基于溫濕度監測分析的地鐵郊區線路接觸網覆冰預防研究

訾晨凱

【摘要】本文主要介紹了一種郊區地鐵線路年度低溫期溫濕度監測分析方法，運用數據整理，劃分比率分布的分析方式，總結了不同區域線路溫濕度變化的規律，通過與往年歷史數據的對比，確定有用氣象信息，對既有低溫防寒期內防止覆冰的相關措施進一步完善，為接觸網設備維護提供具有一定指導意義的參考數據，劃分重點，有的放矢，更好保障地鐵運營穩定。

【關鍵詞】地鐵;接觸網;覆冰打火;預防措施;溫濕度;監測

現在地鐵線路大多采用接觸網系統為車輛提供牽引動力，通過弓網之間的滑動接觸進行電力流通，因此接觸網的良好運行對地鐵運營十分重要，但由于地鐵線路周邊環境復雜多變，低溫期內雨、雪、霧等惡劣天氣極易影響接觸網運行，造成接觸線覆冰打火、沿線接觸網設備故障等，因此對氣象資料的收集分析十分重要，下面將通過對2020年12月至2021年2月南京各郊區線路監測點采集的數據進行綜合分析，進一步提出覆冰預防優化措施。

一、概述

各郊區線路監測數據監測時間為2020年12月4日至2021年2月19日，共計78天，監測時段為夜間2點、3點、4點，監測地點分別為祿口新城南（S1）、橋林（S3）、柘塘（S7）、大廠東（S8）、高淳（S9）車輛基地，溫濕度數據共計2340條，其中歷史對比數據選用2019.12月2日—2020年2月4日監測數據。

各車輛基地分布區位如下圖所示

二、監測時段最低溫度

2019.12月2日—2020年2月4日監測時段最低溫度分布曲線如下圖所示

2020.12月4日—2021年2月19日監測時段最低溫度分布曲線如下圖所示

各郊區線路最低溫度變化趨勢基本保持同步，最低溫度為-9℃，共計出現天數為2天，分別出現在1月8日柘塘（S7）和12月31日大廠東（S8），同比去年統計時段2020年1月9日橋林（S3）最低溫度﹣3.5℃降低5.5℃，最低溫度差異較為明顯，分布日期相差分別為1天與9天，基本接近，可大概預測2021年各郊區線路最低溫度出現日期與其基本相似，為12月15日至次年1月15日范圍內;最高溫度為11℃，共計出現天數為1天，出現在2月14日橋林（S3）。

各郊區車輛基地不同最低溫度范圍內分布天數如下圖所示

5℃以下天數各線基本持平;2℃以下柘塘（S7）與大廠東（S8）占比較多，0℃以下柘塘（S7）與大廠東（S8）占比最多，祿口新城南（S1）與高淳（S9）占比最少;﹣1℃（含）以下大廠東（S8）最多，祿口新城南（S1）與高淳（S9）最少;﹣2℃（含）以下，祿口新城南（S1）與高淳（S9）最少，其它線路基本持平;﹣5℃（含）以下，大廠東（S8）與橋林（S3）最多，柘塘（S7）次之，祿口新城南（S1）與高淳（S9）最少。

監測時段內各郊區線路最低溫度大部分位于5℃以下，且分布總天數基本持平;綜合對比，柘塘（S7）與大廠東（S8）相對其它郊區線路低溫天氣較多，橋林（S3）次之，祿口新城南（S1）與高淳（S9）低溫天氣相對最少，與去年最低氣溫分布規律保持一致;相對極低溫度大廠東（S8）與橋林（S3）最多，柘塘（S7）次之，祿口新城南（S1）與高淳（S9）最少，與去年相對極低溫度分布規律保持一致;可大概預測，下年度監測時段內低溫天氣分布天數最多的為柘塘（S7）與大廠東（S8），橋林（S3）次之，祿口新城南（S1）與高淳（S9）最少，相對極低溫度分布日期最多的為大廠東（S8）與橋林（S3），柘塘（S7）次之，祿口新城南（S1）與高淳（S9）最少。

三、監測時段最大濕度

2019.12月2日—2020年2月4日監測時段各郊區線路最大濕度分布曲線如圖所示

2020.12月4日—2021年2月19日監測時段各郊區線路最大濕度分布曲線如圖所示

各郊區線路最大濕度變化趨勢差異較大，其中最大值為100%RH，共出現17線/天，其中祿口新城南（S1）12線/天，占監測天數比率為15.38%，明顯高于其它線路;最小值為16%RH，共計2線/天，其中大廠東（S8）與高淳（S9）各1線/天，出現日期均為1月8日，處于低溫分布時間周期內。

各郊區車輛基地不同最大濕度范圍內分布天數如下圖所示

100%RH（含）范圍內祿口新城南（S1）為12天，占總天數15.38%，明顯高于其它線路，95%RH（含）以上祿口新城南（S1）與大廠東（S8）天數最多，高淳（S9）次之，柘塘（S7）與橋林（S3）最少;90%RH（含）以上柘塘（S7）最多，祿口新城南（S1）與大廠東（S8）與高淳（S9）基本持平，橋林（S3）最少，且與其它線路差別較多，明顯小于其它線路;85%RH（含）以上柘塘（S7）、大廠東（S8）、祿口新城南（S1）基本持平，且天數較多，高淳（S9）次之，橋林（S3）最少，且與其它線路差別較多，明顯小于其它線路;80%RH（含）以上大廠東（S8）、柘塘（S7）、祿口新城南（S1）天數較多，且基本持平，高淳（S9）次之，橋林（S3）最少且與其它線路差別較多，明顯小于其它線路。

監測時段內各郊區線路最大濕度大部分位于80%RH（含）以上，其中橋林（S3）80%RH（不含）以下占比64.1%明顯高于其它線路;綜合分析，祿口新城南（S1）95%RH（含）以上濕度分布天數最多，大廠東（S8）與柘塘（S7）高濕度分布天數較多但多數位于80%RH到90%RH，高淳（S9）濕度水平居中，橋林（S3）濕度最低;同比去年，大廠東（S8）高濕度比率相對有所提升，高淳（S9）高濕度天氣比率降低明顯，橋林（S3）濕度依然最低，根據溫濕度變化規律分析可能受本年度氣溫降低影響，高濕度地區濕度降低相對低濕度地區更為明顯導致。預計下年祿口新城南（S1）仍將與往年一致，相對其它線路濕度較高，橋林（S3）相對其它線路濕度保持最低。

四、故障情況

2020年12月4日至2021年2月19日各郊區線路有出現打火的情況如下表所示

2020年12月4日至2021年2月19日各郊區線路有打火出現的天數為2天，占監測天數比率為2.56%，發生地點均為S9線石湫站，未報覆冰出現，打火發生日期分別為1月1日與1月3日，處于低溫分布周期內，其中1月1日監測時段最低溫度為-5℃，最大濕度為80%RH，1月3日監測時段最低溫度為0℃，最大濕度為80%RH。無覆冰出現，打火發生可能與車輛加速、振動、弓網短時離線等有關。

小結

根據年度低溫期內溫濕度監測分析，可獲取歷年監測時段內最低溫度及其變化規律，為設備的選型及運維提供真實可靠的參考數據，可較為準確的確定本地低溫防寒期，確定重點低溫管控時間，可根據各線數據對比，大致確定重點管控區域、重點管控線路，如大廠東（S8）及柘塘（S7）相對低溫天氣較多且濕度水平居中，應為后期覆冰預防的重點，由不同數據范圍溫濕度天數分布頻率及故障統計情況，可對前期制定的相關覆冰預防措施進行適當優化，如溫度2℃以下且95%RH濕度以上采取夜間接觸網不停電及電客車壓道措施可進行適當的溫度下調，以減少其頻率，降低其對夜間各專業檢修施工計劃等帶來的影響。

【參考文獻】

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[2]薄士杰，張璇.接觸網覆冰機理與在線防冰方法的分析[J].科技資訊. 2018，16（04）：61+66.

南京地鐵運營有限責任公司