電氣化鐵路接觸網故障及保護措施分析

韓曉東

（包神集團神朔鐵路公司，陜西 神木 719316）

接觸網是電氣化鐵路的重要組成，在機車移動過程中，會隨之改變線路負荷。近些年來，受鐵路運輸事業快速發展的影響，顯著增加了接觸網設備的使用頻率，進而導致諸多故障問題的出現。由于接觸網故障具有多樣化的形式和復雜的原因，故障搶修難度較大。如果采取錯誤的搶修技術，不僅修復時間遭到拖延，甚至還會改變故障性質。因此，要構建完善的防護體系，最大程度上降低電氣化鐵路接觸網故障的發生幾率，促使電氣化鐵路運行的安全性與穩定性得到保證。

一、電氣化鐵路接觸網概述

在電氣化鐵路基礎設施體系中，接觸網是非常重要的類型，其能夠將動力提供出來，促使列車正常運行得到實現。就目前來講，接觸網一般采用27.5kV的電壓等級，主要由四個部分組成：第一，支柱基礎。其主要是承受供電裝置、定位裝置等各類裝置的負荷。為促使支柱的穩定性得到保證，需合理選擇支柱類型。其中，鋼支柱與預應力鋼筋混凝土支柱應用較為廣泛，。第二，支持裝置。斜腕臂、棒式絕緣子、平腕臂等設備共同組成了支持裝置，其主要是將支持作用提供給接觸懸掛。第三，定位裝置。其主要是對接觸線的位置進行固定，保證移動過程中接觸線的軌跡不會發生變化，且將接觸線水平負荷傳遞給其他支柱，如定位管、定位器等皆屬于定位裝置。第四，接觸懸掛。接觸懸掛的組成眾多，如承力索、接觸線等。在電氣化鐵路接觸網架設過程中，主要借助于支持裝置來實現，向電力機車有效傳遞變電所的電能。目前，接觸懸掛出現了較為復雜的種類，通常可從簡單接觸懸掛、鏈形接觸懸掛等兩個方面進行劃分[1]。

二、電氣化鐵路接觸網故障的產生因素

（一）環境因素

為滿足電氣化鐵路的運行需求，要在露天環境中設置鐵路接觸網，這樣自然環境因素就會在很大程度上影響到接觸網的運行。如果有惡劣天氣出現，鐵路接觸網故障將很容易出現。如有大霧、雷擊天氣出現后，容易擊穿接觸網的天窗部分，導致電力能源供應遭到中斷，機車難以正常運行，甚至還會有不同類型的設備損害發生。而當凍雨天氣出現后，發電網凍結現象容易產生。此外，如果有地震、泥石流等嚴重地質災害出現，也會在很大程度上損害到接觸網，威脅到鐵路的正常穩定運行。

（二）材料因素

材料會在很大程度上影響到接觸網的運行狀況，如果沒有嚴格控制材料，應用了不符合規范標準的劣質材料，將會增大各類接觸網故障的發生率。此外，材料技術不符合設計要求，將會縮短材料的使用期限，進而引發接觸網故障問題。因此，需嚴格管理與控制材料。

（三）人為因素

由于鐵路接觸網具有較大的鋪設面積，檢修人員的工作任務較為繁重，部分人員為加快檢修進度，可能會對檢修質量進行降低，這樣將難以及時發現細小設備缺陷，潛在的安全隱患得不到消除，導致接觸網斷線事故的發生率顯著增大。一些人員在接觸網檢測過程中，僅僅對表面損耗進行檢測，其他故障遭到忽視，導致故障風險隨之增大。此外，沒有嚴格控制關鍵部件的質量，如承力索、接觸線等，這樣將會降低鐵路接觸網的整體質量，導致各類接觸網故障的發生。

（四）電流因素

電力能源是電氣化鐵路運行的基礎，電流變化直接影響到接觸網的運行。如果有過大的電流變化出現，鐵路接觸網的運行效率、運行穩定性將會受到嚴重影響，甚至還會有多種類型的部件故障產生。

三、電氣化鐵路接觸網常見故障及處理

（一）機械故障

零部件損壞、變形、折斷等是接觸網機械故障的主要類型，這些故障由多種因素共同導致。結合實踐經驗得知，新開通鐵路更容易出現機械故障。鐵路接觸網在投入使用之前，皆經過必要的聯通聯試、初驗復驗等，但受工程任務量、工期等因素的影響，依然可能會有故障出現于使用過程中。其中，主要原因是部分人員在施工過程中沒有嚴格貫徹施工標準要求，如采用過大的零部件緊固力矩、緊固施工不夠規范等，導致有螺栓松動、銅質材料斷裂等諸多問題出現于運行當中。針對此類故障，工作人員要將各項施工工藝要求嚴格落實下去，完成施工后，嚴格驗收鐵路接觸網的施工情況。如果有靜態缺陷或動態缺陷存在，施工單位要及時開展整治工作。開展正式運營之前，相關單位需地毯式檢查鐵路接觸網的螺母、螺栓、彈墊等設備，保證各零部件處于良好狀態[2]。

（二）電氣故障

線索燒傷、電纜擊穿是接觸網電氣故障的主要類型，這些故障容易在鐵路開通運營1年內出現。其中，絕緣配合、接觸線索絕緣距離、電纜絕緣強度等是造成電氣故障的主要原因。如區域內存在著較大的空氣濕度，導致空氣絕緣強度遭到降低。列車運行過程中，受線索晃動的影響，導致其與拉線底座錨栓的距離遭到縮短，進而擊穿空氣絕緣，造成短路放電跳閘故障的發生。針對此類故障，在檢修過程中需對接觸懸掛位置進行調整，依據相關標準對絕緣距離進行適當增加，促使空氣間隙得到加大，空氣絕緣擊穿問題得到防范。工作人員要對接觸網的運行情況進行持續監測，對設備技術狀態進行動態掌握，及時發現、處理運行中出現的問題，避免因溫度變化而導致有過緊、過松等現象出現于接觸懸掛部位，否則將會降低絕緣距離，導致線索燒傷故障的發生[3]。在使用鐵路接觸網電纜時，盡量將熱備用方式運用過來。正式送電之前，工作人員要對電纜接地方式進行專門檢查，及時發現和排除各類電纜故障。

四、電氣化鐵路接觸網的故障防范措施

（一）加強設備質量管理

在工作過程中，需將天窗時間相關規定嚴格執行下去，在對天窗時間進行控制的基礎上，切實提高設備質量。天窗施工實踐中，需控制線路大中修工程、接觸網大修工程的時間保持在240 分鐘以上。天窗維修實踐中，電氣化單線與雙線的作業時間分別保持在90分鐘與120分鐘以上[4]。同時，要對接觸網的拉出值與跨度距離進行科學設計，保證接觸網不會超出受電弓滑板工作范圍，且將適當的余地留出來。禁止將不合格材料運用于接觸網中，工作人員需對接觸網各個零部件材料質量進行嚴格檢驗，符合相關標準后，才能夠在接觸網中應用。

（二）加強日常檢修維護

在大風、溫度等環境因素和技術人員主觀因素的雙重作用下，容易有數據偏差出現于接觸導線導高測量過程中，不僅影響到測量數據的準確性，也會在很大程度上影響到接觸網設備的運行狀態。面對這種情況，工作人員需定期測量接觸網定點位，避免有定位器破度過小、拉出值過大等不良問題出現，否則接觸網故障的發生率將會增大。通常情況下，在交驗環節內能夠發現和解決大部分的施工遺留問題，但也有部分隱蔽問題的發現難度較大，或工作人員的檢查力度不足，導致在設備運行使用過程中方才發現這些問題。針對這種情況，營運單位需向接觸網施工過程中提前介入，嚴格監管施工階段的質量情況，促使工程項目質量得到提升，運營成本得到降低。工作人員要重點檢查冒火現象，避免火災問題的發生。同時，要依據相關制度做好檢修工作，平推檢查接觸網設備的螺母、螺栓以及防松墊片等零部件。要關注接觸網各項參數的變化情況，保證沒有超出相關標準范圍[5]。要對設備中的各連接螺栓進行平推緊固，通過抽檢、總結等方式的綜合運用，逐步整理螺栓松動周期，以便促使設備各部件得到及時緊固，進一步優化檢修計劃。部分部位容易造成承力索導線非正常過流現象，則需對電連接進行加裝，且對電連接線夾設備的連接可靠性進行嚴格控制。

（三）制定環境整治策略

由于環境因素會導致電氣化鐵路接觸網故障的發生，因此，需將環境整治工作落實下去。工作人員要對可能會影響到鐵路接觸網運行的樹木進行定期砍伐或修枝處理，詳細記錄各個季節內樹木的生長情況。密切關注天氣預報信息，一旦有惡劣天氣出現，需提前巡查鐵路沿線樹木，制定針對性的防范策略，促使災害天氣的不利影響得到控制。冬季溫度較低，需將隧道內的凍冰及時排除掉，而夏季則要做好防雷工作。針對常見的鳥害問題，要動態監控接觸網設備的運行情況。部分季節容易發生鳥害，需對巡視頻次進行增加。以冬春季節交替時段為例，經常出現鳥害問題，要做好巡視工作，及時發現和處理鳥害問題。同時，可向車間設備問題庫中列入鳥巢情況，增強監控管理的持續性和動態性。工作人員要總結經驗，全面掌握各類鳥的搭窩習性，重點監控那些出現重復搭建鳥巢的區域，且將驅鳥器安裝于這些地方，促使飛鳥防治效果得到改善。針對雷擊故障，需將防范工作貫穿于電氣化鐵路接觸網設計、施工全過程中。工作人員要對鐵路所經地段的雷暴天氣出現情況進行全面掌握，對雷區的絕緣子、絕緣爬距等進行適當增加。要在鋼柱頂端接入綜合接地體系的接地線，以便對接地極與大地間的接觸電阻進行高效控制[5]。經過3-5年的連續運行后，工作人員需實地監測接地極的接地電阻，避免超出相關的標準規范。

（四）加強人員素質培訓

首先，要定期培訓負責接觸網檢修的工作人員，將業務技能作為培訓的重點。為保證培訓效果，需將多元化培訓形式利用起來，如集中培訓、在線學習等，促使接觸網檢修人員的整體能力得到提高。完成培訓之后，需及時開展考核工作，綜合運用理論考評、技術檢查等諸多形式，保證考核的全面性。通過培訓、考核體系的構建，可促使檢修人員的綜合能力得到持續提高。同時，要將高素質、專業化人才積極吸收進來，充實接觸網檢修隊伍。在開展檢修工作之前，需將檢修計劃、檢修方案等科學制定出來，且對相關設備等進行完善配置。完成檢修工作后，需進行嚴格的驗收，切實保證檢修工作質量。如果有檢修失誤問題出現，需立即停止檢修工作，且將對應的改進措施運用過來。其次，要做好乘務員的培訓工作，將鐵路運行基本知識傳遞給乘務人員。如果有故障問題出現，乘務人員需第一時間采取應急處理策略，控制故障所造成的不良影響。故障發生之后，乘務員要對乘客進行妥善安撫，避免有不必要的沖突問題出現。

五、結語

綜上所述，接觸網在電氣化鐵路運行中發揮著動力支持的功能，一旦有故障問題出現，將會直接影響到電氣化鐵路的正常運行。近些年來，受列車運行、環境因素、人為因素的多重作用，電氣化鐵路接觸網故障的發生頻率顯著增大。針對這種情況，相關人員需嚴格管控電氣化鐵路接觸網的施工過程，做好日常檢修維護工作，及時發現和消除潛在的故障隱患。同時，要切實提升檢修人員的綜合能力，保證日常檢修任務得到深度落實。