鐵道電氣化技術的問題探討

廖 頌

（中國鐵建電氣化局集團北方工程有限公司，山西 太原030053）

1 鐵道電氣化技術的發展狀況

鐵道交通工具按照能源的來源進行分類，大致可分為三種，其中一種是以蒸汽為主要能源的蒸汽機車，一種則是內燃機車，最后一種則是電力機車，這三種機車最大的不同點在于牽引力的不同。其中，電力機車就是主要利用電力作為牽引力的機車，這類型機車利用外部電源給機車提供足夠的動力，而運用電力為機車提供動力的鐵道交通就稱為電氣化鐵路。電氣化鐵路和普通的鐵路有很大的區別，除了具備鐵路共有的路線、車站以及通訊設備以外，還有一個與普通鐵路不盡相同的牽引系統，這個系統可以為機車提供足夠的電源，供電力機車正常運行。與之相對應的服務于電氣化鐵路的各項技術，則被稱為鐵道電氣化技術。

在早期，我國的電氣化鐵道系統選取的電流系統是當時最先進的25 kV工頻單相交電流系統，在這個時期，該系統是當時技術支撐下最為先進的系統，能夠在較高電壓下實現單向供電，而該技術下的變電站內部及其所涉及的電力設備的結構都比較簡單，該系統在后期的建設上來說有著突出的優勢。而鐵道電氣化技術最主要還是服務于鐵道電氣化設備的維護以及管理的技術，利用鐵道電氣化技術對相關鐵道的電氣化設備、裝置、施工技術等進行管理，能夠有效解決電氣化鐵道中遇到的各種難題。

在我國，鐵道電氣化技術的應用已有四十年多的歷史，直至現在，我國的電氣化鐵路依然采用工頻單相交流牽引，而且鐵道上的基礎設施以及電力設備都是為了輔助電力牽引相關設備的使用而建設的，供電裝置的主要任務就是將電能傳輸給電力機車，而這其中最為重要的兩個部分則是牽引變電系統以及接觸網絡。牽引變電系統將電壓降低，而接觸網絡則是鐵路上面架設的較為特殊電力線路，電力機車要獲得電能，只能通過滑行時產生的摩擦來獲得，最終再利用電能去牽引列車。

2 鐵道電氣化技術存在的問題

2.1 電氣化軌道接觸網中的電氣設備容易發生燃燒事故

電氣化鐵路最常見的事故是鐵路設備燃燒引起的事故，造成這些事故的原因多數是設備出現問題。在電氣化鐵路中，電力是其運行不可缺少的要素，因此，在施工過程中，要特別注意供電裝置的設置，但現實施工過程中，仍然會有特殊情況沒有考慮在內的情況發生，最終導致電力的使用不合理的情況的發生，因此在機車運行過程中，電壓過高而導致運輸過程中接觸網中產生大量的熱量，導致熱量過大而燒壞接觸網的情況時有發生。由于發電設備運行效率高，某些區段的電量超過了某些地區電氣化設備接觸網的容量，導致電力系統在運行過程中出現電流大的情況，加上電阻的影響會導致大量熱量的產生，最終導致電氣化設備的燃燒。電氣化設備的燃燒不僅與外界環境有關，也與電氣化鐵路的電氣化建設材料有關，尤其是接觸網的材料對電氣化鐵路的安全性影響最大，接觸網是比較容易燃燒的部分，主要是因為接觸網的線路較長，因此電阻相應較大，在運行過程中，非常容易產生過多的熱量，如果制作的材料質量較差，就很容易導致接觸網燃燒的情況的出現。造成燃燒事故的主要原因就是用于建造接觸網的材料耐熱性差，能承受的溫度比較低，這也使其發生燃燒的概率高。

2.2 高溫下接觸線斷裂引起的事故

電氣化高速鐵路接觸網與一般架空線路不同，在強度較大的電壓條件下，必須承受電弓的磨損才能長時間為機車供電。除正常磨損外，還經常受到異常機械沖擊和高事故電流的影響。受電弓滑板在高速通過接觸線時會產生機械摩擦發熱，機車會流過受電弓，接觸電阻產生焦耳熱，離線電弧，火花以及機車啟動，爬坡，事故電流會使接觸線工作面軟化為局部過熱狀態，導致強度和表面硬度降低，磨損加速等問題。高速摩擦產生的火花或大電流會使觸控線處產生瞬時高溫，高溫必然導致觸控線金屬軟化。在電壓較大的情況下，接觸線可能會斷裂，造成事故。

3 針對鐵道電氣化存在的問題提出的解決措施

3.1 應對電氣化鐵道接觸網事故的對策

在電氣化鐵路接觸網的改良中，首先要避免接觸網被燒毀，一旦接觸網被燒毀，會形成宏大的經濟損失，招致整條電氣化鐵路無法正常運轉，這也會對運轉中的列車形成很大的要挾。在停止防燒工作時，能夠從幾個方面停止，主要是在工程施工方面，需求對鐵路運營的用電需求有精確的理解，在裝備相應的電氣設備時，能夠選擇較為適宜的設備，這樣不只減少了不用要的經濟浪費，而且增加了其安全性。能很好地避免了一些客觀因素上存在的問題。設計時，必需思索部分均勻溫度，假如部分溫渡過高，恰當運用一些降溫效果較好的資料停止施工，即便本錢較高，只需停止勘探，只在一些地域運用，本錢也不會太高，相反，運用這些資料能夠有效減少燒傷事故的發作，從而減少人員傷亡，以至減少人員傷亡，具有很高的效益。所以，一定不能為了節約小錢而導致設備質量的不達標。此外，所選用的資料在施工時應較為適宜，不只要具有一定的絕緣性以保證其平安性，還要具有一定的耐高溫性以防止在運轉中呈現燒焦的現象。可設置相應的巡查人員對線路停止監視和維護，防止呈現不測狀況，并在線路四周設置明晰的標語，確保無關人員的平安。在此期間工作人員要高度警惕，加強巡視，防患于未然。

3.2 針對接觸線拉斷提出的應對措施

接觸線的波動傳播速度決定了機車的最高運行速度。要提高接觸線的波動傳播速度，一個重要的方面就是加大接觸線的架線張力，以保證接觸線與受電弓接觸時不晃動。而要獲得大張力，就要求接觸線有足夠的強度。因此，電氣化鐵路接觸線，特別是應用于中高速的接觸線，應具有良好的導電性，足夠的強度、耐磨性和高溫抗軟化性能。常用接觸線主要機械性能如表1所示。

表1 常用接觸線主要機械性能

我國目前生產的接觸線尚不能完全適應中高速電氣化線路需要，適用于速度300 km/h以上的高強度、高電導率接觸線尚處于研發階段。所以要減少接觸線拉斷造成的事故就需要逐步提高改進接觸線的材料以提高其抗拉強度以增加拉斷力，從而大大提高列車運行速度。因此在接觸線材料的選擇上要加大實驗力度，加大創新，找出最適合運用于電氣化技術中的接觸線，避免接觸線拉斷的事故發生。此外，工作人員要特別注意以下幾個方面的日常檢查。

（1）是否存在接觸線的各夾，如中央錨結夾、接頭夾等問題，如有問題及時處理。

（2）對接頭、夾具等查看是否有放電的聲音或熱量，如果有問題，立即處理。注意補償裝置的a值和b值，按照規定和技術標準對補償裝置進行調整，防止墜落卡住。

（3）組織和清潔各種絕緣設備。

4 結語

綜上所述，鐵路電氣化技術的發展并不完善，發展前景十分廣闊。在實現鐵路電氣化技術最大化的過程中，對我國軌道交通的發展具有重要的作用。因此，工作人員應掌握接觸線路材料的保護，檢驗，更換和創新等方面的相應技術要點，進而在高效優質的施工中提高接觸網施工質量和鐵路電氣化技術，以保證我國交通運輸業的優質發展。