接觸網外部安全風險分析及防控措施

李紀虎

摘要： 在我國的鐵路系統當中，接觸網的設備由于經常裸露在外面，運行環境是非常嚴苛的，因此，運行的環境極其容易受到外部環境的影響而產生變化。據不完全統計，每年由于外部環境而造成的接觸網設備故障已經達到了70%以上。因此，需要從根本上提高接觸網設備使用外部環境的能力，大幅度的降低設備故障率，保障機車的運行安全。本文首先對接觸網的特點及要求進行了概述；而后，對造成接觸網設備故障的外部因素做了分析；其次，針對這些外部安全風險提出了相對應的措施。最后，以避雷為例，對采取措施之后的效果進行了分析。

Abstract： In China's railway system， catenary equipment is bare outside， so the operation environment is very harsh， therefore， the operation environment is easily affected by external environment and produce change. According to incomplete statistics， the catenary equipment failure caused by external environment has reached more than 70% each year. Therefore， it is necessary to fundamentally improve the external environment of catenary device operation， so as to greatly reduce the equipment failure rate， and guarantee the safety operation of the locomotive. This article first introduces the characteristics and requirements of catenary， and analyzes the external factors of catenary device failure， and then proposes corresponding measures. Finally， in the case of lightning protection， the effect of the measures is analyzed.

關鍵詞： 接觸網；外部安全風險；防控措施

Key words： catenary；external security risk；prevention and control measures

中圖分類號：U226.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）09-0126-03

0 引言

在現代社會當中，列車已經成為了人民出行最普遍的方式之一。在我國的鐵路系統當中，接觸網的設備由于經常裸露在外部環境當中，這就造成了外部環境當中的很多因素會對接觸網的外部設備造成不同程度的影響。因此，就需要采取一系列的措施來進行良好的預防，保證機車的良好運行，為人民的出行提供安全有力的保障。

1 接觸網外部因素分析

影響接觸網運行的外部因素有環境、天氣和施工三種情況。天氣因素當中有風、雨、雷電、霧霾以及冰凍等，其會造成空氣絕緣不足、振動、支柱倒塌、絕緣閃絡，以及零部件銹蝕等問題。環境因素主要是包括空氣污染、異物入侵、危樹以及鳥害等，其會造成絕緣閃絡、零部件銹蝕、異物入侵、短接絕緣距離等問題。施工方面則容易造成支柱受損、塌網斷線、絕緣不足，以及出現無電區等問題。綜上這些情況都會影響接觸網運行安全、干擾鐵路運輸秩序。

2 安全風險防治措施

2.1 防風害

①在山口、谷口以及橋梁等風口處的跨距應該比設計的時候所選用的標準小5到10cm，但是不宜大于50cm。

②在接觸懸掛的地方可以采取斜連型的布置，在各個部位當中有螺栓的地方都應該進行加固并且采取可靠的防松措施。

③在結構高度上可以進行適當的減小，加裝腕臂支撐來進行可靠的固定。

④對于零部件的部位，可以加裝鉤環，來進行環環相連，采用軸銷的方式來進行良好的連接。

2.2 防洪（雨）

①對支柱進行深埋來防止支柱傾斜，對于底板和橫臥板的設置方面應該盡量按照圖紙的設計來進行。

②對于在填方區的支柱外緣部分，如果外緣和路基的邊坡小于500m的時候就應該進行采取培土，使得坡度和本來的路基達到相同的位置。

③對支柱的設置應該盡量設置在排水通道之外的地方。

2.3 防雷

①采用架設避雷線的方式來進行有效防雷。

②在重雷區加避雷器。

③避雷器絕緣外套及支持絕緣子優先采用復合絕緣子。

④避雷器應具有脫離器、計數器，而且還要具備實時對電流進行監測的功能。

⑤所采用的避雷器，在安裝的時候需要盡量靠地，并且需要按照有關規范和產品說明說進行周期性的檢查和實驗，以確保避雷器的正常使用。

2.4 防污（霧）閃

①需嚴格按照標準選擇絕緣部件，對于II、III、IV污穢區域，絕緣部件的選擇最好以有機絕緣子為先，或者涂抹防污閃材料。

②合理控制爬電距離。對于供電線、正饋線以及隧道內等處以及III、IV污穢區域，要保證至少高于1600mm的接觸網絕緣爬電距離；對于0、I、II污穢區域，需保證至少高于1400mm的爬電距離。

③根據規定，按照污穢等級做好絕緣部件的定期清掃工作。

④對III、IV污穢區域的附鹽密度，有必要通過絕緣污穢檢測領示點的辦法做好定期測試。

⑤對于有機絕緣部件，需要通過壽命檢測試驗的辦法對尚未明確規定的壽命加以預測，從而有針對性的制定防范措施。

2.5 防銹蝕

①在潮濕、污染比較嚴重區域做好防腐作業，選擇優質防腐材料，提升防腐性能。

②采購的接觸網金具部件應符合行業標準，接觸網線索也應按照實際情況加以必要的防腐。

③軟橫跨直吊線、斜拉線等采用不銹鋼材質。

④對于金屬支柱，除了要做好及時防腐外，還需通過熱浸鍍鋅工藝提升防銹蝕效果；并保持其附近1米環境內的清潔，避免出現積水和雜物；且金屬支柱最好采用封閉式防護辦法，注意不能做基礎帽。

⑤拉線、各種需涂油的處所應做涂油處理。

2.6 防冰害

①可通過封堵、引流等辦法，對跨構筑物漏水點，如隧道、明洞等進行消除，從而避免結冰點出現。

②冰雨天氣加強設備巡視，發現接觸網覆冰及時啟動預案。

③在冬季低溫低于0℃的低溫條件下，或者是遇到降雪天氣，最好停止接觸網停電作業，以便防范接觸網線索覆冰的發生。

2.7 防異物

①通過加裝預絞絲防護條的辦法對橋、隧道等接觸網線索進行保護。

②橋梁附屬物的安裝應確保穩固性，能有效抵抗異物。

③對于10kv以下的廣播、通信線路等，若存在跨越接觸網的情況，最好與有關部門取得聯系溝通，做出及時的遷改。

2.8 防倒樹

①根據實際情況通過必要的樹木清理工作，及時防范因風力影響造成的接觸網帶電設備接地的情況發生。

②對于暫時不能做清理的樹木，可通過修枝、削頂等辦法做好防倒樹防范。

③加大與林業部門、產權單位的協調、溝通，通過媒體反映、積極爭取地方政府的支持，有步驟、有計劃的做好危樹整治工作。

2.9 防鳥害

①增加添乘巡視力度，及時做好鳥巢清除工作。

②在易搭建鳥窩的設備處所應安裝驅鳥器或涂抹驅鳥劑。如果發現重復筑巢的情況，需找出現有驅鳥辦法的不足加以改進，通過更換驅鳥器等手段做好接觸網運行的鳥害防范。

2.10 施工（配合）

①做好施工現場調查和方案審定，同時設備管理單位還要根據施工方案，分階段、項目細化落實施工配合方案，進一步明確施工配合的盯控重點。

②針對施工項目落實施工培訓，保證人員素質滿足施工及配合需要。

③安排認真、負責，有能力的人員進行施工現場安全盯控。

④建立監管預警機制，對于存在安全風險、作業違章，以及不符合工藝、技術標準的施工項目要及時進行安全預警，嚴重的要責令其進行停工整頓。

⑤規范施工驗收和缺陷整治，要做到先克缺后開通。

⑥設備管理單位要對施工改造處所納入薄弱設備管理范疇，日常進行重點關注，并根據季節變化進行動態關注。

⑦做好日常巡視、建立施工臺賬，杜絕無協議、無方案、無計劃的黑施工。

3 以避雷措施為例，對其效果的分析

電氣幾何模型的基本原理，是由雷云向地面發展的先導放電的通道，在頭部到達被擊中的物體之前，這個時候對于擊中點還不是很確定，需要對先到達的物體進行放電，電氣幾何模型如圖1。

在圖1當中，r所代表的是雷電和避雷線、承力索以及大地的擊距，h代表的是避雷線和承力索的架設高度。

在此我們對不同線路形式的避雷線假設高度進行分析研究。首先是單線線路的避雷線高度計算公式，在單線的線路架設避雷線之后，保護范圍就成了圖2中所示的，在圖1當中，a為側面線界，也就是線路中心到支柱的距離，b為避雷線架設點S和B點之間的橫線距離。

從圖1當中可以看出，當雷電的先導頭部到達保護弧AB段的時候，雷電的放電將會向避雷線的地方進行放電。如果雷電的先到頭部落到BD的界面之內的時候，雷電就會擊中大地。運用此種方式的情況下，承力索和接觸網都得到了很好的保護，在圖1中可以得出（rg-hc）2+（b-a）2=r2c

其次是復線鐵路避雷線的高度架設，如圖3所示。

復線鐵路并行的時候兩側相對應的避雷線、接觸線以及承力索架設的高度是相等的，也就是說rs=rg=rc，l為復線鐵路兩側線路中心的的橫向距離；d為點A到軌平面的垂直距離。

由圖3可知，線路兩側的避雷線的保護范圍在A處就可以相交，如果雷電的先到頭部落入到保護弧AB或者AB′的時候，雷電就會對兩側的避雷線進行放電；但是如果當雷電的先導頭部落入到BD或者B′D′的界面的時候，雷電就會擊中大地。運用此種方式，兩側的避雷線可以對中間的承力索和接觸線起到良好的保護作用[3]。

如果以原點0建立坐標系，兩個支柱之間的距離為2a+l，左邊承力索的坐標為C（a，hc），右側承力索的坐標就為c′（a+l，hc）。

4 結語

綜上所述，需要對接觸的外部環境進行良好的區分，可以在很大程度上為接觸網的安全措施提供強有力的理論依據，并且要不斷的加強對接觸網外部環境的措施管理，比如研究架設避雷線、保護線等，提高接觸網的防雷水平；進一步研究接觸網的在線融冰裝置，最大限度的改善接觸網的融冰效果。除此之外，還要和當地政府組成聯合機制，改善當地的接觸網外部環境，最大程度的保證機車的安全運行。

參考文獻：

[1]盧澤軍，谷山強，趙淳，向念文，嚴碧武，蘇杰.應用電氣幾何模型的高速鐵路接觸網防雷性能分析[J].電網技術，2014（3）：812-816.

[2]李豐良，粟謙，孫焰.接觸網的力學模型及運動微分方程[J].長沙鐵道學院學報，1996（2）：90-93，112.

[3]張韜.接觸網外部環境安全風險及防控措施[J].中國鐵路，2014（11）：20-23.

[4]趙紫輝，吳廣寧，曹曉斌，李瑞芳，胡勁松，朱軍.基于電氣幾何模型的接觸網避雷線架設高度計算方法[J].中國鐵道科學，2011（6）：89-93.