基于電氣化的鐵路接觸網故障分析與防范研究

荊志源

摘 要：在現代化鐵路運輸行業的快速發展中，人們越來越重視電氣化鐵路接觸網的安全及可靠性。電氣化鐵路接觸網的主要構成是接觸懸掛、支持裝置和定位裝置。電氣化鐵路接觸網鐵路運行狀態與施工技術和運維管理之間的聯系比較密切，相關部門需要深入分析電氣化鐵路接觸網故障，并采取相關措施予以保護。

關鍵詞：電氣化;鐵路接觸網;故障分析;防范研究

0 導言

鐵路屬于重要的運輸網絡構成，受社會經濟快速發展的推動，我國鐵路規模已經占據世界之首，為持續的經濟增長提供了有力基礎保障。而在快速發展的同時也應當注意到，隨著電氣化鐵路規模的急劇增加，后續的運維管理矛盾也日益凸顯，隨著《高速鐵路接觸網運行維修規則》的頒布，一定程度上解決了鐵路接觸網的運維壓力，但鐵路接觸網受多種因素的影響，其故障表現也呈現出多樣化的趨勢，必然需要加強分析與防范。

1 電氣化鐵路接觸網概述

所謂電氣化鐵路接觸網，主要是以電能作為運行能源，由接觸懸掛、支持裝置、支柱與基礎等部分構成。就其具體的結構而言，接觸懸掛又由接觸線、吊弦、承力索及連接部件構成，屬于機車的直接能源供給部分。

支持裝置則主要由定位裝置、腕壁等連接件構成，其在于懸吊及支持接觸懸掛，且發揮著負載傳遞的功能。支柱和基礎部分以鋼筋混凝土柱、基坑、鋼柱和基礎為主，接觸懸掛和支持裝置的全部負載都將由該部分承受。根據鐵路自身的基本特點，接觸網的運行環境以露天為主，而受制于差異化的運行條件及環境，其在運行的過程中故障風險相對較高，一旦出現故障問題，將嚴重影響列車的正常運行。因此在接觸網的應用上，需要結合實際的使用環境及需求，對其各項性能指標要加強關注，以適應各類運行環境，確保接觸網發揮功能的同時，降低故障的產生率，達到提升效率和節約成本的目的。

2 電氣化鐵路接觸網故障及原因分析

2.1 弓網故障

弓網的主要作用是在受電弓和接觸網密切接觸的情況下，將電能源傳輸到電力機車中，常用的供電方式主要有3種，分別是單邊供電、雙邊供電和越區供電。

通常情況下，弓網故障指的是接觸網參數出現了很大變化，接觸網零件脫落和變形，但表面出現損壞問題時會引發弓網故障，其主要原因是：（1）接觸網部件結構問題，在長期的使用中出現動蕩、施工隱患的情況下，會帶來接觸網零件變形和脫落問題;（2）在鐵道系統列車速度不斷提升的大背景下，接觸網部件逐漸成為接觸網彈性比較薄弱的位置，這時弓網壓力不斷增加，極易導致螺栓脫落問題;（3）接觸網結構不合理導致接觸網故障的出現，在設計和施工等因素的影響下，出現接觸網隱患，尤其是在天氣、溫差等因素的影響下極易出現故障;（4）接觸網零件主體和安裝形式問題，如標示牌等，由于牌面面積相對較大，安裝形式簡單且易被鐵絲固定，會出現被風吹落的現象，部分接觸網零件也會出現這一問題，施工安裝極易受外界因素的影響，出現脫落現象;（5）造成零件脫落的原因可能是零件質量問題，在零件質量不滿足要求的情況下接觸網參數會發生變化。

2.2 絕緣故障

接觸網屬于高壓供電設備，其具有一定的特殊性。絕緣是接觸網中基本和重要的技術指標，但與地方供電線存在一定差異，接觸網懸掛高度和列車比較近，極易被環境污染，在外界環境因素的影響下，為絕緣工作帶來了一定的難度。絕緣材質、絕緣體和空氣間隙會導致絕緣故障的出現，其主要表現出接觸網帶電部分對接觸體放電，絕緣體部件會被擊穿，出現接觸網對地面放電的現象。造成絕緣故障的主要原因是清掃間距相對較長，周圍環境污染問題比較嚴重，絕緣子表面會覆蓋大量導電介質出現擊穿現象;清掃工作不到位、周邊出現化工污染問題時，絕緣子表面會覆蓋大量導電介質被擊穿;電氣列車經過時，接觸網和電氣列車會長期處于摩擦運行狀態，接觸網表面出現一層碳粉，而碳粉會使電弧沿著表面出現擊穿故障。另外，在鐵路旁邊會出現建筑物和自然植物，外界物體遇到自然災害時會改變原有的狀態。因此，在接觸網和外界物體距離近的情況下，接觸網會出現漏電故障。

2.3 電氣聯結故障

接觸網屬于機電合一的供電設備，在實際運行過程中會出現電氣問題。雖然電氣故障相對較少，但會帶來嚴重的影響，如電氣燒傷就是一種比較嚴重的故障。通常情況下，造成電氣燒傷的主要原因是牽引裕量問題。一般在電氣化設計過程中，需要充分考慮電氣線路牽引運能的裕量增加情況。但是，在社會經濟的快速發展中，鐵路運輸發展十分迅速，現有的牽引運能正價會超出裕量，極易引發電氣燒傷故障。

3 電氣化鐵路接觸網故障的防范措施

3.1 強化接觸網質量管控

電氣化鐵路規模的大幅增加，促使著接觸網管理難度的提升，為有效保證鐵路的持續安全運行，必須要加強對故障源頭的把控，提升對接觸網的質量控制能力。在設計中應針對實際的運力需求進行分析，對跨距及拉出值加以科學判斷，以確保接觸網處于受電弓滑板的工作范圍，并預留一定的變化空間，避免意外問題的產生。另外，為規避各類細節問題所引發的故障，在實際的質量控制中應加強對線路設備及零部件的關注，嚴格控制材料的應用標準，使之能夠適用于高負荷的運行狀態。

3.2 注重日常檢修與維護

日常檢修與維護是接觸網故障預防的關鍵所在，通過一系列的檢修與維護手段，可以在一定程度上提升故障預防效果，使故障隱患得到早期排除，甚至可以解決施工遺留問題。因此，對于日常的檢修與維護的實施，必須要形成有效的管理機制，特別是將日常檢修與維護納入到管理監督范疇，全面提升日常維護的質量。同時，針對接觸網常見的故障問題，要注重實時分析與定期檢查相結合，對頻發、高發故障及路線進行全面維護，并深入分析故障原因，使故障隱患獲得全面排除。事實上，日常檢修與維護作為基礎性工作，無論是管理者還是操作者，均應當樹立強烈的責任意識，切實將管理深入到細微之處，確保各個環節緊密銜接，避免接觸網故障的頻繁發生，提升電氣化鐵路的穩定運行效率。

3.3 優化外部環境的管理

從接觸網的故障發生情況統計看，外部環境所引發的故障占據著極大比例，尤其是復雜環境下的接觸網，極易產生故障問題。據此，對于接觸網的防護與管理，應當切實依據實際情況加以優化。一方面，相關管理部門要對接觸網周邊環境進行巡查，對于可能引發接觸網故障的隱患進行排除，如對周邊的樹枝、雜草進行清理，并跨越林區的路段進行徹底整治，對特殊地區進行詳實的記錄，以確保其外部環境的高效運行。另一方面，對于接觸網本身也要加強管理，尤其是對設備污穢區實施絕緣清理，面對夏季的雷雨氣候，應對接觸網防雷裝置進行檢測，包括避雷器、接地保護設備等。而在冬季，則應做好建筑除冰等工作，及時發現設備故障隱患，避免引發更大范圍的故障。

4 結語

伴隨電氣化鐵路規模地增加，接觸網的維護需求也不斷提升，作為基礎的電力能源保障設備，加強接觸網故障分析與預防，將有效降低鐵路接觸網故障率，為電氣鐵路運輸提升可靠能源支撐。同時，在防范措施上也應從質量管控、日常維護及環境管理入手，實現管理效能的持續強化，從根源上解決故障問題，確保鐵路運輸的高效運行。

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