對(duì)提高鐵路接觸網(wǎng)可靠性的思考

【摘 要】接觸網(wǎng)是電氣化鐵路的重要組成部分，保證安全可靠供電，對(duì)安全運(yùn)輸意義重大，本文從改善接觸網(wǎng)彈性，改良關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)、提高防雷性能、完善鳥(niǎo)害防治等幾個(gè)方面，提出了相關(guān)措施，對(duì)提高接觸網(wǎng)可靠性進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】提高；接觸網(wǎng)；可靠性

接觸網(wǎng)是電氣化鐵路交通所特有的、沿路軌架設(shè)的，為電力機(jī)車或電動(dòng)車組提供牽引電能的特殊供電線路，是電氣化軌道交通牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接決定著電力機(jī)車受電弓的受流質(zhì)量，最終影響列車的運(yùn)行速度與安全。接觸網(wǎng)的特殊性主要表現(xiàn)在露天設(shè)置，對(duì)氣候變化敏感；無(wú)備用；機(jī)電復(fù)合；負(fù)荷的移動(dòng)性。由于這些特殊性，一旦接觸網(wǎng)設(shè)備發(fā)生故障，會(huì)嚴(yán)重干擾運(yùn)輸秩序。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)提高接觸網(wǎng)可靠性提出建議。

1.改善接觸懸掛彈性

接觸懸掛的彈性是指接觸懸掛在受電弓抬升力的作用下所具有的升高性能，衡量彈性的標(biāo)準(zhǔn)，一是彈性的大小，二是彈性的均勻程度，彈性小且較均勻是接觸網(wǎng)適應(yīng)高速行車所追求的目標(biāo)。

采用帶彈性吊弦的接觸懸掛。我國(guó)普速鐵路電氣化大多采用簡(jiǎn)單鏈形懸掛，這種懸掛型式在定位點(diǎn)處易產(chǎn)生硬點(diǎn)，受電弓在跨距中間和定位點(diǎn)處的導(dǎo)線抬高量相差較大，整個(gè)跨距內(nèi)的接觸網(wǎng)彈性不均勻，高速行車時(shí)受電弓離線、拉弧現(xiàn)象比較明顯。根據(jù)資料顯示簡(jiǎn)單鏈形懸掛彈性的非均勻度，在靜態(tài)情況下為25%，動(dòng)態(tài)情況下為28%，而這些遠(yuǎn)大于10% 的非均勻度是不適合高速行車要求的。根據(jù)國(guó)外比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，電氣化水平較高的國(guó)家均采用帶彈性吊弦的接觸懸掛，這種懸掛型式在支柱處的彈性可達(dá)到跨中的90%，從而可以使非均勻度小于10%。低于10%的非均勻度是高速鐵路接觸網(wǎng)所追求的目標(biāo)。所以必須從改善彈性的非均勻度人手，將現(xiàn)有的簡(jiǎn)單鏈形懸掛改為帶彈性吊弦的鏈形懸掛，從而使整個(gè)跨距內(nèi)彈性趨于均勻，目前我局管內(nèi)的鄭西高鐵、石武高鐵均已采用帶彈性吊弦的接觸懸掛方式，通過(guò)這幾年的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，對(duì)受電弓平穩(wěn)受流有很好效果。

增加接觸線的張力考慮到線索的安全系數(shù)及接觸線磨耗后能夠承受的張力減小，我們可以適當(dāng)?shù)卦黾咏佑|線和承力索的設(shè)計(jì)張力，如將接觸線的張力增加到15kN，承力索的張力增加到20kN，即接觸線的張力增大50%，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，接觸網(wǎng)的彈性可以減小33%。由此可見(jiàn)增大張力可有效地減小接觸懸掛的彈性。

2.改良關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)

用靈活偏轉(zhuǎn)、沒(méi)有開(kāi)口連接的新零件，取代反定位處的腕臂定位環(huán)。因腕臂定位環(huán)斷裂后定位器（管）脫落，低于接觸線以及定位環(huán)斷裂后，接觸線失去定位使拉出值發(fā)生變化后，造成的弓網(wǎng)事故屢見(jiàn)不鮮。這類事故一般發(fā)生在定位偏移量大、偏轉(zhuǎn)活動(dòng)頻繁的錨段關(guān)節(jié)處以及曲線內(nèi)側(cè)反定位和靠近錨段關(guān)節(jié)反定位的腕臂定位環(huán)處。接觸網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，這類事故的發(fā)生就越頻繁。

當(dāng)定位管受力偏轉(zhuǎn)時(shí)，由于壓力作用使定位環(huán)根部將對(duì)定位鉤頂部產(chǎn)生一個(gè)摩擦阻力，此時(shí)定位環(huán)頂部的點(diǎn)將同時(shí)受到定位環(huán)根部側(cè)緣給它的推力的作用，其大小與相等且與定位環(huán)所受壓力成正比。推力將使定位環(huán)頂部產(chǎn)生一個(gè)以定位環(huán)根部為軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。該扭矩將使定位環(huán)以定位環(huán)根部?jī)?nèi)緣的點(diǎn)為支點(diǎn)發(fā)生一定程度彎曲，其彎曲程度與定位環(huán)所受壓力大小及定位管偏轉(zhuǎn)角度有關(guān)。同時(shí)，當(dāng)定位管偏轉(zhuǎn)角度較大時(shí)，定位環(huán)很容易從定位鉤的開(kāi)口處擠出而使定位鉤失去固定。

定位環(huán)的連接方式不適應(yīng)在受壓力狀態(tài)下的反定位處工作。因此，只有研制一種在受壓狀態(tài)下能靈活偏轉(zhuǎn)，且各零部件之間的連接沒(méi)有開(kāi)口的新零件，以取代反定位處的腕臂定位環(huán)，才能從根本上增強(qiáng)定位裝置的性能。

3.提高防雷性能

我國(guó)電氣化鐵路開(kāi)通運(yùn)行以來(lái)，部分線路的雷擊事故較為頻繁，雷害導(dǎo)致閃絡(luò)是其中一個(gè)重要因素。隨著我國(guó)電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)里程的逐步增加、重載及高速鐵路的快速發(fā)展，如果防雷措施采用不當(dāng)，可能引起絕緣子損壞造成線路跳閘，同時(shí)，雷擊產(chǎn)生的侵入波過(guò)電壓通過(guò)接觸網(wǎng)傳入牽引變電所，可能引起所內(nèi)電氣設(shè)備損壞，造成更大的事故。因此需要提高接觸網(wǎng)的防雷性能、減少接觸網(wǎng)雷擊故障。

（1）接觸網(wǎng)在下列地點(diǎn)應(yīng)采用氧化鋅避雷器防護(hù)：分相和站場(chǎng)端部的絕緣錨段關(guān)節(jié)，長(zhǎng)度2000m及以上隧道的兩端，長(zhǎng)度大于200m的供電線或自耦變壓器供電線連接到接觸網(wǎng)上的接線處，對(duì)于峽谷等落雷概率大的工點(diǎn)、土壤電阻率高且降低難度大的區(qū)段應(yīng)重視防雷方案設(shè)計(jì)，強(qiáng)雷區(qū)應(yīng)設(shè)置避雷線，在27.5kV電纜的接頭及電纜終端處設(shè)置氧化鋅避雷器，切實(shí)作好避雷器和避雷線的接地，保障避雷設(shè)施正常運(yùn)行；（2）加強(qiáng)清潔絕緣子尤其是重污染區(qū)的絕緣子，對(duì)設(shè)備進(jìn)行差異化管理，不同設(shè)備情況，不同污染程度，制定不同清掃制度和清掃周期，盡最大可能減少霧霾、雨雪等惡劣天氣時(shí)造成的閃絡(luò)；（3）加強(qiáng)設(shè)備管理，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)支柱接地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采取有效措施使接觸網(wǎng)支柱的接地電阻始終在規(guī)范規(guī)定值之內(nèi)，對(duì)缺失回流線的區(qū)段重新架設(shè)回流線或者單獨(dú)做接地極。

4.加強(qiáng)鳥(niǎo)害防治

鳥(niǎo)害即因鳥(niǎo)類的原因造成供電中斷。分析以往發(fā)生的鳥(niǎo)害問(wèn)題，都是由于鳥(niǎo)類搭窩用的樹(shù)枝等雜物在雨天導(dǎo)電，短接或部分短接絕緣子造成接地短路所致。此外，還有鳥(niǎo)類搭窩使用的鐵絲等導(dǎo)體直接造成接地短路事故。因此，接觸網(wǎng)設(shè)備接地短路是接觸網(wǎng)鳥(niǎo)害故障的主要類型，防止接觸網(wǎng)鳥(niǎo)害故障必須從防治鳥(niǎo)窩入手。

（1）加強(qiáng)巡視檢查，增加人工干擾次數(shù)。在喜鵲筑巢繁殖的春季加大巡視檢查力度。因?yàn)轼B(niǎo)窩的危害程度主要取決于其搭建的位置，與其是否成形并無(wú)太大關(guān)系，即使一根樹(shù)枝也可能造成接觸網(wǎng)接地跳閘。因此，在此期間，要堅(jiān)持每日登乘機(jī)車巡視和縮短徒步巡視周期相結(jié)合的原則，并采取分線別、定人員、定車次、定責(zé)任的“四定”方法，確保巡視檢查質(zhì)量。（2）在設(shè)備關(guān)鍵處所加裝驅(qū)鳥(niǎo)裝置。鳥(niǎo)類在接觸網(wǎng)設(shè)備搭窩的位置主要有以下幾處：站場(chǎng)硬橫梁上、鋼柱里十字支撐處、腕臂底座處、跳線肩架處、下錨補(bǔ)償處、懸吊瓷瓶上部、隔離開(kāi)關(guān)處、回流線肩架處。安裝位置對(duì)驅(qū)鳥(niǎo)效果影響很大，所以要找準(zhǔn)關(guān)鍵處所、關(guān)鍵設(shè)備，防止鳥(niǎo)類在此搭窩。對(duì)不具備安裝條件的，可以涂抹驅(qū)鳥(niǎo)劑，也可安裝隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備。對(duì)鳥(niǎo)害高危地段和處所應(yīng)多安裝驅(qū)鳥(niǎo)器并涂抹驅(qū)鳥(niǎo)劑，堅(jiān)決防止鳥(niǎo)類在此搭窩。此外，還可在鳥(niǎo)害多發(fā)區(qū)段兩側(cè)大樹(shù)上安裝人工鳥(niǎo)巢，達(dá)到消除鳥(niǎo)患和保護(hù)鳥(niǎo)類的雙重目的。（3）對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。對(duì)接觸網(wǎng)的部分設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，增加鳥(niǎo)在桿塔上搭窩的難度，不給鳥(niǎo)類提供在支柱上搭窩的條件，達(dá)到減少鳥(niǎo)害的目的，提高設(shè)備防鳥(niǎo)害水平。

5.總結(jié)

接觸網(wǎng)是電力機(jī)車供電的線路，本文通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)運(yùn)營(yíng)實(shí)際的認(rèn)識(shí)以及對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題的建議，希望可以提高接觸網(wǎng)的運(yùn)行品質(zhì)和安全可靠性，為正在進(jìn)行的大規(guī)模鐵路建設(shè)，尤其是高速鐵路、城際鐵路建設(shè)提供有利的幫助，為我國(guó)的電氣化鐵路事業(yè)增磚添瓦。

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