鐵路電氣建設中的接觸網設備運行分析

天津凱發電氣股份有限公司 天津 300392

引言

電氣化鐵路的建設和普及極大提高了運輸效率，加快了我國現代化建設的步伐，為“一帶一路”進行起到巨大推動作用，這是因為其供電模式的獨特性和接觸網絡的支撐。電力機車本身不帶電源，供電系統是電氣化鐵路接觸網設備，為電氣化鐵路的安全和高效提供了可靠保障，對于我國電氣化鐵路的發展尤為重要。[1]

1 電氣化鐵路接觸網設備

電氣化接觸網主要由支柱和基礎構件、安裝結構件、導線以及懸掛裝置構成。支柱和基礎構件主要是各種支柱如水泥柱等和這些支柱的基礎。安裝結構件用于接觸網導線的連接。導線通過受電弓將電流傳送給電力機車和動車組進行供能。懸掛裝置有接觸懸掛和附加懸掛。[2]電氣化鐵路接觸網供能系統具有節能環保、能耗低和安全高效優點，但是也存在一些缺點。因為在電氣化鐵路運輸過程中，接觸網通過電和力相互作用將電流傳送給動力機車，所以接觸網和機車設備之間存在摩擦，機械磨損和摩擦生熱不僅增加了設備維修成本，也降低了電流運輸效率，同時帶來了安全隱患。所以根據接觸網連接特點進行有效監測和維修，提出設備燒傷優化防治新策略，對于電氣化鐵路持久高效運營非常關鍵。

2 電氣化鐵路接觸網特點

2.1 接觸網設備條件苛刻 接觸網作為電力機車供能系統，是一種沿電氣化鐵路線布置的復雜線路。設備和線路鋪設地理條件非常苛刻，全部采用露天安裝，安裝過程難度大。同時，整個接觸網結構相當于大的力學結構網，接觸網設備和零件不斷承受拉應力和震動，零件的選取對生產工藝和材料質量要求苛刻。為了減小安全故障，對于零件的維修檢測要求頻繁。

2.2 接觸網設備檢修困難 設備檢修時，需要對線路進行封鎖以及供電臂關閉，進行站場區間作業。鐵路運行相對緊張，列車班次更換頻繁，所以檢修時間非常有限。[3]其次，檢修過程需要軌行車輛，接觸網設備多在偏遠山區和農村建設，軌行車輛不方便運輸，從相關鐵路部門批準到正式投入維修所用過程也極大縮短了維修時間，所以維修任務非常艱巨緊張。由于全部線路設備露天建設，維修過程中不免遇到狂風、大雨和冰雪天氣，對維修人員帶來安全隱患，降低了維修效率。

2.3 易受外界環境影響 電氣化鐵路額定牽引供電電壓為2750 V，高壓意味接觸網設備具有嚴格絕緣強度和安全距離。但是在特殊的地理位置如隧道跨橋和人口密集的城鎮，雨雪、大風和冰雹天氣容易引起設備跳閘，人為雜物的亂扔亂放經常導致接觸網設備損壞，帶來安全隱患的同時也降低運行效率。從往年運行經驗看，大風冰雪天氣和人口密集的城鎮引發的安全事故占據絕大多數，所以接觸網設備與外部環境影響密切。

3 電氣化鐵路接觸網故障防治方法

3.1 優化接觸網連接方式 接觸網是相當復雜的網狀結構，從設計、安裝到運營需要投入大量人力物力，要根據具體的地理條件合理設計連接方式，在地理環境苛刻地帶需反復考察驗證。供電網絡中存在數個轉折點和斷線點，對材質和生產工藝要求更為苛刻，選材時需反復試驗測量。同時電氣化鐵路運營過程中，外部溫差變化導致線路剪切力增大，引起接觸網折斷，導致列車停運降低運行效率，所以在施工過程中需要留出余量。利用計算機對動車運行過程進行動態模擬，得出可能發生故障種類和概率，提前進行預防和改進，從而為接觸網連接方式優化提供正確決策。

3.2 優化機車設備減小摩擦 電力機車運行過程中，摩擦力難免存在，接觸網供能方式采用電和力相互作用，導致摩擦生熱和設備磨損。如果摩擦力過大，會降低電力機車運行速度，加大設備機械磨損程度，降低電流運用效率，帶來故障隱患。大量研究發現，優化電力機車受能模式可以有效降低機車設備擠壓程度，減少摩擦損耗，提高運行效率和能量利用率。

3.3 完善接觸網電力燒傷檢測 在電力傳送過程中，難免發生接觸網設備燒傷故障，及時有效對燒傷處進行檢測維修，對于鐵路安全運營至關重要，如今隨著科技發展，計算機技術和信息技術在接觸網電力燒傷檢測方面起到顯著效果。利用紅外技術檢測接觸網設備和線路溫度，如果發生燒傷，溫度會不斷升高，輻射更多紅外信號，監測人員可以隨時進行故障認知，但是此技術受到外界環境影響較大比如材料溫度和距離。示溫元件使用可以避免此情況發生，示溫元件不同顏色表示不同溫度，監測人員可以根據顏色得到溫度變化情況，從而判斷電力機車是否超載。

3.4 補強接地以及防雷保護 為了防止外界環境變化引起接觸網線路故障，需要對接地和防雷系統進行優化改良，從而提高電氣化鐵路安全運營效率。通過改變開關接地防雷系統中機構箱和分相隔離開關共用接地為分別接地，從而絕緣隔離高低壓接地，可以防止高壓強流對低壓變電設備影響。

4 結語

本文首先對電氣化鐵路接觸網設備構成做出介紹，然后分析了接觸網在安裝和維修過程中具有的特點，包括對外界條件要求苛刻、受環境影響大以及維修困難等，然后對接觸網設備故障防治給出優化措施，為接觸網供能系統安全運營提供了新依據。