接触网外部安全风险分析及防控措施

李纪虎

摘要： 在我国的铁路系统当中，接触网的设备由于经常裸露在外面，运行环境是非常严苛的，因此，运行的环境极其容易受到外部环境的影响而产生变化。据不完全统计，每年由于外部环境而造成的接触网设备故障已经达到了70%以上。因此，需要从根本上提高接触网设备使用外部环境的能力，大幅度的降低设备故障率，保障机车的运行安全。本文首先对接触网的特点及要求进行了概述；而后，对造成接触网设备故障的外部因素做了分析；其次，针对这些外部安全风险提出了相对应的措施。最后，以避雷为例，对采取措施之后的效果进行了分析。

Abstract： In China's railway system， catenary equipment is bare outside， so the operation environment is very harsh， therefore， the operation environment is easily affected by external environment and produce change. According to incomplete statistics， the catenary equipment failure caused by external environment has reached more than 70% each year. Therefore， it is necessary to fundamentally improve the external environment of catenary device operation， so as to greatly reduce the equipment failure rate， and guarantee the safety operation of the locomotive. This article first introduces the characteristics and requirements of catenary， and analyzes the external factors of catenary device failure， and then proposes corresponding measures. Finally， in the case of lightning protection， the effect of the measures is analyzed.

關键词： 接触网；外部安全风险；防控措施

Key words： catenary；external security risk；prevention and control measures

中图分类号：U226.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）09-0126-03

0 引言

在现代社会当中，列车已经成为了人民出行最普遍的方式之一。在我国的铁路系统当中，接触网的设备由于经常裸露在外部环境当中，这就造成了外部环境当中的很多因素会对接触网的外部设备造成不同程度的影响。因此，就需要采取一系列的措施来进行良好的预防，保证机车的良好运行，为人民的出行提供安全有力的保障。

1 接触网外部因素分析

影响接触网运行的外部因素有环境、天气和施工三种情况。天气因素当中有风、雨、雷电、雾霾以及冰冻等，其会造成空气绝缘不足、振动、支柱倒塌、绝缘闪络，以及零部件锈蚀等问题。环境因素主要是包括空气污染、异物入侵、危树以及鸟害等，其会造成绝缘闪络、零部件锈蚀、异物入侵、短接绝缘距离等问题。施工方面则容易造成支柱受损、塌网断线、绝缘不足，以及出现无电区等问题。综上这些情况都会影响接触网运行安全、干扰铁路运输秩序。

2 安全风险防治措施

2.1 防风害

①在山口、谷口以及桥梁等风口处的跨距应该比设计的时候所选用的标准小5到10cm，但是不宜大于50cm。

②在接触悬挂的地方可以采取斜连型的布置，在各个部位当中有螺栓的地方都应该进行加固并且采取可靠的防松措施。

③在结构高度上可以进行适当的减小，加装腕臂支撑来进行可靠的固定。

④对于零部件的部位，可以加装钩环，来进行环环相连，采用轴销的方式来进行良好的连接。

2.2 防洪（雨）

①对支柱进行深埋来防止支柱倾斜，对于底板和横卧板的设置方面应该尽量按照图纸的设计来进行。

②对于在填方区的支柱外缘部分，如果外缘和路基的边坡小于500m的时候就应该进行采取培土，使得坡度和本来的路基达到相同的位置。

③对支柱的设置应该尽量设置在排水通道之外的地方。

2.3 防雷

①采用架设避雷线的方式来进行有效防雷。

②在重雷区加避雷器。

③避雷器绝缘外套及支持绝缘子优先采用复合绝缘子。

④避雷器应具有脱离器、计数器，而且还要具备实时对电流进行监测的功能。

⑤所采用的避雷器，在安装的时候需要尽量靠地，并且需要按照有关规范和产品说明说进行周期性的检查和实验，以确保避雷器的正常使用。

2.4 防污（雾）闪

①需严格按照标准选择绝缘部件，对于II、III、IV污秽区域，绝缘部件的选择最好以有机绝缘子为先，或者涂抹防污闪材料。

②合理控制爬电距离。对于供电线、正馈线以及隧道内等处以及III、IV污秽区域，要保证至少高于1600mm的接触网绝缘爬电距离；对于0、I、II污秽区域，需保证至少高于1400mm的爬电距离。

③根据规定，按照污秽等级做好绝缘部件的定期清扫工作。

④对III、IV污秽区域的附盐密度，有必要通过绝缘污秽检测领示点的办法做好定期测试。

⑤对于有机绝缘部件，需要通过寿命检测试验的办法对尚未明确规定的寿命加以预测，从而有针对性的制定防范措施。

2.5 防锈蚀

①在潮湿、污染比较严重区域做好防腐作业，选择优质防腐材料，提升防腐性能。

②采购的接触网金具部件应符合行业标准，接触网线索也应按照实际情况加以必要的防腐。

③软横跨直吊线、斜拉线等采用不锈钢材质。

④对于金属支柱，除了要做好及时防腐外，还需通过热浸镀锌工艺提升防锈蚀效果；并保持其附近1米环境内的清洁，避免出现积水和杂物；且金属支柱最好采用封闭式防护办法，注意不能做基础帽。

⑤拉线、各种需涂油的处所应做涂油处理。

2.6 防冰害

①可通过封堵、引流等办法，对跨构筑物漏水点，如隧道、明洞等进行消除，从而避免结冰点出现。

②冰雨天气加强设备巡视，发现接触网覆冰及时启动预案。

③在冬季低温低于0℃的低温条件下，或者是遇到降雪天气，最好停止接触网停电作业，以便防范接触网线索覆冰的发生。

2.7 防异物

①通过加装预绞丝防护条的办法对桥、隧道等接触网线索进行保护。

②桥梁附属物的安装应确保稳固性，能有效抵抗异物。

③对于10kv以下的广播、通信线路等，若存在跨越接触网的情况，最好与有关部门取得联系沟通，做出及时的迁改。

2.8 防倒树

①根据实际情况通过必要的树木清理工作，及时防范因风力影响造成的接触網带电设备接地的情况发生。

②对于暂时不能做清理的树木，可通过修枝、削顶等办法做好防倒树防范。

③加大与林业部门、产权单位的协调、沟通，通过媒体反映、积极争取地方政府的支持，有步骤、有计划的做好危树整治工作。

2.9 防鸟害

①增加添乘巡视力度，及时做好鸟巢清除工作。

②在易搭建鸟窝的设备处所应安装驱鸟器或涂抹驱鸟剂。如果发现重复筑巢的情况，需找出现有驱鸟办法的不足加以改进，通过更换驱鸟器等手段做好接触网运行的鸟害防范。

2.10 施工（配合）

①做好施工现场调查和方案审定，同时设备管理单位还要根据施工方案，分阶段、项目细化落实施工配合方案，进一步明确施工配合的盯控重点。

②针对施工项目落实施工培训，保证人员素质满足施工及配合需要。

③安排认真、负责，有能力的人员进行施工现场安全盯控。

④建立监管预警机制，对于存在安全风险、作业违章，以及不符合工艺、技术标准的施工项目要及时进行安全预警，严重的要责令其进行停工整顿。

⑤规范施工验收和缺陷整治，要做到先克缺后开通。

⑥设备管理单位要对施工改造处所纳入薄弱设备管理范畴，日常进行重点关注，并根据季节变化进行动态关注。

⑦做好日常巡视、建立施工台账，杜绝无协议、无方案、无计划的黑施工。

3 以避雷措施为例，对其效果的分析

电气几何模型的基本原理，是由雷云向地面发展的先导放电的通道，在头部到达被击中的物体之前，这个时候对于击中点还不是很确定，需要对先到达的物体进行放电，电气几何模型如图1。

在图1当中，r所代表的是雷电和避雷线、承力索以及大地的击距，h代表的是避雷线和承力索的架设高度。

在此我们对不同线路形式的避雷线假设高度进行分析研究。首先是单线线路的避雷线高度计算公式，在单线的线路架设避雷线之后，保护范围就成了图2中所示的，在图1当中，a为侧面线界，也就是线路中心到支柱的距离，b为避雷线架设点S和B点之间的横线距离。

从图1当中可以看出，当雷电的先导头部到达保护弧AB段的时候，雷电的放电将会向避雷线的地方进行放电。如果雷电的先到头部落到BD的界面之内的时候，雷电就会击中大地。运用此种方式的情况下，承力索和接触网都得到了很好的保护，在图1中可以得出（rg-hc）2+（b-a）2=r2c

其次是复线铁路避雷线的高度架设，如图3所示。

复线铁路并行的时候两侧相对应的避雷线、接触线以及承力索架设的高度是相等的，也就是说rs=rg=rc，l为复线铁路两侧线路中心的的横向距离；d为点A到轨平面的垂直距离。

由图3可知，线路两侧的避雷线的保护范围在A处就可以相交，如果雷电的先到头部落入到保护弧AB或者AB′的时候，雷电就会对两侧的避雷线进行放电；但是如果当雷电的先导头部落入到BD或者B′D′的界面的时候，雷电就会击中大地。运用此种方式，两侧的避雷线可以对中间的承力索和接触线起到良好的保护作用[3]。

如果以原点0建立坐标系，两个支柱之间的距离为2a+l，左边承力索的坐标为C（a，hc），右侧承力索的坐标就为c′（a+l，hc）。

4 结语

综上所述，需要对接触的外部环境进行良好的区分，可以在很大程度上为接触网的安全措施提供强有力的理论依据，并且要不断的加强对接触网外部环境的措施管理，比如研究架设避雷线、保护线等，提高接触网的防雷水平；进一步研究接触网的在线融冰装置，最大限度的改善接触网的融冰效果。除此之外，还要和当地政府组成联合机制，改善当地的接触网外部环境，最大程度的保证机车的安全运行。

参考文献：

[1]卢泽军，谷山强，赵淳，向念文，严碧武，苏杰.应用电气几何模型的高速铁路接触网防雷性能分析[J].电网技术，2014（3）：812-816.

[2]李丰良，粟谦，孙焰.接触网的力学模型及运动微分方程[J].长沙铁道学院学报，1996（2）：90-93，112.

[3]张韬.接触网外部环境安全风险及防控措施[J].中国铁路，2014（11）：20-23.

[4]赵紫辉，吴广宁，曹晓斌，李瑞芳，胡劲松，朱军.基于电气几何模型的接触网避雷线架设高度计算方法[J].中国铁道科学，2011（6）：89-93.