基于电气化的铁路接触网故障分析与防范研究

荆志源

摘 要：在现代化铁路运输行业的快速发展中，人们越来越重视电气化铁路接触网的安全及可靠性。电气化铁路接触网的主要构成是接触悬挂、支持装置和定位装置。电气化铁路接触网铁路运行状态与施工技术和运维管理之间的联系比较密切，相关部门需要深入分析电气化铁路接触网故障，并采取相关措施予以保护。

关键词：电气化;铁路接触网;故障分析;防范研究

0 导言

铁路属于重要的运输网络构成，受社会经济快速发展的推动，我国铁路规模已经占据世界之首，为持续的经济增长提供了有力基础保障。而在快速发展的同时也应当注意到，随着电气化铁路规模的急剧增加，后续的运维管理矛盾也日益凸显，随着《高速铁路接触网运行维修规则》的颁布，一定程度上解决了铁路接触网的运维压力，但铁路接触网受多种因素的影响，其故障表现也呈现出多样化的趋势，必然需要加强分析与防范。

1 电气化铁路接触网概述

所谓电气化铁路接触网，主要是以电能作为运行能源，由接触悬挂、支持装置、支柱与基础等部分构成。就其具体的结构而言，接触悬挂又由接触线、吊弦、承力索及连接部件构成，属于机车的直接能源供给部分。

支持装置则主要由定位装置、腕壁等连接件构成，其在于悬吊及支持接触悬挂，且发挥着负载传递的功能。支柱和基础部分以钢筋混凝土柱、基坑、钢柱和基础为主，接触悬挂和支持装置的全部负载都将由该部分承受。根据铁路自身的基本特点，接触网的运行环境以露天为主，而受制于差异化的运行条件及环境，其在运行的过程中故障风险相对较高，一旦出现故障问题，将严重影响列车的正常运行。因此在接触网的应用上，需要结合实际的使用环境及需求，对其各项性能指标要加强关注，以适应各类运行环境，确保接触网发挥功能的同时，降低故障的产生率，达到提升效率和节约成本的目的。

2 电气化铁路接触网故障及原因分析

2.1 弓网故障

弓网的主要作用是在受电弓和接触网密切接触的情况下，将电能源传输到电力机车中，常用的供电方式主要有3种，分别是单边供电、双边供电和越区供电。

通常情况下，弓网故障指的是接触网参数出现了很大变化，接触网零件脱落和变形，但表面出现损坏问题时会引发弓网故障，其主要原因是：（1）接触网部件结构问题，在长期的使用中出现动荡、施工隐患的情况下，会带来接触网零件变形和脱落问题;（2）在铁道系统列车速度不断提升的大背景下，接触网部件逐渐成为接触网弹性比较薄弱的位置，这时弓网压力不断增加，极易导致螺栓脱落问题;（3）接触网结构不合理导致接触网故障的出现，在设计和施工等因素的影响下，出现接触网隐患，尤其是在天气、温差等因素的影响下极易出现故障;（4）接触网零件主体和安装形式问题，如标示牌等，由于牌面面积相对较大，安装形式简单且易被铁丝固定，会出现被风吹落的现象，部分接触网零件也会出现这一问题，施工安装极易受外界因素的影响，出现脱落现象;（5）造成零件脱落的原因可能是零件质量问题，在零件质量不满足要求的情况下接触网参数会发生变化。

2.2 绝缘故障

接触网属于高压供电设备，其具有一定的特殊性。绝缘是接触网中基本和重要的技术指标，但与地方供电线存在一定差异，接触网悬挂高度和列车比较近，极易被环境污染，在外界环境因素的影响下，为绝缘工作带来了一定的难度。绝缘材质、绝缘体和空气间隙会导致绝缘故障的出现，其主要表现出接触网带电部分对接触体放电，绝缘体部件会被击穿，出现接触网对地面放电的现象。造成绝缘故障的主要原因是清扫间距相对较长，周围环境污染问题比较严重，绝缘子表面会覆盖大量导电介质出现击穿现象;清扫工作不到位、周边出现化工污染问题时，绝缘子表面会覆盖大量导电介质被击穿;电气列车经过时，接触网和电气列车会长期处于摩擦运行状态，接触网表面出现一层碳粉，而碳粉会使电弧沿着表面出现击穿故障。另外，在铁路旁边会出现建筑物和自然植物，外界物体遇到自然灾害时会改变原有的状态。因此，在接触网和外界物体距离近的情况下，接触网会出现漏电故障。

2.3 电气联结故障

接触网属于机电合一的供电设备，在实际运行过程中会出现电气问题。虽然电气故障相对较少，但会带来严重的影响，如电气烧伤就是一种比较严重的故障。通常情况下，造成电气烧伤的主要原因是牵引裕量问题。一般在电气化设计过程中，需要充分考虑电气线路牵引运能的裕量增加情况。但是，在社会经济的快速发展中，铁路运输发展十分迅速，现有的牵引运能正价会超出裕量，极易引发电气烧伤故障。

3 电气化铁路接触网故障的防范措施

3.1 强化接触网质量管控

电气化铁路规模的大幅增加，促使着接触网管理难度的提升，为有效保证铁路的持续安全运行，必须要加强对故障源头的把控，提升对接触网的质量控制能力。在设计中应针对实际的运力需求进行分析，对跨距及拉出值加以科学判断，以确保接触网处于受电弓滑板的工作范围，并预留一定的变化空间，避免意外问题的产生。另外，为规避各类细节问题所引发的故障，在实际的质量控制中应加强对线路设备及零部件的关注，严格控制材料的应用标准，使之能够适用于高负荷的运行状态。

3.2 注重日常检修与维护

日常检修与维护是接触网故障预防的关键所在，通过一系列的检修与维护手段，可以在一定程度上提升故障预防效果，使故障隐患得到早期排除，甚至可以解决施工遗留问题。因此，对于日常的检修与维护的实施，必须要形成有效的管理机制，特别是将日常检修与维护纳入到管理监督范畴，全面提升日常维护的质量。同时，针对接触网常见的故障问题，要注重实时分析与定期检查相结合，对频发、高发故障及路线进行全面维护，并深入分析故障原因，使故障隐患获得全面排除。事实上，日常检修与维护作为基础性工作，无论是管理者还是操作者，均应当树立强烈的责任意识，切实将管理深入到细微之处，确保各个环节紧密衔接，避免接触网故障的频繁发生，提升电气化铁路的稳定运行效率。

3.3 优化外部环境的管理

从接触网的故障发生情况统计看，外部环境所引发的故障占据着极大比例，尤其是复杂环境下的接触网，极易产生故障问题。据此，对于接触网的防护与管理，应当切实依据实际情况加以优化。一方面，相关管理部门要对接触网周边环境进行巡查，对于可能引发接触网故障的隐患进行排除，如对周边的树枝、杂草进行清理，并跨越林区的路段进行彻底整治，对特殊地区进行详实的记录，以确保其外部环境的高效运行。另一方面，对于接触网本身也要加强管理，尤其是对设备污秽区实施绝缘清理，面对夏季的雷雨气候，应对接触网防雷装置进行检测，包括避雷器、接地保护设备等。而在冬季，则应做好建筑除冰等工作，及时发现设备故障隐患，避免引发更大范围的故障。

4 结语

伴随电气化铁路规模地增加，接触网的维护需求也不断提升，作为基础的电力能源保障设备，加强接触网故障分析与预防，将有效降低铁路接触网故障率，为电气铁路运输提升可靠能源支撑。同时，在防范措施上也应从质量管控、日常维护及环境管理入手，实现管理效能的持续强化，从根源上解决故障问题，确保铁路运输的高效运行。

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