鐵路接觸網運行狀態的影響因素與管控措施

高懷玉

摘 要：接觸網是一種電力線路，架設在電氣化鐵路的沿線上方，通過受電弓為電力機車提供電能，同時又是鐵路電氣化發展的重要工具，使用頻率居于各個部件的前列，且因其具有露天設置、結構脆弱、無備用等特點，受其內外不良因素影響，使設備故障時有發生。該文首先闡述了鐵路接觸網的功能與組成，其次分析了鐵路接觸網運行狀態的影響因素，同時深入探討了鐵路接觸網故障的管控措施。

關鍵詞：鐵路接觸網；運行狀態；影響因素

中圖分類號：TM922.5 文獻標志碼：A

0 前言

從2018年2月中國鐵路總公司發布的2017年統計數據來看，全國鐵路2017年累計發送旅客30.38億人，發送貨運29.19億噸，與上年相比增加了9.6 %和10.1 %；全國鐵路的營業里程達到了12.7萬km；其中，電氣化鐵路里程所占比例為68.2%，達到了8.7萬km；而電力機車在全國鐵路機車所占比例為59.5%，達到了2.1萬臺。由此可見，我國鐵路網目前正在承擔著日益繁重的運輸任務，直接關系到國民經濟的發展，而在“節能減排”、“環保低碳”的理念下鐵路電氣化率必然會越來越高，而接觸網又是鐵路電氣化，特別是高速鐵路發展的重要設備，使用頻率居于各個部件的前列，且結構復雜、較易故障。鑒于此，極有必要對鐵路接觸網運行狀態的影響因素與管控措施進行研究。

1 鐵路接觸網的功能與組成

鐵路接觸網實質上是一種電力線路，架設在電氣化鐵路的沿線上方，通過受電弓為電力機車提供電能；其架設方式呈“之”字型，主要由基礎與支柱、接觸懸掛、支持裝置和定位裝置等幾部分組成。

1.1 基礎與支柱

基礎與支柱用以承受接觸懸掛、支持裝置、定位裝置的全部負荷，并將接觸網懸掛固定在規定的位置和高度上，預應力鋼筋混凝土支柱和鋼柱是常用的類型。

1.2 接觸懸掛

接觸網的分類大多以接觸懸掛的類型來區分，根據其縱向索線的數目和特點分為簡單接觸懸掛與鏈型接觸懸掛兩大類。

1.2.1 簡單接觸懸掛

簡單接觸懸掛是由一根接觸線直接固定在支柱支持裝置上的懸掛形式。國內現采用的帶補償裝置的彈性簡單懸掛系在接觸線下錨處裝設了張力補償裝置，以調節張力和弛度的變化。

1.2.2 鏈型接觸懸掛

鏈形接觸懸掛是在承力索上采用吊弦的方式來懸掛接觸線，并且通過有關數據對吊弦長度進行計算與調整，通過錨段終端的張力補償裝置作用，使跨距內接觸線對軌面的高度基本保持一致。

1.3 支持裝置

支持裝置用以支持接觸懸掛，并將其負荷傳給支柱或其他建筑物。根據接觸網所在區間、站場和大型建筑物而有所不同，現行的支持裝置主要由棒式絕緣子、平腕臂、斜腕臂及安裝所需的各種連接部件組成。

1.4 定位裝置

定位裝置是在定位點處實現接觸線相對于受電弓中心進行橫向定位的裝置，其功能主要是把接觸線始終控制在受電弓滑板的運行軌跡范圍內，并將接觸線的水平負荷傳遞給支柱；主要由定位管、定位器、定位線夾及連接零件組成。

2 鐵路接觸網運行狀態的影響因素

從目前來看，我國鐵路網正在承擔著日益繁重的運輸任務，電氣化率必然會越來越高，如果未能及時對鐵路接觸網進行維護或檢修，那么必然會導致鐵路接觸網出現損壞，難以保證鐵路運輸暢通。由此可見，很有必要對影響鐵路接觸網運行狀態的因素進行研究。

2.1 接觸網定位環節因素

（1）如果定位點處的坡度過小或者拉出值過大，均有可能會導致出現刮弓、碰、脫等多種故障類型，主要是由于定位裝置安裝形式、位置及有關參數不符合規范，各部螺栓力矩緊固不達標，溫差變化差異過大，大風大雪惡劣天氣等所造成，尤其是在曲線處跨中體現得更加明顯。

（2）道岔區刮弓、鉆弓故障。道岔區刮弓、鉆弓故障主要是由于線岔限制管間隙過大，導線交叉處有關參數不符合標準，始觸區內安裝設備線夾以及受電弓轉換點水平抬高數值不合理等原因此導致的，同時受電弓的帶病運行也會造成刮弓、鉆弓故障。

2.2 接觸網設備因素

2.2.1 吊弦、電連接故障

如果電連接設置的位置不合理、數量較少，就很有可能會導致機車由于取流過大而出現吊弦、軟橫跨固定繩、承力索線索交叉處、承力索支座及電連接線夾內線索的燒斷，也會導致軟橫跨懸吊滑輪及定位器鉸接處設備的燒損、掉落問題；同時電連接、吊弦線夾又長期處于振動環境中，也較易出現松脫、斷裂等問題，此外電連接線夾內涂抹的電力復合脂在長期使用過程中也會逐漸地出現老化問題，導致電連接處接觸電阻增加進而發熱量增加，使線夾發熱而燒傷線索。

2.2.2 承力索、接觸線燒斷故障

接觸線較易由于硬點、硬彎、電力機車故障、異物搭接、絕緣錨段關節內電力機車啟動取流等問題而導致出現放電拉弧、局部磨耗過大等，使接觸線出現損傷并在張力的同步作用下導致斷線事故發生。此外不同懸掛間非穩定性接觸也會造成線索間放電，導致斷線事故發生，此種情況一般發生在站場交叉承力索間和非支接觸線與工支定位管間。

2.2.3 隔離開關、避雷器故障

此類故障多是由于設備性能下降、老化、電腐蝕、材質不良等原因造成，如設備安裝所用的銅鋁過渡線夾，長期在電腐蝕下，易發生斷裂問題；避雷器絕緣部件老化、性能下降，在雷擊設備后易發生炸裂。

2.3 氣候因素

由于鐵路接觸網處于全露天狀態，受季節變化、大風、雷雨、凍雨等惡劣天氣影響較大，均有可能會導致鐵路接觸網出現故障。如在季節溫差變化較大的情況下，因線索馳度變化引起接觸網設備引線與支柱等接地體絕緣距離不足，上跨橋下承力索、供電線、加強線與橋體絕緣距離不足引發斷線事故等；在大風環境下，易導致鐵路沿線危樹與接觸網絕緣距離不足，異物短接接觸網設備，線索在風擺情況下對地絕緣距離不足等；在雷雨天氣下，易發生絕緣閃絡、雷擊設備燒傷接觸網設備故障等；在凍雨天氣下，易發生接觸網覆冰舞動影響行車故障等。

2.4 外部環境因素

外部環境因素主要包括危樹、異物、鳥害、周邊污染源、冰凍、暴雨、地震、山體坍塌、泥石流和雷擊等。從實際運營情況來看，鐵路接觸網每年因上述外界因素的影響，導致接觸網發生故障的情況也較為突出，如鳥巢在硬橫梁、支柱、設備底座、肩架等處所的搭建，導致接觸網設備短接接地故障；雷雨季節時，易發生山洪暴發、山體坍塌、泥石流、危樹倒伏等導致支柱折斷、線索斷線的嚴重鐵路交通事故；如果鐵路接觸網處于鋼廠、煤場、化工廠等易產生導電物質的區域內時，在陰雨、霧天時也極易發生絕緣子大面積污閃接地故障。

2.5 線路及其他環節

2.5.1 線路原因故障

此類故障主要是出現在線路故障導致列車脫軌造成接觸網大面積損壞或曲線段外軌的超高值變化而導致受電弓刮弓、脫弓故障。

2.5.2 架空跨越線路故障

此類故障多是由于雷擊、跨越線索安裝形式不規范、固定不牢、設備失修等原因導致架空跨越線索脫落，搭接在接觸網上造成斷線事故。

3 鐵路接觸網故障的管控措施

鐵路接觸網是電力機車運行的基本設施，受到技術、設備、自然環境的影響；如果管控不到位，輕則影響電力機車正常工作，重則可能導致事故發生。只有對影響接觸網運行安全的這些問題采取有效的防控措施，才能確保接觸網設備的安全、穩定運行。

（1）通過設備升級改造，提高接觸網運行的可靠性及穩定性。接觸網設備的更新升級要建立在“免維護”的指導思想之上，通過綜合對比、合理選型盡可能地實現本質安全。將組合型分段絕緣器更換為整體型；將注油型補償裝置更換為免維護型；將供電線轉角處的并溝線夾更換為對接管式的連接形式；將并溝式電連接線夾更換為壓接式等，不斷提高設備運行的可靠性及穩定性。

（2）采取人防、物防、技防措施，減少外界不良因素影響，保障設備安全運行。象及時組織人員對鐵路沿線兩側彩鋼瓦、廣告牌、彩布條、危樹等進行處理，減少惡劣天氣下外部環境對接觸網設備運行本身造成的不良影響；同時將重污區瓷質絕緣子更換為爬電距離較大的復合型絕緣子，防范大面積絕緣污閃情況發生；在支柱、硬橫梁上安裝驅鳥器、防鳥網等，杜絕鳥害對設備的安全影響；在橋隧滲水結冰處所安裝絕緣板，防止短接設備；在上跨橋、上跨電力線下方安裝絕緣鋼絞線、鎧裝護線條，防止斷線事故發生；在供電線支柱、高路堤、高橋梁處所加裝避雷線，減少雷擊概率；通過涂抹螺紋鎖固膠，延長螺母力矩緊固周期等一系列有效措施，從而保障設備安全穩定運行。

（3）充分發揮6C檢測作用，為設備維修提供可靠依據。在“預防為主、重檢慎修”的指導方針下，運用鐵路供電安全檢測監測系統（6C系統）為供電設備的維修提供可靠的維修依據，定期進行檢測，即時、定期分析診斷，使各類設備問題得到有效解決；尤其是通過3C檢測裝置的應用，使弓網燃弧、設備隱性的發熱、電腐蝕等問題得到及時發現與整治，從而保障設備運行安全。

（4）加大弓網設備聯合整治力度，確保弓網運行狀態良好。電力機車作為牽引供電系統的一個子部分，其設備運行的可靠性對接觸網的安全運行也起著至關重要的作用。由于弓網運行狀態不良導致發生事故的情況也占有相當的比例，因此加強電力機車設備的檢查維修工作也顯得尤為重要，尤其要著重檢查車頂絕緣設備是否存在著破裂、臟污、燒損等現象，受電弓是否存在著撬起、變形、深溝槽以及機車車頂各連接零部件狀態是否良好等。

參考文獻

[1]量建輝.普速接觸網安全運營管理淺析[J].現代工業經濟和信息化，2016，18（9）：120-124.

[2]李德勝.接觸網系統對高速鐵路行車安全的影響[J].中國鐵路，2011，17（2）：111-115.

[3]連繼亮，邢西沙，曹兵，等.淺析電氣化鐵路弓網故障發生的原因及預防[J].科技視界，2015，21（11）：181-184.