鐵路電氣建設中的接觸網設備運行研究

朱立國，李政

（中交機電工程局有限公司，北京 100088）

中國鐵路憑借過硬的技術和成熟的運營管理模式，走出去的步伐不斷加快，是推動“一帶一路”建設的排頭軍。鐵路接觸網沿鐵路線上空布置，為電力機車提供動力，對鐵路的正常運行起著關鍵作用。隨著我國電氣化鐵路的快速發展，鐵路接觸網系統的可靠性和穩定性顯得尤為重要。

1 鐵路接觸網的主要設備

鐵路接觸網由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置和支柱與基礎4部分組成。

接觸懸掛包括吊弦、承力索、接觸線和連接零件，它在鐵路接觸網中扮演的“角色”是把從牽引變電所獲得的電能輸送到電力機車，常用的接觸懸掛又分為簡單接觸懸掛和鏈形接觸懸掛兩種類型。機車運行時，受電弓頂部的滑板與接觸線緊緊相貼而產生的摩擦取電。

支持裝置的作用在于將接觸懸掛負荷傳給支柱及其它懸掛設備。對支持裝置結構的要求在于，要有足夠大的機械強度，以保障其承受能力和使用壽命。

基礎定位一般會采用3種方法，即反定位、軟定位和雙定位。軟定位用于小半徑曲線外側的支柱上，一般采用管道定位器將兩股鍍鋅鐵線擰成的“軟尾巴”固定在絕緣腕臂之上的定位環中。但是軟定位的承受范圍只限制于拉力，但不能承受壓力。而雙定位的基礎定位方式一般用于錨段關節中的轉換柱、站場線岔處的道岔柱、軟橫跨或者中心柱及特殊支柱中的定位。軟橫跨即多股道站場接觸懸掛的橫向支持設備；硬橫跨是指固定在電氣化線路兩側支柱上硬橫梁上的支持設備。

避雷器與隔離開關同底座安裝，不宜單獨設置引線，以減少電連接故障點，且所有引線宜采用二次加固措施；隔離開關宜采用上下開合式，防止刀閘開合存在的問題；強風地區的戶外操作機構箱及端子箱宜采用雙層防寒、防沙箱體，并在箱內安裝智能型加熱器；接觸網終點標、作業標、斷合標均宜設在地面，并采取加固措施。

支持結構剛度對結構的穩定性影響很大，提高支持結構的剛度可以獲得良好的穩定性能，減免屈曲破壞；應結合國外先進經驗，采用經過驗證的防風型整體式腕臂結構，可有效應對零部件之間因公差配合、溫差變化、應力變化、零件滑動等引發的問題，使其更適應強風區的環境。

2 鐵路接觸網運行檢測技術的應用

2.1 靜態檢測技術

在鐵路接觸網的安裝階段，通常使用靜態檢測技術，主要是對接觸網的幾何參數以及結構等方面的內容進行檢測，從而控制接觸網的拉出值以及導線高度。具備自動定位功能的無人車，在接觸網立柱位置自動停車，利用車上搭載的檢測設備，實現接觸網檢測。

無人車的動力源為1個48V30Ah的可充電鋰電池。從性能要求以及工作環境上選擇直流伺服電機作為無人車的執行機構，選擇ARK-1550嵌入式工控機作為控制系統上位機。從輸入輸出I/O點數、性能要求、成本、可靠性以及留有富余量等角度考慮，選擇歐姆龍CP1H系列PLC。選擇海康威視的工業相機，其用戶開發環境開放，其性能也滿足需求。以PLC為下位機的主要內容包括：無人車在鐵軌出現故障致使電機異常時，報警信號由PLC傳至上位機。

上位機通過GPS模塊將無人車的位置信息通過短信功能發送到工作人員，工作人員及時前去處理，可以手動控制電機按設定速度和設定位置運動。在手動調整過程中可以檢測執行機構精度，對機械部件進行調整。主要是將運動部件的動作信息發送到上位機，接收上位機傳送過來的運動指令，從而實現上位機對下位機的控制。以工控機為上位機的控制系統主要包括：（1）人機界面模塊。主要包括手動調整界面和自動運行界面。人機界面可以對無人車的運行狀態進行實時監控，有利于調試和實驗。

（2）串口通訊模塊。選擇通訊方式，按照定制的通訊協議，實現上位機和下位機間命令、狀態和信息的傳遞。在系統運行過程中，上位機與下位機之間的數據交換頻率高，所以通訊逾時對系統運行效率有著重要影響，在保證正常通訊的條件下，提高通訊波特率，可減小通訊逾時。

2.2 聯調聯試檢測

聯調聯試檢測能夠完成對鐵路接觸網的系統檢測，檢測具有較強的整體性，能夠對動車組的運行平穩程度以及安全性能等方面的情況進行檢測。此外，還能檢測接觸網和牽引供電系統的穩定性能力。在使用該技術的過程中，要重點關注設備選用以及接觸網的數據設計是否滿足相關規定的要求，同時還需要對橋梁、路基等方面的基礎數據進行檢查，從而確保接觸網的安全性。對于接觸網全線中的子系統而言，比如配合子系統以及運轉子系統，能夠對相關工作進行很好地調試與檢測，從而有效避免接觸網中存在的故障。

2.3 動態檢測

動態檢測通常在下載安裝完鐵路接觸網后才能使用，通過多鐵路接觸網的具體情況進行檢查，能夠對其低速動態功能進行檢測。在執行檢測工作的過程中，通常會使用到熱滑試驗法，在空載運行狀態正常之后，就可以執行弓網以及接觸網的檢測工作，并且需要對高速鐵路車輛運行后鐵路網的拉弧情況進行檢測。該項技術的使用，可以檢測受電弓的加速度、視頻記錄以及離線率數據等，對維護鐵路接觸網的安全運行具有非常重要的意義。

3 運行管理及故障防護

3.1 運行管理

接觸網的運行管理要堅持“三定”，即定設備、定班組、定檢修周期和檢修范圍，定修周期和范圍即根據設備種類和檢修難度的不同確定其檢修范圍和周期，以保障接觸網的正常運行。定設備即把根據工種的不同劃分電氣設備的管理范圍，防止出現漏檢漏修的現象與影響接觸網的正常運行。定班組即把保管、維修和檢修各種設備的責任落實到具體的班組和個人，分工明確，加強對接觸網設備的有效管理，延長接觸網設備的使用壽命。“四化”即質量標準化、作業制度化、檢測手段現代化和檢修工藝化。在“四化”中，質量標準化是最重要的要求，技術要求上精檢細修，檢修效果必須達到統一的質量標準。現代科學技術可以在各行各業中發揮作用，檢修工具和工藝應不斷更新，著眼于本行業中先進科學的檢修技術和檢修工具。

3.2 故障防護

（1）線索調整。接觸網線索的調整要充分思考外部環境與溫度的改變，要絕對確保絕緣物體可以承受必然區域內溫差的改變，對于鐵路四周的建筑物、植物或者是動物，只要對鐵路會形成影響的因素都一定要清除，也要嚴禁動物靠近。定期測量接觸網的定位點，避免拉出值太大和定位器坡度太小導致故障。由于受到風力、溫度、懸掛晃動或技術人員工作水平等原因的影響，容易在實際的接觸導線高度測量桿測量時導致數據的誤差，關系到準確度，測量工具的精確度，對接觸網的影響非常大。

（2）雷擊故障。對于雷擊的考慮，在設計方面要針對當地的年均雷暴日，合理增加重雷區的絕緣子絕緣爬距，必要時，避雷器的數量或者在重雷區增加架設避雷線。還有就是把接入綜合接地體系的PW線安裝在鋼柱頂上，同時保證接地極和大地之間的接觸電阻跟規范要求相符，在埋設接地極或運行的必然期限（3～5年）后，要對接地極的接地電阻實施監測。

（3）鳥害。針對鳥害，首先要增強對設備的運行監控，增加季節性的巡視工作，尤其是在頻發鳥害的冬春兩季的交替期間，實施機車添乘巡視，一旦發現，定人定責定時消號處理。其次對鳥窩實施分析總結，鳥搭窩的習性要及時掌握，并重點監控處理，把驅鳥器安裝在重復搭建的處所，提升防治效果。

（4）維護。在維護方面，設備管理單位應重點巡察已出現問題的薄弱環節，增加巡檢頻次，對容易磨損的零部件進行重點檢查，并采取更換老舊零件進行試驗的方法判斷其后續的使用周期，為運營可靠性提供依據。對于突發情況更換承導線，要注意驗收工作，在接觸網承導線更換完成之后，必須對其進行驗證各種數據的準確性。驗收試驗要由專業的測試人員來進行，對測試得到的數據進行準確分析，主要分析接觸網的安全穩定性，以及其質量是否符合相關標準的要求，必須要保證驗收合格之后才能投入運營使用階段。

4 結語

我國目前取得的接觸網防風技術研究成果，結合了我國鐵路的情況，滿足了現階段的需求。基于長期運營進行進一步的驗證，不斷改進、完善、提高并形成一套完整的風區接觸網設計、施工與運營標準，以確保接觸網的安全穩定，也為后續強風地區的電氣化鐵路建設、既有線的改造施工提供有力的技術支持。