠性對接觸網(wǎng)的安全運行也起著至關(guān)重要的作用。由于弓網(wǎng)運行狀態(tài)不良導(dǎo)致發(fā)生事故的情況也占有相當(dāng)?shù)谋壤虼思訌婋娏C車設(shè)備的檢查維修工作也顯得尤為重要，尤其要著重檢查車頂絕緣設(shè)備是否存在著破裂、臟污、燒損等現(xiàn)象，受電弓是否存在著撬起、變形、深溝槽以及機車車頂各連接零部件狀態(tài)是否良好等。

參考文獻

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