天津凱發(fā)電氣股份有限公司 天津 300392

引言

電氣化鐵路的建設(shè)和普及極大提高了運(yùn)輸效率，加快了我國現(xiàn)代化建設(shè)的步伐，為“一帶一路”進(jìn)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(wǎng)絡(luò)的支撐。電力機(jī)車本身不帶電源，供電系統(tǒng)是電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)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(fā)展尤為重要。[1]

1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備

電氣化接觸網(wǎng)主要由支柱和基礎(chǔ)構(gòu)件、安裝結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線以及懸掛裝置構(gòu)成。支柱和基礎(chǔ)構(gòu)件主要是各種支柱如水泥柱等和這些支柱的基礎(chǔ)。安裝結(jié)構(gòu)件用于接觸網(wǎng)導(dǎo)線的連接。導(dǎo)線通過受電弓將電流傳送給電力機(jī)車和動車組進(jìn)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(wǎng)供能系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、能耗低和安全高效優(yōu)點，但是也存在一些缺點。因為在電氣化鐵路運(yùn)輸過程中，接觸網(wǎng)通過電和力相互作用將電流傳送給動力機(jī)車，所以接觸網(wǎng)和機(jī)車設(shè)備之間存在摩擦，機(jī)械磨損和摩擦生熱不僅增加了設(shè)備維修成本，也降低了電流運(yùn)輸效率，同時帶來了安全隱患。所以根據(jù)接觸網(wǎng)連接特點進(jìn)行有效監(jiān)測和維修，提出設(shè)備燒傷優(yōu)化防治新策略，對于電氣化鐵路持久高效運(yùn)營非常關(guān)鍵。

2 電氣化鐵路接觸網(wǎng)特點

2.1 接觸網(wǎng)設(shè)備條件苛刻 接觸網(wǎng)作為電力機(jī)車供能系統(tǒng)，是一種沿電氣化鐵路線布置的復(fù)雜線路。設(shè)備和線路鋪設(shè)地理條件非?？量蹋坎捎寐短彀惭b，安裝過程難度大。同時，整個接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于大的力學(xué)結(jié)構(gòu)網(wǎng)，接觸網(wǎng)設(shè)備和零件不斷承受拉應(yīng)力和震動，零件的選取對生產(chǎn)工藝和材料質(zhì)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(wǎng)設(shè)備檢修困難 設(shè)備檢修時，需要對線路進(jìn)行封鎖以及供電臂關(guān)閉，進(jìn)行站場區(qū)間作業(yè)。鐵路運(yùn)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(wǎng)設(shè)備多在偏遠(yuǎn)山區(qū)和農(nóng)村建設(shè)，軌行車輛不方便運(yùn)輸，從相關(guān)鐵路部門批準(zhǔn)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(wù)非常艱巨緊張。由于全部線路設(shè)備露天建設(shè)，維修過程中不免遇到狂風(fēng)、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(huán)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(wǎng)設(shè)備具有嚴(yán)格絕緣強(qiáng)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(zhèn)，雨雪、大風(fēng)和冰雹天氣容易引起設(shè)備跳閘，人為雜物的亂扔亂放經(jīng)常導(dǎo)致接觸網(wǎng)設(shè)備損壞，帶來安全隱患的同時也降低運(yùn)行效率。從往年運(yùn)行經(jīng)驗看，大風(fēng)冰雪天氣和人口密集的城鎮(zhèn)引發(fā)的安全事故占據(jù)絕大多數(shù)，所以接觸網(wǎng)設(shè)備與外部環(huán)境影響密切。

3 電氣化鐵路接觸網(wǎng)故障防治方法

3.1 優(yōu)化接觸網(wǎng)連接方式 接觸網(wǎng)是相當(dāng)復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從設(shè)計、安裝到運(yùn)營需要投入大量人力物力，要根據(jù)具體的地理條件合理設(shè)計連接方式，在地理環(huán)境苛刻地帶需反復(fù)考察驗證。供電網(wǎng)絡(luò)中存在數(shù)個轉(zhuǎn)折點和斷線點，對材質(zhì)和生產(chǎn)工藝要求更為苛刻，選材時需反復(fù)試驗測量。同時電氣化鐵路運(yùn)營過程中，外部溫差變化導(dǎo)致線路剪切力增大，引起接觸網(wǎng)折斷，導(dǎo)致列車停運(yùn)降低運(yùn)行效率，所以在施工過程中需要留出余量。利用計算機(jī)對動車運(yùn)行過程進(jìn)行動態(tài)模擬，得出可能發(fā)生故障種類和概率，提前進(jìn)行預(yù)防和改進(jìn)，從而為接觸網(wǎng)連接方式優(yōu)化提供正確決策。

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

3.3 完善接觸網(wǎng)電力燒傷檢測 在電力傳送過程中，難免發(fā)生接觸網(wǎng)設(shè)備燒傷故障，及時有效對燒傷處進(jìn)行檢測維修，對于鐵路安全運(yùn)營至關(guān)重要，如今隨著科技發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在接觸網(wǎng)電力燒傷檢測方面起到顯著效果。利用紅外技術(shù)檢測接觸網(wǎng)設(shè)備和線路溫度，如果發(fā)生燒傷，溫度會不斷升高，輻射更多紅外信號，監(jiān)測人員可以隨時進(jìn)行故障認(rèn)知，但是此技術(shù)受到外界環(huán)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(fā)生，示溫元件不同顏色表示不同溫度，監(jiān)測人員可以根據(jù)顏色得到溫度變化情況，從而判斷電力機(jī)車是否超載。

3.4 補(bǔ)強(qiáng)接地以及防雷保護(hù) 為了防止外界環(huán)境變化引起接觸網(wǎng)線路故障，需要對接地和防雷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改良，從而提高電氣化鐵路安全運(yùn)營效率。通過改變開關(guān)接地防雷系統(tǒng)中機(jī)構(gòu)箱和分相隔離開關(guān)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(qiáng)流對低壓變電設(shè)備影響。

4 結(jié)語

本文首先對電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備構(gòu)成做出介紹，然后分析了接觸網(wǎng)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(huán)境影響大以及維修困難等，然后對接觸網(wǎng)設(shè)備故障防治給出優(yōu)化措施，為接觸網(wǎng)供能系統(tǒng)安全運(yùn)營提供了新依據(jù)。