重載鐵路接觸網故障分析及防護措施

甄云飛

（國能朔黃鐵路發展有限責任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

鐵路系統是一個復雜的整體結構，由很多部分構成，其中最主要的有設備、設施和工藝裝備等，這些因素都對鐵路的運行安全產生影響。因此在進行鐵路接觸網的維修過程中，要根據具體的情況制定相應的維護方案，確保能夠正常工作和使用。

1 重載鐵路電磁兼容

1.1 電磁兼容概述

對于鐵路系統來說，列車在運行過程中，需要通過電磁屏蔽設備對列車運行進行保護，同時也會對電磁干擾起到一定的抑制作用。而在實際的鐵路運營中，由于環境因素的影響和管理不當，導致了電磁兼容問題的出現；另外，隨著我國經濟的快速發展，高鐵建設的速度越來越快，這也就造成了電磁兼容的需求量不斷增加。針對這一情況，可以采取以下5 點措施來解決：①加強對線路的監測和維護，及時發現并消除存在的安全隱患；②定期開展防雷擊活動以提高工作人員的警惕性；③建立健全的規章制度，并嚴格執行；④積極做好預防工作，避免故障引起的連鎖反應；⑤重視對列車的維修保養，保證其能夠正常使用。

1.2 接觸網中電磁兼容原因分析

由于鐵路系統的設備種類繁多，進行接觸網故障診斷時往往會出現一些難以處理的問題：①列車在運行過程中，列車運行速度過快，導致電磁干擾的產生；②列車在穿越軌道的時候會造成電磁污染；③當列車的通過能力小于其通行需求時，就會引起電磁的輻射和電磁場的變化；④當列車的通過能力大于其通行要求時，就會引發電呈放電，從而使列車振動加劇，甚至使整個接觸網癱疾。這些現象都可能是由外部因素所誘發的，如天氣、溫度、濕度等。而鐵路的結構復雜，因此對電磁的影響也比較大，如果發生雷電侵襲，則雷電流的分量將大幅上升，進而對電氣的危害也將加大。另外鐵路的使用環境一般較為惡劣，而接觸網上的電子設備較多，這就給電子計算機的應用帶來一些限制，使得數據的采集難度增大。

1.3 接觸網對重載鐵路電氣系統的影響

重載鐵路接觸網是鐵路線路的主要組成部分，對列車的運行安全具有重要的影響作用。在實際的工作過程中，由于各種原因，可能會出現一些問題，如：①在正常的列車運行條件下，當發生故障時，接觸網的斷路器不能及時進行維修，導致斷電；②當鐵路車輛通過時，觸點電阻增大，造成觸頭損壞；③當接地電流流過設備的金屬導體后，會使其溫度升高，從而引起絕緣破壞或變形，甚至直接燒毀。這些情況都將使整個系統的可靠性受到嚴重的影響和威脅，此外還會使得操作人員的人身安全無法得到保障。所以，要保證重載鐵路的電氣系統的安全性和穩定性，必須采取有效的措施。根據以上分析可以看出，加強對軌道電路的維護是非常有必要的步驟之一。

2 重載鐵路故障分析

2.1 接觸網故障診斷原則

可靠性是指系統在正常運行過程中能達到或接近規定的技術狀態，而不發生故障：①可靠性，對于鐵路接觸網而言，主要包括設備的可靠性、供電能力和行車安全；②安全性，是指接觸網的各個部件的工作環境和作業條件是否符合人的要求，如若出現問題，則會造成人身傷亡事故，所以要保證列車在任何情況下都能可靠的行駛通過，必須考慮其可能引發的各種故障；③靈活性，即在復雜的鐵路列車運行中，由于人的因素引起的故障要盡量的小，避免列車的制動、牽引裝置的誤動，對線路的接頭處，應采取相應的保護措施；④根據具體的使用對象，進行必要的調整以滿足不同的需求，有效避免因人為失誤導致鐵路接觸網故障，從而使整個的鐵路運輸網絡處于良好的穩定運營。

2.2 接觸網故障的影響因素

影響鐵路系統安全運行的因素有很多，主要包括：①列車荷載和列車運行速度的變化；②軌道變形和振動；③溫度、濕度、氣壓的影響及機械損傷的影響等。在重載運輸過程中，由于環境的作用會產生各種不同的物理效應，如高溫、雨水等，都會對鐵路的正常運營造成一定的影響；在重載狀態下，接觸網的金屬結構受到的破壞也是不容忽視的；在靜電的沖擊下，接觸網上的鋼軌還會發生形變，從而導致鋼軌的磨損程度加劇，甚至可能引起嚴重的后果；靜電的腐蝕性也會使接觸網的使用年限大大縮短，使整個鐵路體系的安全性降低。所以必須采取有效措施來控制損壞情況。為了防止或減少這些不穩定因素的影響，就需要及時地檢測出故障部位，并制定相應的維護方案。

2.3 重載鐵路接觸網故障原因

造成鐵路軌道不平整的主要原因有以下3 個：①列車荷載和列車運行速度不匹配，重載鐵路的荷載較大，導致其在運行過程中容易出現振動，從而引起軌道產生松動、脫軌等現象，影響行車安全；②由于溫度變化而使線路變形，重負荷的作用下接觸網的彈性會發生劇烈的波動而引發脫軌，在這種情況下如果列車的時速超過一定范圍，則會對旅客的正常出行帶來極大的不便，若是列車的行駛時間過長，會影響旅客的舒適性和安全性；③鐵路線路的絕緣層較薄，易受外界環境的干擾或破壞，當采用人工維護的方法進行管理時，可能因為設備老化或人為操作不當，使絕緣性能降低，進而造成斷股。此外還存在著一些不規范的作業行為，如用電檢查不嚴，未按規定敷設絕緣層，或者沒有及時更換絕緣材料，這些都極易誘發鐵路系統的電氣故障。

3 重載鐵路接觸網的防護措施

3.1 接地系統的電氣系統

根據鐵路系統的特點以及實際情況，接觸網的接地主要分為兩種，一種是普通電阻的接地，另一種是蓄電池的接地。普通電阻的避雷針和避雷線的連接處，在鐵路上安裝都要進行防雷處理，防止雷電直接擊中鋼軌、鋼筋等設備，在防雷的過程中，要注意設置合理的引下線，并將其與地面之間的間隙控制在一定的范圍內，避免因引下線對鋼軌造成損壞。蓄電池避露器的作用就是將整個接觸網上的電壓降至安全水平，對重載列車實施有效保護，當重載列車通過時，蓄電箱的外殼就會被導電，從而起到了雙重的效果，同時還可以作為一個斷路器，以保證重載列車運行的安全性和可業性。鐵路的牽引力，與軌道的聯結處也稱為受電弓，它具有非常重要的意義：一是能夠使車輛的運行更加平穩，二是能減少機車車輛的損耗和提高機車的使用壽命。

3.2 系統的電磁兼容

要想保證鐵路系統的可靠性和安全性，必須要對列車的電磁兼容問題進行嚴格的控制和管理。在列車運行過程中，如果出現了電磁干擾，那么就會導致軌道設備的損壞以及其他的機械部件的磨損等，從而造成整個系統的故障，甚至是癱瘓。為了避免這一情況的發生，就要采取一定的措施。①對于列車的電磁兼容性來說，主要是指通過屏蔽的方式來防止電磁脈沖的傳播，而當列車的運行速度超過其自身的承受范圍時，則需要采用緩沖器來阻止這種現象的產生；②在對列車的電磁兼容性的研究中，可以利用一些技術手段，例如將信號的頻率降低，減少高頻的發射功率，或使用隔離的方法，也可將信號的相位改變，能有效地抑制電磁波的輻射作用；③在對列車的電磁兼容性的分析中，一般都會用到電導率的計算公式，但是這些參數的準確性比較差，而且不易得到。

3.3 接地系統的工作原理

當列車發生接觸網故障時，接地系統會產生電流，電流通過線路產生電弧，會對其他設備造成損壞。在實際的運行過程中，可能出現的問題有很多，比如當電弧從接觸線直接導入的時候，就形成了漏磁通，不采取相應措施就很容易引起洞磁通，導致整個系統的瓦解；而當電弧從中性點進入時則為零，但是因為導線的引入使得這個零開始與地面相接觸，從而使該點與大地之間的電位差變小，這也就是所謂的“地線”，所以可以將這種“地線”命名為“接地主源上的電壓”。

3.4 主要接地技術參數

鋼軌的焊接接地，在鐵路接觸網中，焊縫是連接鐵路接觸網的關鍵部位，焊縫的質量直接影響到整個鐵路系統的安全運行，因此設計接觸網時，應盡量減小鋼軌與軌道之間的摩擦力，井保證兩者的相互絕緣，同時要避免采用較高的材料來制作道床，以降低道床的應力集中，提高強度，還可以通過增加道床的數量來實現對薄弱環節的補救，從而達到減小承載能力的目的，也可在一定程度上減輕對地面的損傷和腐蝕，延長使用壽命。鋼筋的保護接頭，由于重載鐵路的跨度較大，所以對接地的要求也比較嚴格，對于普通的混凝土結構，當出現銹蝕、斷片等問題時，需要采取相應的措施來加強其抗振性，還需考慮環境因素如溫度、濕度等，確保設備的耐久性。

4 總結

鐵路提速工程項目是我國經濟社會發展的重要組成部分，是促進國民經濟快速增長的主要動力之一。在鐵路建設中，鐵路提速工程的質量和速度都直接關系到國家安全和人民的生命財產，因此對高速鐵路的電氣化維修提出了更高的要求和更嚴格的標準，來保證行車的安全性、可靠性。通過對列車的研究分析，從列車運行特點出發，介紹了影響高鐵軌道運行的各種因素，并針對性地給出了相應的預防措施，以達到提高鐵路運輸的整體水平，減少事故發生率。