關于電氣化鐵路接觸網在線防冰技術的研究

何晉

（濟南鐵路局日照供電車間，山東 日照 276800）

隨著社會的發展，鐵路建設不斷地延伸，要經過各種環境區域。面對不同的氣候情況，在高濕、高海拔地區經常容易出現一些覆冰情況，導致電氣化鐵路接觸網因覆冰出現供電系統癱瘓等安全問題不斷出現，因此，針對其防冰技術的研究，需要不斷地改進，確保電氣化鐵路的安全穩定運營。

1 電氣化鐵路接觸網在線防冰技術現狀

經過近年來的研究，在電氣化鐵路接觸網在線防冰、融冰的方式也有了一定的進展，其中對架空導線和短路融冰被認為具有成熟技術。但隨著技術的更新換代、鐵路建設的不斷進步與變更，在防冰和除冰技術上也需要進行相應的改善。目前，在輸電線和接觸網上的防冰融冰技術仍舊存在著一些問題。首先，輸電線和接觸電網的線路結構、運行方式、受力是不一樣的，在防冰除冰上都要進行針對性的研究。其次，對于目前的輸電線來說，基本上都具備較大電流，本身具有一定的防冰功能，但是，防冰能力并不強，在極端的天氣下，輸電線結冰，電流機車還是會出現間歇性負荷，造成接觸網電流斷斷續續。最后，針對不同的地勢情況，會有不同的天氣情況，尤其是一些特殊地區，如隧道口、山坳等地方，容易氣溫較低、風速較大，結冰的概率會更大一點。但目前在一些地方并沒有實現針對性的在線防冰、融冰。同時，就目前成熟的短路融冰技術來說，對于鐵路的正常運行是有一定影響的，它需要鐵路停運來進行除冰、融冰。雖然這是在大面積采用短路融冰的時候才需要鐵路停運，但也會影響整體的鐵路運輸，容易造成相應的經濟損失。因此，在當下進行在線防冰技術的時候，要建立在影響鐵路正常運輸的情況下才行，盡量在輸電線和接觸網正常運行的情況下能夠實現防冰除冰，確保社會鐵路運輸能夠穩定安全運行。

2 電氣化鐵路接觸網在線防冰技術策略

2.1 接觸網材料和結構改善

首先，在進行接觸網搭建前，就要做好相應的材料選擇，材料要選擇不容易讓冰雪黏住的材料，同時，在電流輸送的過程中，能夠將熱量傳遞到輸電線外層材料上，當遇到一些小冰霜的時候，能夠快速地融化冰霜，讓其化水滴落到地面上，或者是讓熱量將冰雪蒸發掉，避免形成雪花大量堆積進而形成冰，增加整個接觸網、輸電線的壓力，當重量達到一定的承重極限時，則會出現輸電線、電線塔的的倒塌，造成電能的流失，甚至造成安全事故的發生。同時，將會嚴重影響鐵路的運行，造成鐵路運輸的停擺，形成一定的經濟損失。同時，在進行輸電線和接觸網構建的時候，應當作出合理科學搭建才能實現有效的在線防冰。例如，搭建輸電線是減少平面面積，降低冰雪著陸面，避免輸電線、接觸網密度過大造成大面積的平面讓冰雪著陸，無法飄落地面并堆積成冰，加大輸電線和接觸網的壓力，影響電流的輸送。此策略是最基本的在線防冰技術，是一切防冰技術的前提，也是電氣化鐵路運行的基礎。

2.2 利用并聯電抗器防冰

在線融冰多用交流電來提供輸電線熱能，它能夠避免再外加變壓器來增大電流產生熱量，從某種程度來說，為地鐵建設節省了成本，同時，它直接用牽引變壓器作為融冰電源，在整個防冰操作中，更加的靈活方便。但這種交流電產生熱能的方式也存在著一定的問題，在當前鐵路建設的大面積運行中，并不能使接觸電網形成回流，讓接觸網電流的熱效應效果不好，在線防冰效果不好。隨著技術的不斷提升，目前可以采用并聯電抗器方式進行電流加大，讓接觸網形成回路增加熱效能。其次，也可以在電氣化鐵路上行、下行接觸線組建融冰回路，這樣可以結合接觸網來單獨融冰，在輸電線自身熱能防冰的前提下，進行強化防冰措施。但是，在進行并聯電抗器融冰系統后要十分注意電流情況，一旦電流過大也會對接觸網和輸電線造成很大的損傷，容易出現安全事故。對此，應當對電流閾值進行科學合理的制定，同時添加自動化技術，使電流閾值能夠具備一定的靈活性，使其能夠自動的進行調整來影響輸電線和牽引變壓容量以及接觸網運行方式，讓其做好防冰應對操作，保證防冰效果。此外，并聯電抗器能夠有效地減輕接觸網運行負荷，這對接觸網防冰有著一定的作用。但目前來說，并聯電抗器技術并不成熟完善，仍需要不斷地進行完善優化，持續提升其防冰技術。

2.3 接觸網冰量預測

一般來說，少量的冰雪輸電線、接觸網通過自身的熱量就能夠很好地融冰，需要不斷提升融冰技術的是面對大量的冰雪天氣，或是針對某個特殊地區的特殊天氣情況。對此，在進行電氣化鐵路建設的時候，可以引入當下先進技術，在每一段輸電線、接觸網上安裝一定的感應設備，并結合計算機技術將接觸網上的冰量情況，與當地天氣情況相結合進行相應的預測，并將關指標回傳到終端電腦系統中。一是可以通知相關技術人員和鐵路維護人員提早做好準備工作，可以進行相應的人工干預，防止接觸網冰量過多，輸電線負荷過大。二是，接觸網冰量感應系統可以和并聯抗壓器系統進行相關聯，一旦冰雪過大，可以觸發并聯抗壓器進行電流閾值浮動范圍內的電流調整，加大電流熱量散發，加速冰雪的融化，防止冰雪凍結到輸電線和接觸網上。如此一來，可以節省大量的人力投入，降低電氣化鐵路的投入成本，也能快速地實現防冰。同時，還可以利用物理抖動進行冰雪抖落進行防冰，這就要求在進行電氣化鐵路建設的時候，要考慮好結構建設，針對接觸網和輸電線稱重設定一定的冰重數值，當數值到達一定的重量時，讓接觸網產生振動進行冰花抖落，結合本來的熱效應能夠快速減輕接觸網的負擔，做到良好的防冰效果。

2.4 應急防冰感應

隨著鐵路建設的延伸，就要面對各種不同的環境以及天氣，有可能同一個地方都會出現不同的冰雪天氣，針對一些特殊的地點，例如，海拔較高的地方就應當做好應急防冰感應，做到局部防冰，利用人工智能建立感應系統在接觸網上，一旦出現暴雪天氣即刻啟動應急方案，開設外加的防冰系統，加大熱效應傳播，讓冰雪快速融化避免堆積到接觸網上，增大接觸網的負荷。同時，應急系統應做好信息回傳到中控系統，讓相關電氣化鐵路人員了解情況，必要時，可以讓智能機器人或是天眼進行現場情況實時回傳，隨時監控接觸網的結冰情況，以便隨時應對突發狀況做出快速決定，避免惡劣天氣對鐵路運行造成安全影響。

2.5 做好電流補償控制電流

電氣化鐵路防冰技術中電流的大小控制都有著十分重要的作用，因此，要做好SVC靜止無功補償器和SVG靜止同步補償器的構建，實現接觸網的防冰融冰功能。首先，是SCV靜止無功補償器會根據TCR基波電流進行相應的計算，得出參考值后再進一步進行相應的觸發延遲計算。當接觸網出現結冰的時候，根據相應計算系統進行電流要求反饋，然后利用電流的調整增加熱效應，讓接觸網能夠實現防冰、融冰的要求。其次，SVG靜止同步補償器則是與并聯抗壓器相結合，通過對電流電壓的輸出進行適當調控，同樣是通過控制電流實現熱效應的增強。而且SVG的輸出功率相對比較穩定，電壓、電流的調控對其影響較小，能夠比較穩定地實現電流熱量控制，對一些電壓和電流波動較大的接觸網來說更適合。最好，所有的防冰技術并不是獨立實現防冰的，要想實現接觸網更好的防冰融冰，就要做好整體的配合，實現相扶相助作用，保障好接觸網防冰、融冰效果。

3 結語

近年來，天氣多變，多有極端天氣出現，其中覆冰對電氣化鐵路接觸網的影響最大，很容易造成鐵路運行故障，進而影響人們的出行，并造成很大的經濟損失，妨礙著社會的進步。因此，對于電氣化鐵路接觸網在線防冰、除冰技術的研究，要加大技術關注，結合當下先進技術，做好對應的防冰、除冰工作，確保鐵路能夠安全穩定地運行，讓交通運輸能夠順利推進，推動社會經濟的發展。