重载铁路接触网故障分析及防护措施

甄云飞

（国能朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

铁路系统是一个复杂的整体结构，由很多部分构成，其中最主要的有设备、设施和工艺装备等，这些因素都对铁路的运行安全产生影响。因此在进行铁路接触网的维修过程中，要根据具体的情况制定相应的维护方案，确保能够正常工作和使用。

1 重载铁路电磁兼容

1.1 电磁兼容概述

对于铁路系统来说，列车在运行过程中，需要通过电磁屏蔽设备对列车运行进行保护，同时也会对电磁干扰起到一定的抑制作用。而在实际的铁路运营中，由于环境因素的影响和管理不当，导致了电磁兼容问题的出现；另外，随着我国经济的快速发展，高铁建设的速度越来越快，这也就造成了电磁兼容的需求量不断增加。针对这一情况，可以采取以下5 点措施来解决：①加强对线路的监测和维护，及时发现并消除存在的安全隐患；②定期开展防雷击活动以提高工作人员的警惕性；③建立健全的规章制度，并严格执行；④积极做好预防工作，避免故障引起的连锁反应；⑤重视对列车的维修保养，保证其能够正常使用。

1.2 接触网中电磁兼容原因分析

由于铁路系统的设备种类繁多，进行接触网故障诊断时往往会出现一些难以处理的问题：①列车在运行过程中，列车运行速度过快，导致电磁干扰的产生；②列车在穿越轨道的时候会造成电磁污染；③当列车的通过能力小于其通行需求时，就会引起电磁的辐射和电磁场的变化；④当列车的通过能力大于其通行要求时，就会引发电呈放电，从而使列车振动加剧，甚至使整个接触网瘫疾。这些现象都可能是由外部因素所诱发的，如天气、温度、湿度等。而铁路的结构复杂，因此对电磁的影响也比较大，如果发生雷电侵袭，则雷电流的分量将大幅上升，进而对电气的危害也将加大。另外铁路的使用环境一般较为恶劣，而接触网上的电子设备较多，这就给电子计算机的应用带来一些限制，使得数据的采集难度增大。

1.3 接触网对重载铁路电气系统的影响

重载铁路接触网是铁路线路的主要组成部分，对列车的运行安全具有重要的影响作用。在实际的工作过程中，由于各种原因，可能会出现一些问题，如：①在正常的列车运行条件下，当发生故障时，接触网的断路器不能及时进行维修，导致断电；②当铁路车辆通过时，触点电阻增大，造成触头损坏；③当接地电流流过设备的金属导体后，会使其温度升高，从而引起绝缘破坏或变形，甚至直接烧毁。这些情况都将使整个系统的可靠性受到严重的影响和威胁，此外还会使得操作人员的人身安全无法得到保障。所以，要保证重载铁路的电气系统的安全性和稳定性，必须采取有效的措施。根据以上分析可以看出，加强对轨道电路的维护是非常有必要的步骤之一。

2 重载铁路故障分析

2.1 接触网故障诊断原则

可靠性是指系统在正常运行过程中能达到或接近规定的技术状态，而不发生故障：①可靠性，对于铁路接触网而言，主要包括设备的可靠性、供电能力和行车安全；②安全性，是指接触网的各个部件的工作环境和作业条件是否符合人的要求，如若出现问题，则会造成人身伤亡事故，所以要保证列车在任何情况下都能可靠的行驶通过，必须考虑其可能引发的各种故障；③灵活性，即在复杂的铁路列车运行中，由于人的因素引起的故障要尽量的小，避免列车的制动、牵引装置的误动，对线路的接头处，应采取相应的保护措施；④根据具体的使用对象，进行必要的调整以满足不同的需求，有效避免因人为失误导致铁路接触网故障，从而使整个的铁路运输网络处于良好的稳定运营。

2.2 接触网故障的影响因素

影响铁路系统安全运行的因素有很多，主要包括：①列车荷载和列车运行速度的变化；②轨道变形和振动；③温度、湿度、气压的影响及机械损伤的影响等。在重载运输过程中，由于环境的作用会产生各种不同的物理效应，如高温、雨水等，都会对铁路的正常运营造成一定的影响；在重载状态下，接触网的金属结构受到的破坏也是不容忽视的；在静电的冲击下，接触网上的钢轨还会发生形变，从而导致钢轨的磨损程度加剧，甚至可能引起严重的后果；静电的腐蚀性也会使接触网的使用年限大大缩短，使整个铁路体系的安全性降低。所以必须采取有效措施来控制损坏情况。为了防止或减少这些不稳定因素的影响，就需要及时地检测出故障部位，并制定相应的维护方案。

2.3 重载铁路接触网故障原因

造成铁路轨道不平整的主要原因有以下3 个：①列车荷载和列车运行速度不匹配，重载铁路的荷载较大，导致其在运行过程中容易出现振动，从而引起轨道产生松动、脱轨等现象，影响行车安全；②由于温度变化而使线路变形，重负荷的作用下接触网的弹性会发生剧烈的波动而引发脱轨，在这种情况下如果列车的时速超过一定范围，则会对旅客的正常出行带来极大的不便，若是列车的行驶时间过长，会影响旅客的舒适性和安全性；③铁路线路的绝缘层较薄，易受外界环境的干扰或破坏，当采用人工维护的方法进行管理时，可能因为设备老化或人为操作不当，使绝缘性能降低，进而造成断股。此外还存在着一些不规范的作业行为，如用电检查不严，未按规定敷设绝缘层，或者没有及时更换绝缘材料，这些都极易诱发铁路系统的电气故障。

3 重载铁路接触网的防护措施

3.1 接地系统的电气系统

根据铁路系统的特点以及实际情况，接触网的接地主要分为两种，一种是普通电阻的接地，另一种是蓄电池的接地。普通电阻的避雷针和避雷线的连接处，在铁路上安装都要进行防雷处理，防止雷电直接击中钢轨、钢筋等设备，在防雷的过程中，要注意设置合理的引下线，并将其与地面之间的间隙控制在一定的范围内，避免因引下线对钢轨造成损坏。蓄电池避露器的作用就是将整个接触网上的电压降至安全水平，对重载列车实施有效保护，当重载列车通过时，蓄电箱的外壳就会被导电，从而起到了双重的效果，同时还可以作为一个断路器，以保证重载列车运行的安全性和可业性。铁路的牵引力，与轨道的联结处也称为受电弓，它具有非常重要的意义：一是能够使车辆的运行更加平稳，二是能减少机车车辆的损耗和提高机车的使用寿命。

3.2 系统的电磁兼容

要想保证铁路系统的可靠性和安全性，必须要对列车的电磁兼容问题进行严格的控制和管理。在列车运行过程中，如果出现了电磁干扰，那么就会导致轨道设备的损坏以及其他的机械部件的磨损等，从而造成整个系统的故障，甚至是瘫痪。为了避免这一情况的发生，就要采取一定的措施。①对于列车的电磁兼容性来说，主要是指通过屏蔽的方式来防止电磁脉冲的传播，而当列车的运行速度超过其自身的承受范围时，则需要采用缓冲器来阻止这种现象的产生；②在对列车的电磁兼容性的研究中，可以利用一些技术手段，例如将信号的频率降低，减少高频的发射功率，或使用隔离的方法，也可将信号的相位改变，能有效地抑制电磁波的辐射作用；③在对列车的电磁兼容性的分析中，一般都会用到电导率的计算公式，但是这些参数的准确性比较差，而且不易得到。

3.3 接地系统的工作原理

当列车发生接触网故障时，接地系统会产生电流，电流通过线路产生电弧，会对其他设备造成损坏。在实际的运行过程中，可能出现的问题有很多，比如当电弧从接触线直接导入的时候，就形成了漏磁通，不采取相应措施就很容易引起洞磁通，导致整个系统的瓦解；而当电弧从中性点进入时则为零，但是因为导线的引入使得这个零开始与地面相接触，从而使该点与大地之间的电位差变小，这也就是所谓的“地线”，所以可以将这种“地线”命名为“接地主源上的电压”。

3.4 主要接地技术参数

钢轨的焊接接地，在铁路接触网中，焊缝是连接铁路接触网的关键部位，焊缝的质量直接影响到整个铁路系统的安全运行，因此设计接触网时，应尽量减小钢轨与轨道之间的摩擦力，井保证两者的相互绝缘，同时要避免采用较高的材料来制作道床，以降低道床的应力集中，提高强度，还可以通过增加道床的数量来实现对薄弱环节的补救，从而达到减小承载能力的目的，也可在一定程度上减轻对地面的损伤和腐蚀，延长使用寿命。钢筋的保护接头，由于重载铁路的跨度较大，所以对接地的要求也比较严格，对于普通的混凝土结构，当出现锈蚀、断片等问题时，需要采取相应的措施来加强其抗振性，还需考虑环境因素如温度、湿度等，确保设备的耐久性。

4 总结

铁路提速工程项目是我国经济社会发展的重要组成部分，是促进国民经济快速增长的主要动力之一。在铁路建设中，铁路提速工程的质量和速度都直接关系到国家安全和人民的生命财产，因此对高速铁路的电气化维修提出了更高的要求和更严格的标准，来保证行车的安全性、可靠性。通过对列车的研究分析，从列车运行特点出发，介绍了影响高铁轨道运行的各种因素，并针对性地给出了相应的预防措施，以达到提高铁路运输的整体水平，减少事故发生率。