隧道內接觸網的冰害分析及防護措施

鮑國平

哈爾濱鐵路局牡丹江供電段，黑龍江牡丹江 157000

0 引言

在我國東北地區，妨礙鐵路隧道安全供電的一個十分突出的問題就是滲水結冰。每年10月中旬至次年4月初，是當地氣溫最低的時期，強風降雪等惡劣天氣，使得接觸網受到結冰帶來兩方面的危害，一是線索覆冰；二是設備燒傷。前者造成的危害較小，可以通過提高其相關組成部分的強度得到保障；相比而言，后者是以不良的隧道施工質量為依托，只要滲水就能結冰，一旦結冰就有可能侵入接觸網的絕緣距離，進而導致短路放電燒壞線索。可見如何有效降低這一風險，就能有效緩解冬季隧道供電事故頻發的壓力，為安全運輸提供可靠保障。

1 原因

隧道凍害是在寒冷地區的山體內水流和圍巖積水凍結，引起隧道拱部掛冰等影響建筑物的正常使用和安全運營的病害，通常在隧道洞口附近較為嚴重。

1.1 滲水原因

1）隧道貫穿或途徑富含水的地層；

2）隧道襯砌的防排水設施不健全；

3）隧道襯砌質量差、縫隙孔眼多；

4）防水材質性能差，數年就失效。

1.2 結冰原因

1）受高寒低溫影響，致使季節凍結圈的形成；

2）隧道在初步設計時，對防凍問題思慮不周。

2 影響

2.1 滲水影響

1）雨后隧道內部潮濕悶熱，使得接觸網線索、相關零部件氧化嚴重，縮短供電設備的使用壽命；

2）隧道內部的環境水本身具有侵蝕性，造成混凝土襯砌腐蝕損壞，進一步地增大維修費用；

3）暴雨過后在洞內排水不良地段，導致道床沉降破損、軌距變形超限，影響運輸安全。

2.2 結冰影響

1）在嚴寒地區隧道滲水會導致拱部掛冰等情況的發生，輕則造成變電所短路跳閘；重則引起接觸網設備燒傷而中斷供電影響行車；

2）凍害會導致襯砌凍裂開脹，使得結構的穩定性遭到破壞，嚴重威脅運輸安全。

3 措施

3.1 預防滲水的措施

3.1.1 適當疏排

1）地表水，采用疏導積水、填平溝谷、砌溝排水等措施；

2）地下水，采用增設水溝、將單側溝改為雙側溝等措施。

3.1.2 注漿堵水

1）向襯砌背后圍巖注漿；

2）向襯砌內部注漿；

3）向基底注漿。

3.1.3 增防水層

1）刷涂；

2）刮壓；

3）噴涂。

3.2 預防結冰的措施

作為在消除隧道冰害的補救措施，運營部門可根據結冰點的具體情況，有針對性地采取不同方式進行除冰。

3.2.1 打冰

最有效的冰害處置措施就是打冰，使用除冰桿將侵入接觸網安全距離內的冰柱敲斷，從而保證供電安全。

1）停電人工打冰。考慮到人身設備安全，采取接觸網停電后人工通過絕緣工具擊斷冰柱，能夠有效除冰。缺點是浪費人力，影響行車。

2）帶電人工打冰。為減小對行車造成的干擾，采取接觸網帶電作業。該方法在一般情況下對行車沒有任何影響，但為了保證人身安全，實際操作時要求變電所撤除重合閘裝置，一定程度上降低了供電的可靠性。

3.2.2 融冰

在結冰速度快、危害大的地點，增加發熱板融冰效果特別好。具體可根據不同結冰情況選用定時加熱裝置。運營管理部門易于安裝且除冰徹底，能有效保證供電安全。缺點是增加新設備，需要一次性投資，運行中耗電耗材還得后續維修。

3.2.3 引流

滲漏結冰給接觸網帶來的危害常以點狀出現，故方便采用引開水流的方法，可以根據現場情況增設引水板、引水槽、引水管等物，使冰柱遠離接觸網帶電部分，從而避免跳閘。該方法簡單易行，適于運營管理部門操作。缺點是受凈空限制，部分漏水點無法增設引水設備。

3.2.4 堵漏

對于滲漏嚴重的地點，尤其是影響隧道安全的關鍵處所，通過排水保溫來消除危害，堵漏效果較好。缺點是工程量大，施工期間影響運輸，不適合運營管理部門操作。

3.2.5 加熱

熱氣幕裝置：利用形成的熱氣幕，將結冰區內外的空氣阻隔開，使結冰區的溫度始終保持在零上，防止結冰。

紅外線加熱裝置：在漏水結冰地段，設置紅外線發射器，發熱融冰，防止結冰。

缺點是熱氣幕和紅外線裝置的加熱成本高，因而不適合采用。

4 建議

1）隧道較為集中的區段設臨時工區；隧道較為分散的區段設駐點，在兩個區間中部選擇合適位置，就近進行打冰作業。

2）加大科技投入，增設溫度傳感器，借助局域網“點對點”傳輸技術，全天候監控駐點溫度，為科學安排打冰班次提供依據；精心編制隧道打冰線路圖，篩查、防控安全隱患。

3） 對職工使用的專用除冰桿，一年要進行兩次高壓試驗。

4）在隧道洞口處承力索、供電線、加強線采用絕緣護套進行防護，增設絕緣護套以避免滲漏水或冰溜等導致絕緣降低甚至放電擊穿。

5）將隧道堵漏和除冰整治結合進行，鑿排水槽，發熱板覆蓋，空腔排水，既改善了作業環境，減輕了勞動強度，又對隧道除冰進行安全有效地治理。

5 結論

針對以上介紹的幾種日常條件下隧道內接觸網應對冰害的預防措施，可結合實際運營需求，充分考慮設備維修、故障恢復、氣象條件及經濟性等因素，針對性地進行防冰方案的設計，切實改善和提高接觸網系統的防冰水平，確保牽引供電設備安全運行，為鐵路運輸穩定提供保障。

[1]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網[M].西南交通大學出版社, 2003.

[2]鐵運〔2007〕69號.接觸網運行檢修規程[S].