電氣化鐵路接觸網故障原因及防范措施探究

劉書林

中鐵十一局集團電務工程有限公司 湖北 武漢 430000

引言

近年來，電氣化鐵路事業取得了較好的成績，受到人們的廣泛關注。相較傳統的內燃機牽引方式，電氣化鐵路的電力機車牽引方式具有更高的運載能力，有利于降低能源消耗、減少對環境的污染。電氣化鐵路運行時，電力機車通過受電弓從接觸網獲取電能，并通過電機轉變為動能驅動機車，因此，需要及時發現并及時解決電氣化鐵路接觸網中存在的問題，避免接觸網設備出現故障影響鐵路列車的正常行駛。

1 加強電氣化鐵路接觸網維修與管理的必要性

加強電氣化鐵路接觸網維修與管理十分必要，由于接觸網是電氣化鐵路中的重要設備之一，是電氣化工程的主體部分，能夠給電力機車提供電能，是一種特殊供電形式。接觸網設備中，牽引變電所輸出的電能通過接觸懸掛向電力機車輸送電能。支持裝置、定位裝置是接觸懸掛的要組成部分，前者的作用在于給基礎網懸掛提供支持，后者的作用則在于固定接觸線的位置。當電氣化鐵路接觸網設備出現故障后，會直接影響列車的正常運行，影響列車行駛的安全性。須實施高效的維修管理工作，以減少接觸網故障發生次數，保障接觸網的良好運行狀態，避免列車停運。在電氣化鐵路接觸網維修與管理過程中，應當確保接觸網自身的安全性，提高電氣鐵路運行的穩定性[1]。接觸網是暴露在外部環境中的設備，受環境影響比較大，易發生故障，若不加以檢修和管理，則難以保障接觸網的正常使用。

2 電氣化鐵路接觸網主要故障原因分析

2.1 弓網故障

在電氣化鐵路接觸網中，接觸網責持續向電力機車提供電能，接觸網有單邊供電、越區供電、雙邊供電三種供電方式。其中，單邊供電是供電分區從單一區域牽引變電所直接獲取電能，越區供電是供電分區無法從當前區域牽引變電所直接獲取電能時，通過與相鄰供電分區電氣連通來獲取相鄰供電分區電能的供電方式。雙邊供電是供電分區可以從兩個不同的牽引變電所直接獲取電能的供電方式，其中一個牽引變電所無法提供電能時，當前可以從另一牽引變電所獲取電能，以此來提高供電可靠性。此外，弓網故障問題主要表現為接觸網參數異常變化或零部件脫落，從而導致供電不穩，在問題嚴重時還將中斷牽引供電。而弓網故障的主要產生原因及具體表現形式為：①部件脫落。在接觸網運行中，部分部件結構受到自震與外部環境影響，偶爾出現動蕩現象。隨著時間推移，逐漸出現零部件脫落現象，進而影響到牽引供電系統運行狀態。②隨著科技水平的不斷提高以及鐵路列車平均行駛速度逐漸提升，這在提高鐵路運營效率的同時，使得弓網承受較大運行壓力，動態抬升量與導線磨損量均出 現明顯提升，受到外部環境影響，螺栓等零件的脫落故障出現概率有所提高。同時，在受電弓運行期間，錨段關節以及線岔等部位容易出現刮弓故障。③在弓網安裝質量不佳時，在接觸網使用期間，有可能出現弓網故障與部件脫落問題，如螺栓等零部件安裝偏差過大。④在惡劣氣候下，有可能出現弓網故障。例如，在凍雨氣候下，弓網表面附著低溫雨水，由于溫度條件過于惡劣，容易出現跨越電力線斷線以及弓網放電故障。

2.2 絕緣故障

在電氣化鐵路接觸網中，絕緣裝置屬于高壓電裝置，絕緣性能優劣與否，將直接影響到鐵路交通運輸安全與接觸網運行質量。根據實際應用情況來看，在絕緣裝置使用期間，受到外部環境與導電物體影響，絕緣裝置老化速度加快，偶爾出現擊穿絕緣和接觸體放電故障。接觸網絕緣故障產生原因如下：①鐵路路段長度較長，在日常維護檢修工作開展中，受到人力資源與空間限制，無法高頻率組織開展絕緣裝置清掃作業，部分絕緣裝置表面長時間覆蓋導電物體與各類雜物。如此，在接觸網運行期間，絕緣裝置持續受到電流侵蝕，易出現絕緣擊穿故障。②在電力列車駛過時，列車與接觸網將在一定時間內保持摩擦狀態，并在接觸網表面產生沉積碳粉等物質，這將提高絕緣擊穿故障的出現概率。③在暴風等氣候條件下，由于風力強度較大，導致鐵路接觸網周邊區域樹木傾斜倒塌，從而撞斷接觸網線索，造成絕緣裝置破損，從而出現漏放電故障。

2.3 電氣連接故障

在電氣化鐵路工程中，接觸網作為機電合一的供電設備，在運行期間，由于牽引供電系統出現運行波動，隨著對運載能力的要求逐漸提升以及接觸網設備老化程度的加快，容易產生電氣燒傷故障。同時，在出現電氣燒傷等電氣連接故障時，不但會影響接觸網運行質量與牽引供電效率，在問題嚴重時，還將使得電力列車運行不穩定，產生安全隱患。

3 電氣化鐵路接觸網故障的防范措施

3.1 定期檢查電氣化鐵路接觸網

相關人員應充分了解電氣化鐵路接觸網的相關內容，包括設備的組成結構，把控電氣化鐵路在運行過程中的各項限制性因素，掌握導致電氣化鐵路接觸網出現故障的主要原因，盡量簡化電氣化鐵路接觸網運行程序。定期檢查電氣化鐵路接觸網，可從以下幾個方面著手：第一，定期開展巡視處理工作，每一次巡視處理均應記錄在案，對應相應的記名，充分發揮電氣化鐵路監測功能，實施針對性監測分析，以便掌握最新有關于電氣化鐵路接觸網的相關數據，以及時發現其在運行過程中接觸網設備的故障。派遣專業技術人員來對其進行針對性審查工作，以處理好電氣鐵路接觸網設備，確保其正常運行；第三，在實施電氣化鐵路接觸網檢修工作時，需要向相關部門提交有關檢測數據、分析報告，加大電氣化鐵路接觸網維修和管理力度，實施全過程監督，以保障電氣化鐵路接觸網維修與管理工作的順利開展，嚴格按照所制定的定期檢查計劃執行作業，保障電氣化鐵路接觸網檢修質量。

定期檢查電氣化鐵路接觸網，可從兩方面著手：第一，應定期開展電氣化鐵路接觸網小修。清理電氣化鐵路接觸網，保持其潔凈，對其進行科學檢測；第二，實施高效的電氣化鐵路接觸網大修工作。以恢復電氣化鐵路接觸網良好狀態為目標，將已經損壞到規定程度的導線、供電線等進行更換；第三，狀態檢修。如若電氣化鐵路接觸網處于正常運行狀態時，無須對其進行維護性修理，可通過巡檢的方式進行管理，實施動態化檢測工作[2]。狀態檢修針對性和目標性比較強，其主要是基于電氣化鐵路接觸網的實際運行情況，確定相應的檢修內容，判斷檢修工作規模，可充分應用現代科學檢測方法，貫徹落實限界值管理，定期分析電氣化鐵路接觸網設備的運行狀態，予以綜合檢測。若發現設備超出了限界值，需要進行相應的處理，使之恢復到最佳的運行狀態。

3.2 合理安排工作，提高人力資源利用率

在電氣化鐵路接觸網維修與管理過程中，需要基于實際情況，合理安排相關工作，科學調配工作人員，有效整合物力資源。電氣化鐵路接觸網維修和管理不是一項簡單的工作，其輸電線路較為復雜，而且也存在一定的特殊性，對專業性的要求比較高，需要相應的技術保障，以滿足電氣化鐵路接觸網的維修要求。在這種情形下，應統一調配現有的資源，充分發揮人力資源的作用，提高物力資源利用率，應不斷創新電氣化鐵路接觸網維修技術，保障接觸網維修與管理的安全性。加強相關部門的責任意識，使之明確認識自身管理工作的重要性，主動投入工作中。優選電氣化鐵路接觸網維修管理人員，確認其名單，處理好調試、檢修二者之間的關系，加強彼此之間的交流與互動，消除信息壁壘問題[3]。

3.3 接觸網質量控制

為預防和減少接觸網故障問題的出現，在電氣化鐵路工程正式投運前，工作人員必須對接觸網安裝質量進行全面檢查驗收，及時發現并解決所存在的質量問題。首先，對零部件規格尺寸與安裝位置進行檢測，校正部件結構偏移位置，更換正確規格尺寸與外觀結構完好的全新部件。其次，對接觸網結構合理性進行論證，基于論證結果調整接觸網結構，如在接觸網曲線半徑過小，且設置四跨絕緣錨段關節時，應預留適當余量，確保接觸網穩定處于受電弓滑板工作范圍以內。最后，對接觸網開展調試運行試驗，檢查接觸網在不同條件下的運行工況。

4 結束語

綜上所述，電氣化鐵路接觸網故障具有成因復雜與形式多樣的特征，工作人員需要深入了解接觸網故障問題的主要產生原因，綜合采取上述故障防護措施，重點開展接觸網日常維護檢修與狀態監測工作，有效預防與及時解決接觸網故障問題，改善電氣化鐵路運輸能力與接觸網工作質量，推動中國鐵路事業的健康發展。