铁路电气建设中的接触网设备运行分析

天津凯发电气股份有限公司 天津 300392

引言

电气化铁路的建设和普及极大提高了运输效率，加快了我国现代化建设的步伐，为“一带一路”进行起到巨大推动作用，这是因为其供电模式的独特性和接触网络的支撑。电力机车本身不带电源，供电系统是电气化铁路接触网设备，为电气化铁路的安全和高效提供了可靠保障，对于我国电气化铁路的发展尤为重要。[1]

1 电气化铁路接触网设备

电气化接触网主要由支柱和基础构件、安装结构件、导线以及悬挂装置构成。支柱和基础构件主要是各种支柱如水泥柱等和这些支柱的基础。安装结构件用于接触网导线的连接。导线通过受电弓将电流传送给电力机车和动车组进行供能。悬挂装置有接触悬挂和附加悬挂。[2]电气化铁路接触网供能系统具有节能环保、能耗低和安全高效优点，但是也存在一些缺点。因为在电气化铁路运输过程中，接触网通过电和力相互作用将电流传送给动力机车，所以接触网和机车设备之间存在摩擦，机械磨损和摩擦生热不仅增加了设备维修成本，也降低了电流运输效率，同时带来了安全隐患。所以根据接触网连接特点进行有效监测和维修，提出设备烧伤优化防治新策略，对于电气化铁路持久高效运营非常关键。

2 电气化铁路接触网特点

2.1 接触网设备条件苛刻 接触网作为电力机车供能系统，是一种沿电气化铁路线布置的复杂线路。设备和线路铺设地理条件非常苛刻，全部采用露天安装，安装过程难度大。同时，整个接触网结构相当于大的力学结构网，接触网设备和零件不断承受拉应力和震动，零件的选取对生产工艺和材料质量要求苛刻。为了减小安全故障，对于零件的维修检测要求频繁。

2.2 接触网设备检修困难 设备检修时，需要对线路进行封锁以及供电臂关闭，进行站场区间作业。铁路运行相对紧张，列车班次更换频繁，所以检修时间非常有限。[3]其次，检修过程需要轨行车辆，接触网设备多在偏远山区和农村建设，轨行车辆不方便运输，从相关铁路部门批准到正式投入维修所用过程也极大缩短了维修时间，所以维修任务非常艰巨紧张。由于全部线路设备露天建设，维修过程中不免遇到狂风、大雨和冰雪天气，对维修人员带来安全隐患，降低了维修效率。

2.3 易受外界环境影响 电气化铁路额定牵引供电电压为2750 V，高压意味接触网设备具有严格绝缘强度和安全距离。但是在特殊的地理位置如隧道跨桥和人口密集的城镇，雨雪、大风和冰雹天气容易引起设备跳闸，人为杂物的乱扔乱放经常导致接触网设备损坏，带来安全隐患的同时也降低运行效率。从往年运行经验看，大风冰雪天气和人口密集的城镇引发的安全事故占据绝大多数，所以接触网设备与外部环境影响密切。

3 电气化铁路接触网故障防治方法

3.1 优化接触网连接方式 接触网是相当复杂的网状结构，从设计、安装到运营需要投入大量人力物力，要根据具体的地理条件合理设计连接方式，在地理环境苛刻地带需反复考察验证。供电网络中存在数个转折点和断线点，对材质和生产工艺要求更为苛刻，选材时需反复试验测量。同时电气化铁路运营过程中，外部温差变化导致线路剪切力增大，引起接触网折断，导致列车停运降低运行效率，所以在施工过程中需要留出余量。利用计算机对动车运行过程进行动态模拟，得出可能发生故障种类和概率，提前进行预防和改进，从而为接触网连接方式优化提供正确决策。

3.2 优化机车设备减小摩擦 电力机车运行过程中，摩擦力难免存在，接触网供能方式采用电和力相互作用，导致摩擦生热和设备磨损。如果摩擦力过大，会降低电力机车运行速度，加大设备机械磨损程度，降低电流运用效率，带来故障隐患。大量研究发现，优化电力机车受能模式可以有效降低机车设备挤压程度，减少摩擦损耗，提高运行效率和能量利用率。

3.3 完善接触网电力烧伤检测 在电力传送过程中，难免发生接触网设备烧伤故障，及时有效对烧伤处进行检测维修，对于铁路安全运营至关重要，如今随着科技发展，计算机技术和信息技术在接触网电力烧伤检测方面起到显著效果。利用红外技术检测接触网设备和线路温度，如果发生烧伤，温度会不断升高，辐射更多红外信号，监测人员可以随时进行故障认知，但是此技术受到外界环境影响较大比如材料温度和距离。示温元件使用可以避免此情况发生，示温元件不同颜色表示不同温度，监测人员可以根据颜色得到温度变化情况，从而判断电力机车是否超载。

3.4 补强接地以及防雷保护 为了防止外界环境变化引起接触网线路故障，需要对接地和防雷系统进行优化改良，从而提高电气化铁路安全运营效率。通过改变开关接地防雷系统中机构箱和分相隔离开关共用接地为分别接地，从而绝缘隔离高低压接地，可以防止高压强流对低压变电设备影响。

4 结语

本文首先对电气化铁路接触网设备构成做出介绍，然后分析了接触网在安装和维修过程中具有的特点，包括对外界条件要求苛刻、受环境影响大以及维修困难等，然后对接触网设备故障防治给出优化措施，为接触网供能系统安全运营提供了新依据。