接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路的危害和應(yīng)對(duì)策略分析

董 宇

（中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司徐州供電段）

0 引言

在我國(guó)鐵路交通事業(yè)不斷發(fā)展的當(dāng)下，鐵路交通技術(shù)管理工作水平不斷提升。接觸網(wǎng)是指與鐵路線(xiàn)平行的上方架設(shè)的線(xiàn)路及設(shè)備，主要包括主站和輔助系統(tǒng)。接觸線(xiàn)是由導(dǎo)體與電流通過(guò)過(guò)渡區(qū)、絕緣子和接地端之間所形成的中間線(xiàn)路。通過(guò)電流互感線(xiàn)圈將電壓信號(hào)傳送給驅(qū)動(dòng)設(shè)備，接觸線(xiàn)的電阻比較小，接觸網(wǎng)是一種特殊的輸電形式。電力輸送應(yīng)該確保接觸網(wǎng)既可以滿(mǎn)足高速受電弓取流特點(diǎn)，還應(yīng)該保障大張力機(jī)械性能，切實(shí)確保電力資源傳輸?shù)陌踩c穩(wěn)定性。當(dāng)前我國(guó)鐵路交通管理制度不斷完善，對(duì)于供電段接觸網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控逐步提升，目前已經(jīng)對(duì)接觸網(wǎng)具有良好的管控技術(shù)，保障接觸網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。但是從客觀層次上來(lái)看，當(dāng)前社會(huì)對(duì)鐵路的運(yùn)輸需求不斷增大，負(fù)荷逐漸增大，行車(chē)密度增加，進(jìn)而導(dǎo)致接觸網(wǎng)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)加長(zhǎng)，其安全問(wèn)題成為鐵路交通管理工作的重點(diǎn)難點(diǎn)，主導(dǎo)電分流回路是導(dǎo)致接觸網(wǎng)安全隱患的主要原因之一，為此必須要對(duì)主導(dǎo)電分流回路問(wèn)題進(jìn)行嚴(yán)格把控，制定出科學(xué)合理的安全隱患解決辦法，確保我國(guó)鐵路交通安全、穩(wěn)定運(yùn)行。本文將對(duì)接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路的危害和辦法相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 主導(dǎo)電分流回路內(nèi)涵概述

1.1 主導(dǎo)電回路

接觸網(wǎng)主要是沿電氣化線(xiàn)路不間斷為電力機(jī)車(chē)輸送電能，在設(shè)備結(jié)構(gòu)中增加提升整體鐵路工程接觸網(wǎng)導(dǎo)電性能的組件，主導(dǎo)電回路的主要功能便是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電功能，主要由回饋電線(xiàn)、隔離開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)引線(xiàn)、接觸線(xiàn)、電連接器等組成。針對(duì)主導(dǎo)電回路來(lái)說(shuō)，各個(gè)結(jié)構(gòu)之間為了使得主導(dǎo)電回路在線(xiàn)路上延伸由各種線(xiàn)夾連接而成，從而確保鐵路工程接觸網(wǎng)的高質(zhì)量應(yīng)用。線(xiàn)夾的分類(lèi)主要有供電線(xiàn)夾、電連接線(xiàn)夾、導(dǎo)線(xiàn)接頭等。主導(dǎo)電回路當(dāng)中電氣聯(lián)結(jié)必須要具備穩(wěn)定性、高效性，確保主導(dǎo)電回路不會(huì)出現(xiàn)阻斷情況。其中一部分的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為完成必要的機(jī)械性能，比如支撐，定位，以及懸掛的作用，通常由軟橫跨、吊弦、支柱、承力索等構(gòu)成。這些部件雖然在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮具備載流功能，但實(shí)際運(yùn)行中通常處于帶電狀態(tài)，如下圖所示。

圖 主導(dǎo)電回路運(yùn)作結(jié)構(gòu)圖

1.2 主導(dǎo)電分流回路

接觸網(wǎng)中牽引電流大部分是通過(guò)主導(dǎo)回路中接觸線(xiàn)、開(kāi)關(guān)以及電連接器流過(guò)。實(shí)際事故案例中出現(xiàn)定位器脫落，垂下，定位環(huán)線(xiàn)夾燒傷，斷裂等現(xiàn)象，交叉線(xiàn)索在交叉處電燒傷等等，甚至有些場(chǎng)站區(qū)段出現(xiàn)弓網(wǎng)故障。主導(dǎo)電回路受阻之后，還有可能導(dǎo)致吊弦電腐蝕嚴(yán)重，改善措施為在適當(dāng)位置裝設(shè)電連接，比如承力索與接觸線(xiàn)之間，這樣有效減少電流對(duì)吊弦的腐蝕。為有效解決鉸接處電位差電弧燒傷問(wèn)題，可加裝電位線(xiàn)，使用限位定位器，阻止出現(xiàn)主導(dǎo)電分流回路問(wèn)題［1］。

2 接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路原因

2.1 設(shè)計(jì)施工隱患

在我國(guó)電氣化鐵路事業(yè)不斷發(fā)展的當(dāng)下，電氣化鐵路的覆蓋規(guī)模不斷增大。據(jù)調(diào)查，截至2020年，中國(guó)電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到10.9萬(wàn)公里，預(yù)計(jì)到2026年，我國(guó)鐵路電氣化率達(dá)到89%，促使接觸網(wǎng)的規(guī)模不斷增大。我國(guó)幅員遼闊，地理環(huán)境非常復(fù)雜，為接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定難度。在開(kāi)展接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，重點(diǎn)考慮線(xiàn)路持續(xù)載流量設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足大負(fù)荷機(jī)車(chē)以及重載機(jī)車(chē)運(yùn)量，尤其注意對(duì)于一些存在坡度較大的站場(chǎng)，在各類(lèi)終端設(shè)備連接處要考慮實(shí)際荷載容量，比如線(xiàn)夾容量偏小時(shí)，當(dāng)機(jī)車(chē)提速以及連續(xù)運(yùn)行時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電氣燒傷，甚至出現(xiàn)斷線(xiàn)等安全事故，為軌道交通安全運(yùn)行帶來(lái)不良影響。另對(duì)于一些場(chǎng)站多股道結(jié)構(gòu)，接觸網(wǎng)往往較為復(fù)雜，線(xiàn)索縱橫交錯(cuò)，在獨(dú)立的分段處，對(duì)施工安裝要求較高。比如吊弦、定位器以及腕臂等部位，偏移量要嚴(yán)格控制，不能超過(guò)允許偏差范圍，承力索以及接觸線(xiàn)的張力偏差也必須控制在允許偏差范圍。錨段關(guān)節(jié)是處于兩個(gè)相鄰錨段的銜接部位，對(duì)于絕緣錨段關(guān)節(jié)還具有同相電分段功能，要能夠保障在機(jī)車(chē)通過(guò)時(shí)，受電弓能進(jìn)行平滑過(guò)渡。

受外界環(huán)境、風(fēng)力等諸多因素影響，線(xiàn)索絕緣不滿(mǎn)足時(shí)，很容易導(dǎo)致弧光放電，造成設(shè)備電燒傷。施工時(shí)必須保障連接處的線(xiàn)夾使用同一材質(zhì)，如不滿(mǎn)足則會(huì)在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)致接觸點(diǎn)阻抗較大，造成線(xiàn)索線(xiàn)夾損壞。

2.2 主導(dǎo)電回路未閉環(huán)、導(dǎo)電通道曲折

因?yàn)榻佑|網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在進(jìn)行電氣聯(lián)結(jié)過(guò)程中，在多種因素的影響下，導(dǎo)致主導(dǎo)電回路導(dǎo)電通道受阻，很容易引起分流。在進(jìn)行接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中，承力索、吊弦等部件僅僅起到機(jī)械支撐作用，并不承擔(dān)牽引電流的功能。但是針對(duì)該結(jié)構(gòu)中，與主導(dǎo)電回路之間以及相互之間的連接不具備導(dǎo)通牽引電流的條件。對(duì)非載流承力索來(lái)說(shuō)，承力索與接觸線(xiàn)被點(diǎn)連接線(xiàn)連接成同一回路，所以雖然設(shè)計(jì)不要求承擔(dān)導(dǎo)流任務(wù)，從實(shí)際并聯(lián)回路導(dǎo)流原理來(lái)看承力索中具備一定牽引電流，此種情況在接觸網(wǎng)中屬于正?，F(xiàn)象，有研究表明當(dāng)電流為全部牽電流的10%是正常的，若超過(guò)此數(shù)值便可以判定為主導(dǎo)電回路導(dǎo)流不暢通。吊弦在接觸網(wǎng)中的主要作用是保持線(xiàn)路形成一定的弧度以及均勻彈性，其環(huán)節(jié)式并不是導(dǎo)流作用，而是保證受電弓運(yùn)行過(guò)程中形成柔性接觸。吊弦出現(xiàn)不正常的原因也可能是由于主導(dǎo)電回路出現(xiàn)了問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行查找。針對(duì)定位器與腕臂來(lái)說(shuō)，主要功能是支撐機(jī)械作用，并不具備牽引電流的功能，當(dāng)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行檢查和處理［2］。

2.3 股道間電連接設(shè)置遠(yuǎn)離軟橫跨

針對(duì)一些站場(chǎng)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工的過(guò)程中，場(chǎng)站股道之間的電連接長(zhǎng)度較長(zhǎng)，距離軟橫跨定位距離遠(yuǎn)，致使定位繩分流較大。分流電流路徑就會(huì)從相鄰股道途徑定位繩、線(xiàn)夾以及定位器等支撐結(jié)構(gòu)牽引電流到該股道中來(lái)。當(dāng)機(jī)車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)受力原因?qū)е露ㄎ黄髋c定位線(xiàn)夾松動(dòng)導(dǎo)致接觸面變小，瞬時(shí)電阻值增高，局部溫升增大極易導(dǎo)致定位鉤電燒傷，距離股道電連接越遠(yuǎn)，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行情況下燒傷事故就越嚴(yán)重［3］。

2.4 零部件分流

接觸網(wǎng)當(dāng)中零部件分流產(chǎn)生的危害也比較常見(jiàn)，比如電流分布不均產(chǎn)生熱應(yīng)力以及機(jī)械損傷等，在分流的部位就會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生電氣燒傷。接觸網(wǎng)中電氣連接的好壞、質(zhì)量性能決定了對(duì)其他零部件分流影響就會(huì)越小。但由于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，分流回路無(wú)法避免，零部件中分流的現(xiàn)象在所難免，會(huì)產(chǎn)生電灼傷的危害隱患。尤其是鉸鏈等活動(dòng)位置，電弧燒傷比較嚴(yán)重。比如在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，在電氣連接正常的情況下，吊弦線(xiàn)夾內(nèi)彎曲處出現(xiàn)斷裂，燒傷情況出現(xiàn)，特別是場(chǎng)站有大坡區(qū)間，這種現(xiàn)象會(huì)更加明顯［4］。

3 接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路的危害

3.1 燒斷定位環(huán)線(xiàn)夾

接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路的危害之一，便是燒斷定位環(huán)線(xiàn)夾情況。結(jié)合實(shí)際案例來(lái)看，2013年7月13日，京滬高鐵某變電所跳閘，跳閘的同時(shí)，另一車(chē)次動(dòng)車(chē)組從徐州東站段出站，某一車(chē)廂受電弓碳滑板斷裂，直接導(dǎo)致弓網(wǎng)故障，出現(xiàn)緊急停車(chē)。經(jīng)事故檢查發(fā)現(xiàn)，徐州東站下行出站側(cè)接觸網(wǎng)部件型號(hào)參數(shù)為定位器G3型1200mm，定位鉤及定位環(huán)線(xiàn)夾材質(zhì)一致。通過(guò)工區(qū)天窗點(diǎn)對(duì)故障位置檢測(cè)，出現(xiàn)定位環(huán)線(xiàn)夾以及定位鉤發(fā)生嚴(yán)重電燒斷問(wèn)題，定位器出現(xiàn)脫落，并且纏繞在上下部固定繩電連接線(xiàn)上。事故原因分析為定位器與定位環(huán)線(xiàn)之間不存在電氣連接線(xiàn)，在另外一輛機(jī)車(chē)出站時(shí)，弓網(wǎng)的動(dòng)態(tài)振動(dòng)導(dǎo)致兩個(gè)部件接觸不良，造成局部拉弧放電，連接處電燒傷。通過(guò)分析車(chē)站機(jī)車(chē)取流過(guò)程，正常運(yùn)行電流應(yīng)該經(jīng)由下行正線(xiàn)岔電連接給電力機(jī)車(chē)供能，而當(dāng)實(shí)際出現(xiàn)更近的電流通道時(shí)，電流會(huì)選擇更近的路徑，穿過(guò)導(dǎo)電薄弱位置即出現(xiàn)放電燒傷，導(dǎo)致接觸網(wǎng)事故［5］。

3.2 定位器脫落

接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路的另一方面危害便是定位器脫落。結(jié)合實(shí)際案例來(lái)看，2014年3月31日，某動(dòng)車(chē)段出現(xiàn)接觸網(wǎng)軟橫跨節(jié)點(diǎn)零部件脫落事故，現(xiàn)場(chǎng)巡檢員發(fā)現(xiàn)是由于鋁合金定位器從定位支座脫落垂于定位繩下方，這種情況非常危險(xiǎn)，如果此時(shí)段有鐵路機(jī)車(chē)通行，將會(huì)造成嚴(yán)重事故。機(jī)車(chē)車(chē)段內(nèi)供電臂內(nèi)股段電連接不正常，導(dǎo)致主導(dǎo)電分流回路，定位繩將正線(xiàn)電流分流到側(cè)線(xiàn)。通過(guò)分析車(chē)站機(jī)車(chē)取流過(guò)程，正常運(yùn)行電流應(yīng)該經(jīng)A道接觸線(xiàn)為機(jī)車(chē)供能，實(shí)際上還有部分電流從鄰近接觸線(xiàn)經(jīng)過(guò)軟橫跨選擇更近的路徑，流經(jīng)定位繩再環(huán)流回去，穿過(guò)導(dǎo)電薄弱環(huán)節(jié)時(shí)即出現(xiàn)放電燒傷，導(dǎo)致接觸網(wǎng)事故。原因分析后發(fā)現(xiàn)，定位器與定位支座未安裝電氣連接線(xiàn)，而兩個(gè)部件為非永久固定性連接，無(wú)法實(shí)現(xiàn)等電位作用［6］。

4 接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路危害的解決辦法

4.1 隔斷分流回路

隔斷分流回路是解決接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路危害最為有效的方式之一，能夠彌補(bǔ)主導(dǎo)電分流回路線(xiàn)索以及設(shè)備載流量不夠的情況，避免長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)載運(yùn)行狀態(tài)。接觸網(wǎng)平面布置設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該杜絕形成接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路情況。軟橫跨等位置股道之間應(yīng)該科學(xué)合理設(shè)置絕緣子節(jié)點(diǎn)，有效隔斷分流回路。隔斷分流回路也是消除接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路危害的主要思路，但是在我國(guó)鐵路事業(yè)快速發(fā)展的當(dāng)下，站場(chǎng)股道數(shù)量相對(duì)較多，并且咽喉布置復(fù)雜等諸多特點(diǎn)，直接會(huì)造成設(shè)置絕緣子節(jié)點(diǎn)困難，若強(qiáng)行進(jìn)行絕緣子節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，很容易導(dǎo)致整個(gè)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理，為此必須要在確保基礎(chǔ)網(wǎng)設(shè)計(jì)合理的情況下，最大程度確保隔斷分流回路［7］。

4.2 強(qiáng)補(bǔ)分流回路

分流回路靠近電源側(cè)安裝并聯(lián)的電接線(xiàn)情況下，在進(jìn)行接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路危害防治時(shí)，可以借助強(qiáng)補(bǔ)分流回路的方式進(jìn)行處理。借助強(qiáng)補(bǔ)分流技術(shù)，能夠?qū)㈦娫磦?cè)并聯(lián)的電接線(xiàn)分配較大電流，從而防止分流回路長(zhǎng)時(shí)間載流量超限。在機(jī)車(chē)經(jīng)常啟動(dòng)處的股道間，增加必要的電連接，線(xiàn)索交叉跨越處，按照規(guī)定距離裝設(shè)等位線(xiàn)。另一方面做好接觸網(wǎng)零部件絕緣措施，也能夠有效阻止分流回路，比如在吊弦、腕臂、定位繩、定位環(huán)線(xiàn)夾處設(shè)計(jì)絕緣墊。采取新型設(shè)備，比如接觸網(wǎng)限位定位器，有效降低接觸電阻［8］。

4.3 合理確定供電線(xiàn)索及設(shè)備

隨著鐵路挖潛擴(kuò)能，在目前的運(yùn)行方面，主導(dǎo)電回路很多設(shè)備及參數(shù)已經(jīng)達(dá)到上限，甚至超過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)裕量，需要增加新設(shè)備或者改變舊設(shè)備原有結(jié)構(gòu)或材質(zhì)。比如線(xiàn)路優(yōu)化，在進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)布局時(shí)，需要考慮其供電半徑、負(fù)荷等級(jí)以及用電能力等因素，合理確定供電線(xiàn)路。由于不同類(lèi)型設(shè)備之間存在著一定差異性，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)根據(jù)遠(yuǎn)期容量與鐵路運(yùn)量目標(biāo)來(lái)選定主導(dǎo)電回路中的設(shè)備及線(xiàn)索，通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型負(fù)荷負(fù)載率曲線(xiàn)來(lái)分析各電壓等級(jí)配比，結(jié)合接觸網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)選擇合適的主導(dǎo)電回路容量，確保額定載流量大于實(shí)際載流量，確?？沙惺茈娏鏖L(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，保證接觸網(wǎng)運(yùn)行安全可靠［9］。

4.4 及時(shí)進(jìn)行檢修巡視

為了避免接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路危害，檢修人員要按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接觸網(wǎng)當(dāng)中的設(shè)備、線(xiàn)路以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查，并能夠根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整工作計(jì)劃，以保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。有些零部件長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而使其性能下降，因此可以借助日常監(jiān)督管理，定期對(duì)主導(dǎo)電回路巡檢。比如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤接線(xiàn)、零部件發(fā)生彎曲、折斷或者變形等，不同錨段線(xiàn)索之間立體交叉的垂直距離發(fā)生變化，定位器或者定位線(xiàn)夾彎曲處有電腐蝕情況，非正常電流轉(zhuǎn)換的跡象等。這些情況都可能導(dǎo)致整個(gè)接觸網(wǎng)出現(xiàn)斷裂或卡阻現(xiàn)象。檢修巡查工作是一項(xiàng)技術(shù)要求較高的工作，需要具有一定經(jīng)驗(yàn)以及接觸網(wǎng)技術(shù)水平的人員參加，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況判斷事故發(fā)生原因，找出故障點(diǎn)，并能夠與設(shè)計(jì)要求對(duì)照，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的主導(dǎo)電分流回路問(wèn)題，保障接觸網(wǎng)安全通暢［10］。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，為了避免接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路對(duì)鐵路交通安全帶來(lái)威脅，應(yīng)該制定預(yù)防措施。為此，探討接觸網(wǎng)主導(dǎo)電分流回路觸發(fā)要素，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。結(jié)合實(shí)際情況，做好隔斷措施，借助強(qiáng)補(bǔ)分流回路的方式進(jìn)行處理。在運(yùn)行過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)工作人員操作規(guī)范和安全意識(shí)的培訓(xùn)。定期開(kāi)展對(duì)相關(guān)人員思想道德素質(zhì)、專(zhuān)業(yè)技能水平以及技術(shù)能力的培訓(xùn)提升，同時(shí)也應(yīng)該注意對(duì)一些重點(diǎn)崗位落實(shí)責(zé)任人制度，根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施進(jìn)行有效預(yù)防或控制危害的發(fā)生。定期及時(shí)進(jìn)行檢修巡視，確保主導(dǎo)電回路的導(dǎo)線(xiàn)質(zhì)量，確保我國(guó)鐵路交通接觸網(wǎng)管控質(zhì)量。