高速铁路接触网运营供电故障问题研究

李朝阳

高速铁路接触网运营供电故障问题研究

李朝阳

通过对2013年高速铁路供电故障的统计分析和高速铁路供电接触网故障典型案例的剖析，提出了供电系统有效防范安全风险，大力提升高速铁路供电养护维修技术可靠性的建议。

高铁供电；故障；对策

0 引言

随着高速铁路的大面积开行，旅客对铁路产品安全正点率和服务质量有了更高的要求和期望，发生供电设备故障对正常的运输秩序影响巨大，因中断供电造成高速铁路停运而带来的舆论压力都是前所未有的。为此，必须分析研究高速铁路接触网故障原因，研究其规律，制定相应的技术和管理对策，最大限度降低对运输带来的干扰，提升高速铁路供电运行品质。

1 2013年高速铁路供电故障统计分析

1.1 高速铁路供电故障按线别统计分析

从2013年供电故障统计可得出以下结论：

（1）故障较为集中。图1统计全年发生高速铁路供电故障93件，（图1中2013年6、7、12三个月供电故障未统计在内，实际全年共166件），京广、京沪及哈大高速铁路故障分别为35、11和11件，排在前三位，占61.29%（合武、杭甬、秦沈、合蚌客专及沪宁、广珠、沪杭城际和宁杭高铁各发生1件，占9.72%），3—10月是高速铁路供电故障高发时段，因此，大幅度降低干线高速铁路故障是供电系统应重点研究并突破的关键技术课题。

（2）故障特点明显。运距长的高铁线路故障率相对较高，2012年12月26日开通运营的京广高铁是世界上最长的干线铁路，全长2 298 km，运距短、投运时间较短的高铁线路故障率相对较少，说明无论是管理局从前期的预介入，还是设计、施工、监理等单位的工作质量，供应商、集成商的产品质量，以及在运营和管理方面的品质都有了大幅度的提升，进一步验证了从技术、管理等角度所做的一切都是卓有成效的。

（3）高铁普速有别。2013年全路发生牵引供电故障714件，停时615.9 h；故障件数同比增加109件，停时同比增加20.3 h。从运行看，高铁供电故障166件（亿千瓦时跳闸件数1.06件，亿千瓦时供电原因跳闸件数0.11件，故障平均停时17.6 min）远低于全路供电指标的平均水平（数据来源：中国铁路总公司供电部网站）。

图1 按线别统计的全路高速铁路供电故障件数饼图

1.2 高铁供电故障按原因统计分析

高铁线路共发生供电故障166件，其中牵引供电故障160件，中断供电61.35 h。其中供电检修造成故障12件，占7.5%；供电施工造成故障5件，占3.1%；外部原因造成故障（外部施工造成1件；异物侵入含倒树30件；恶劣天气10件；雷击38件；过负荷4件；跨越线搭网3件；地方电源故障5件；其他原因12件）103件，占64.4%；原因不明12件，占7.5%；材质问题9件，占5.6%；动车组原因19件，占11.9%。

从图2可以得出：2013年高铁外部原因造成故障103件，所占比例高达64.4%，因此是供电系统应重点防范和解决的问题之一。

图2 2013年全路高铁供电故障按原因分示意图

从上述2类统计分析数据可得出如下结论：

（1）必须大幅降低干线高铁接触网故障发生的概率；

（2）必须大幅降低外部原因造成的供电故障；

（3）必须有效控制接触网检修不到位和施工质量存在隐患而引发的故障；

（4）必须从源头控制接触网材料、构配件的质量；

（5）必须降低原因不明造成的接触网故障。

2 高铁接触网故障典型案例分析

2.1 接触网巡视检修不到位

2013年1月11日，某动车段D3联络线，因未按规定在起分断作用的绝缘锚段关节处设置禁停标，动车组受电弓与非支接触线间拉弧放电，烧断接触线，停时194 min。2月4日，石太客专某大桥4#桥墩处，架空地线从杵座鞍子“U”形螺栓脱出，线索弛度变大，架空地线与供电线距离不足放电，停时106 min。

2.2 施工技术标准执行不力

2013年1月15日，京广高铁某区间上行K8+250m处244#柱定位器，安装施工中没有将定位线夹与平头销钉正确组装，经长时间运行振动，导致定位器从定位线夹中脱出，停时14 min。6月18日，京沪高铁某区间上行664#隧道吊柱平腕臂底座螺栓断裂，造成平腕臂及定位管低头，引发两列动车组先后发生弓网故障，停时146 min。

该事故的经验教训一是故障信息不准确；二是对动车组自动降弓重视度不够，本起故障直接催生了《高速铁路接触网故障抢修规则》。

2.3 定位线夹防松失效脱落

某高铁线路支柱定位线夹螺栓螺母处加装了防松锁片，螺栓长期振动情况下，螺母锁固片正常，但螺栓本体松动、脱出。螺栓本体松动后，定位线夹从接触线槽脱出，定位器脱落，与动车组受电弓发生撞击，造成受电弓前滑板脱落，定位器断裂。

3 减少高铁接触网故障对策

3.1 强化高铁供电设备管理

3.1.1 实施高铁精细化管理

高铁供电管理不同于既有线供电管理，高铁接触网在动车组长期、大密度运行下，动态稳定性、电气稳定性、机械稳定性都有更高要求，同样的设备结构和受力参数，在普速上的变化对安全运行没有影响，在高速铁路上可能就会引发故障甚至造成更严重的问题。高铁管理具有技术标准高、专业结合部多、运行环境复杂等特点，这些问题使得高铁供电运行养护和安全技术管理等面临着巨大的压力和风险。高铁供电标准化建设必须在此基础上，从作业流程、现场实际出发，将标准定的更高，过程分解更细，责任分的更清。

3.1.2 提高接触网设备质量

增强高速铁路无小事的意识，以防“松、脱、卡、磨、断、裂和几何尺寸超标”为重点，落实精检细修。加大高铁设备平推整治及精调精整力度，落实加强型平腕臂、上网点、坠砣限制架等防松、防裂整治措施。抓高铁定位线夹、可调吊弦、远动隔离开关等问题改造，强化高铁隧道埋入杆件缺陷整治，解决定位线夹安装不到位、上网隔离开关绝缘间距不足、线间交叉互磨、开口销脱落等问题。

3.1.3 实施“九防”技术措施

“九防”即防风、防洪（雨）、防雷、防污（雾）闪、防冰、防锈蚀、防异物、防倒树、防鸟害。日常管理中，必须做到措施落实系统化，污染区档案管理精细化，绝缘清扫及时化、更换复合绝缘子等技改方案标准化。对防洪（雨）工作存在的车站雨棚松动整治不到位、沿线侵限树木较多、预防预警不充分、对防雷工作还存在绝缘击穿故障较多、防雷措施（抬高架空地线、加密避雷设施、接地电阻达标等）等问题实施挂牌督办制度，落实好防雷试验段改造技术措施，确保防雷接地电阻达标。

3.1.4 推进检测监测6C建设

落实《高速铁路供电安全检测监测系统（6C）总体技术规范》和《接触网安全巡检装置（2C、3C、4C）暂行技术条件》要求，构建以定点视频监测、动态设备检测为主体的6C综合检测监测系统，搭建专家数据平台，建立数据统计分析中心，明确职责权限，完善“管、用、修”办法；加大6C系统建设投入，完善设备配置，充分发挥现有6C系统设备效能，配备专门技术人员，加强业务培训，实现专业化管理；对6C数据进行分级处置，明确各级别数据使用和传递权限；发挥利用6C数据指导现场进行设备检（查）修、整治的中心作用，使其尽快转化为现实的生产力。

3.2 强化季节性安全工作

3.2.1 提升特殊状况下的绝缘水平

落实《关于雾霾、冰雪天气下加强绝缘工作的通知》等相关技术和管理办法要求，加大绝缘清扫力度，加密清扫周期。组织专家对冬季雾霾天气情况下极易发生动车组绝缘子“雾闪”跳闸，防雾（污）闪等课题的科研攻关，研究新型防雾（污）闪技术；研制新型绝缘涂料，探索新型防雾（污）闪设备结构，完善绝缘检测监测手段。避免类似于2014年3月12日京广高铁某区段因接触网绝缘子雾（污）闪，长时间中断供电，大面积影响高铁运输秩序，造成多列动车组晚点情况的发生。

3.2.2 强化供电设备外部环境整治

据统计，近两年电气化铁路供电故障原因统计中，因外部环境原因造成的供电故障占到49%，因此必须强化外部环境整治，特别是要对轻飘物、塑料制品、轻型简易设施加大清理整治力度，及时联系产权单位进行整治，减少异物搭网、地方电源停电等外部因素对供电设备运行造成的影响，加大宣传力度，开展路地联防，动员群众尽量不在高铁线路两侧搭建临时建筑等。

3.2.3 探索高寒地区供电运行规律

落实高寒地区全路高铁供电安全工作会议要求，对高寒区段高铁开通运营以来供电工作中存在的问题，以及运行特点和规律进行分析和总结。针对高寒地区接触网安装温度曲线与线索弛度的修正匹配、打冰除冰应急预案、高寒低温对仪器仪表的影响、冬季天窗作业等问题，组织专家进行调研论证，积累运行经验，适时完善相关规章制度。探索高寒地区高铁供电检修模式，采取网内网外巡视、登车巡视、视频巡视、定点观测等手段，检查接触网设备运行情况，发现问题迅速反馈，及时消除故障隐患。

3.3 提高快速应急处置水平

3.3.1 提高应急处置效率

供电抢修必须遵循“先行供电”、“先通后复”和“先通一线”的原则，落实《关于加强高铁供电应急处置的通知》（运供供电电[2013]1206号）等技术规章要求。1206号电报涵盖了驻站应急值守、就近添乘巡视、紧急限速、限速（降弓）范围、信息畅通等方面的要求，电报针对当前高铁供电应急处置中存在的普遍性问题，对症下药，具有较强的指导意义和可操作性。落实该电报要求，驻站值守可以实现快速出动，大幅度压缩故障查找和处置时间；就近车站添乘动车组可以更快速的到达故障现场，及时发现隐患，有效降低更大的设备破坏，最大限度实现提高应急处置水平的目标。

3.3.2 提升故障研判水平

按照“细分供电单元，缩小供电范围，准确判断故障，压缩故障停时”的要求，合理抢修布局，强化抢修设施配套。已判明故障性质及故障最小停电单元，短时内无法彻底恢复，但经确认或处理，满足机车车辆限界及惰行条件的，可采用最小故障停电单元停电，列车降弓惰行通过故障点的方式组织行车。采取列车降弓惰行运行时，降弓范围由现场抢修组提报，并应满足列车惰行运行要求，长距离降弓范围由铁路局抢修领导小组确定。

3.3.3 优化快速出动方式

抢修人员应优先采取登乘列车的方式出动抢修，严格落实规定，在高铁车站（含动车段、所）站房内应设立接触网应急值守点，特殊情况时，可在重点区段增设临时应急值守点。在冰雪、大雾、雷雨、台风等恶劣天气时，应急值守点人员、车辆等应相应加强，同时重点对高铁应急处置、故障抢修、故障查找等方面取得的经验和教训进行交流，不断丰富高铁应急处置人员的实战经验。

3.4 加强高铁弓网联控工作

3.4.1 加强设备检查整治

发挥机务、车辆、供电部门间的联控作用，有效防止弓网故障发生，确保高速电气化铁路运输安全。供电部门要加强对接触网定位、线岔、锚段关节、分段绝缘器等关键设备的日常检查检测，确保接触网设备技术状态良好。车辆部门要加强受电弓各部件以及滑板磨耗的检查维护，定期检测受电弓升、降弓压力等技术参数，确保受电弓及车顶设备技术状态良好。

3.4.2 强化弓网信息反馈

动车组运行中，当发现接触网设备异常或受电弓受损、自动降弓、换弓运行等异常情况时，司机应立即查看故障地点公里标，并向列车调度员汇报，同时通知随车机械师，随车机械师根据故障报文，及时汇报故障类型、发生时间等信息。列车调度员及时将故障情况通报供电调度，供电部门在接到接触网设备异常或受电弓异常信息后，分析并准确判断第一故障点，并立即组织人员巡视检查。

3.4.3 完善联检工作机制

动车组受电弓发生受损、自动降弓、换弓运行等异常情况后，车辆、供电双方人员应对受电弓共同进行检查；动车组日常整备检查，发现受电弓受损、磨耗异常等情况，车辆部门应拍照记录并及时反馈给供电部门。供电、车辆部门共同分析异常情况，查明原因，分别采取有针对性的措施。新型动车组以及新型受电弓投运前、影响弓网匹配的接触网或受电弓技术参数发生变化时，车辆与供电部门要及时沟通，通报相关技术参数，做好弓网匹配相关试验。

3.4.4 加强辆供和机供联控管理

铁路各级组织和管理部门必须结合各自的实际情况，细化联控管理办法，建立完善的长效联控机制。建立联席会议制度，定期召开车辆、机务、供电联控分析会，总结布置联控工作；路局供电部门与车辆部门、机务部门每周进行对接，及时收集各类联控信息，弓网故障信息，共同分析总结，形成弓网运行分析报告。

4 结语

综上所述，高铁接触网供电故障的发生影响因素较多，因此必须科学研判供电故障的成因，固本强基，努力探索高速铁路供电运营养护维修规律，构建高铁供电安全风险管理体系，科学运用安全检测监测（6C系统）技术，加强风险管理研判，实现供电系统“管理规范化、作业标准化、设备标准化”的目标，为高速铁路提供可靠的动力保障。

[1] 于万聚. 高速电气化铁道接触网[M]. 成都：西南交通大学出版社，2003：32-35.

[2] 董昭德，李志锋，吴积钦. 高速铁路接触网技术[Z]. 中国铁道出版社，2014：291-299.

[3] 谭秀炳.交流电气化铁道牵引供电系统（第二版）[M].成都：西南交通大学出版社，2007：47-51.

With reference of statistics and analysis of power supply failures of high speed railways in the year 2013 and analysis of typical failure cases of overhead contact system of high speed railway, it puts forward proposals on effective prevention of safety hazard, dramatic promoting reliability of maintenance technologies for high speed railway power supply.

High-speed railway power supply; failure; countermeasures

U226.8

B

1007-936X(2015)02-0018-04

2014-07-23

李朝阳.西安铁路安全监管办机车车辆验收室，工程师，电话：13891770393。