铁路接触网硬点分析探讨及对策

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左进宇

国能朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司 山西 原平 034100

摘要

铁路列车安全稳定运行过程中,接触网起到的作用至关重要。硬点作为铁路接触网较为常见的问题,一旦处理不及时,就会对列车实际运行状态产生影响。因此,加强铁路接触网硬点分析,评估接触网硬点带来的影响,并对引起硬点原因进行剖析,从而选择合理的应对措施势在必行。基于此,本文对铁路接触网硬点危害、产生的原因、硬点查找方式及应对措施进行了探讨。


关键词

铁路接触网;硬点;危害;原因;措施

正文


随着我国铁路发展水平的不断提升,铁路里程增加、列车速度提升,这对铁路列车的弓网关系带来了全新的挑战。虽然列车弓网关系已得到应有的重视,但是接触网硬点依然是铁路列车弓网中较为常见的问题,一旦处理不够及时有效,就会导致接触网及受电弓产生机械损伤,进而增加列车安全行车的隐患。同时,铁路列车接触网硬点还能够导致受电弓与导线产生局部磨损,进而降低使用周期,增加铁路列车安全风险的同时,也增加了铁路维修运营成本。作为铁路现代化发展中的重要环节,良好高效的弓网环境是确保铁路运行安全与速度的关键,而加强接触网硬点分析与应对能力,则是优化弓网环境,确保列车安全运行的重要内容。由此可见,加强铁路接触网硬点分析及查找能力,制定完善的优化措施对中国铁路现代化发展有着重要的意义。

一、铁路接触网硬点

随着我国铁路现代化程度的提升,铁路电气化已成为主要的发展趋势,在铁路电气化中,接触网则是确保受电弓稳定取流的关键装置,通过高压供电线,接触网能够为列车动力装置持续供电,以维持列车安全快速运行所需。在列车实际的运行过程中,因为受电弓与接触导线之间的滑动摩擦,只有将弓网维持在相对稳定的接触压力区间内,才能够正常的进行取流,为列车运行提供必要的动力。但是接触悬架因为具备一定的弹性,也就导致接触网与受电弓之间的接触压力会随之变动,而在不断的变化区间内,达到一定的程度就会产生硬点。硬点的产生是结构本身自带的缺陷,但是也具备一定的相对性。铁路列车的运行速度越快,硬点产生的就越多。现阶段而言,接触网硬点检测主要是利用加速度或压力类的传感器,将其安装在受电弓上进行,且取得了相对明显的效果,对我国铁路列车安全稳定运行至关重要[1]

二、铁路接触网硬点危害

铁路接触网硬点的出现对铁路及列车正常运行有着较大的危害,一旦硬点发生,高速行驶的电力机车将无法维持稳定的电能,从而导致受电弓发生或上升、或下降的变化,对弓网之间的装置造成一定的损伤,甚至导致受弓受损严重。目前来说,铁路接触网硬点带来的危害主要有三大类型。

(一)机械危害

所谓的机械危害,就是接触网硬点的出现,会导致相关机械装置受到影响,进而产生损害。铁路列车机车速度越快,受电弓的动量就越大,一旦遭到硬点,释放的能量也会相应的增多,更容易对相关装置产生强烈的冲击,进而造成损伤。另外,受到损害的也可能是因为硬点现象而遭受波及的物体或装置,这类冲击波及主要是因为硬点出现带来的参数变化而引发的力学效应,如硬点导致的受流异常,电流突变,进而对输电线、变压器等产生较大的电应力,进而因为机械振动导致的机械故障。

(二)化学危害

所谓的化学危害,就是因硬点的出现导致弓网离线时会出现高温电弧,从而对受弓、接触网等装置产生的烧熔与灼伤等,一旦持续的时间较长,则会进一步导致接触网导向断开,扩大事故范围。硬点作为弓网离线最为重要的因素,因为离线时内部能量较大,释放的电弧也相对较大,从而对牵引电机、受弓、接触网、供电系统带来极大的影响。具体表现为受弓弓头汽化现象严重、点蚀失效,接触网导线点蚀、高温与汽化等[2]

(三)环境危害

铁路接触网硬点对环境的危害主要有供电环境与通信环境两种组成。第一,对供电环境产生的危害。铁路接触网硬点会导致电力畸变,从而产生高次谐波,对与电相关的所有设备产生影响。而这种影响既可能与电磁相关,也可能是由电应力产生,并对列车运行过程中沿线变压器产生影响,增强变压器铁心的磁滞与涡流损耗增加,导致变压器发热增加,进而对变压器绕组的绝缘性能产生影响,这就是电学影响。另外,在冲击电流与谐波电应力的共同作用下,变压器也会受到一定的机械损伤,而对于没有绝缘层包裹的接触网导向,硬点带来的影响主要是电应力影响,对相关设备产生较大的冲击并造成损伤。第二,对通信环境的危害。在实际的列车运行过程中,如果输电线路与通信线路高度距离相对较为接近,就会导致电磁感应现象的出现,一旦输电线路的高次谐波与通讯线路信号发生耦合现象,就会形成可发挥电磁波的天线,进而对通信系统产生较大的影响,甚至可能导致相关信息的丢失。

三、接触网硬点出现的原因

(一)施工方面的原因

施工方面导致的接触网硬点,主要是因为张力参数指标的缺失,导致在实际的接触网导线架设过程中稳定性下降,张力分布不均匀,从而引起接触网导线变形进而出现硬点。另外,在实际的施工过程中,受其他因素的影响,固定装置未能及时的安装在导线与承力索之间,而临时吊线在加工时因为长度有着一定的区别,进而在长期的负载下形成硬点。再就是安装过程中,未能按照相关要求进行操作,对导线保护未能做到位,出现踩踏、拉扯等行为,进而使导线弯曲,形成硬点。此外,在安装接触网时,因为选择的工具、设备、工艺等存在问题,也会导致导线实际上存在着偏差,如线面的平整度、高度不够,也会形成硬点[3]

(二)设计方面的原因

在具体的铁路接触网施工设计中,因为定位器、分线接头、分段接头、电线连接处等位置相对集中,导致接触网的弹性较低,从而引起接触网硬点。

(三)材质方面的原因

接触网导线在最初的生产过程中,因为使用的金属材料差别性较大,内部金属组织分布不均衡,导致接触线实际的刚度与平顺性在不同的位置存在着差异,而一旦承受的张力较大时,就会发生冲击,从而引起接触网内部结构的瞬时变化,时间一长也会导致硬点的出现。

(四)线路方面的原因

线路则是接触网硬点出现的重要原因之一。这是因为铁路工务部门与供电部门协同工作性较低,列车行使的轨面与侧面界限未能保持在合理的工作范围内,从而导致接触网导线高度、拉出值超过规定范围,进而导致接触网硬点的出现。

(五)受弓结构本身的原因

受电弓固定方式主要以三脚架为主要固定装置,通过铰链相连接,但是铰链因为刚性大、弹性差,极易导致接触网出现硬点。尤其是在列车升降弓频繁的情况下,司机操作方式的规范性不足,线路路基不稳定而导致列车晃动,也均会导致接触网出现硬点。

四、接触网硬点查找途径

(一)实时摄像分析

为了更好的检查接触网硬点,可以在轨道检测车或列车上安装高清摄像装置,对受电弓运行状态进行实时采集,工作人员则通过对受电弓运行图像进行分析,在受电弓受损情况与受流状况进行分析的基础上,精准定位接触网出现硬点的位置,从而选择合适的解决维修方式。

(二)受电弓检测

另外,作为现阶段主流的接触网硬点检测方式,就是在受电弓上加装速度传感器,对其加速情况进行实时分析,从而第一时间发现接触网硬点。其大概的工作流程为,列车司机通过上报打弓报警信息,由收到信息的部门安排检测车辆对可能出现打弓的区段进行检测,在人工分析接触网硬点分布图后,在进行精准定位。由工作人员申请天窗上道作业,对可能出现硬点的位置进行实地检测,从而最终找出接触网硬点并进行维修[4]

(三)人工排查

人工排查就是接受列车司机上报的警报后,相关部门安排大量的工作人员进行大面积的排查,通过轨道车作业、梯车作业、人工巡视等多种方式,对可能出现接触网应当的位置与区域进行检测,从而找出相应的位置并进行处理。但是此方法对于列车的正常运行有着较大的影响,在实际的接触网硬点查找检测中应用不多。

五、优化接触网硬点的应对措施

(一)确保施工工艺严谨

第一,在实际的接触网安装过程中,要确保施工工艺的严谨。尤其是关键部门,如锚段关节、线岔、分相等关键部位,必须要严格按照图纸工艺标准进行安装,对于各个零部件之间的距离、抬高等参数精准把握。第二,加强对质量较大的零部件的施工工艺。如电连接、分段绝缘器、供电引下线等质量较大的设备,要确保施工安装符合技术标准。第三,在实际的施工过程中要确保技术纪律的有效落实。各单位要按照制定好的技术纪律积极落实并予以执行,未经允许不能私自在接触网上增加设备,尤其是对接触网弹性参数与受力结构有着影响的设备。第四,强化施工监管。相关部门要对施工方案与内容进行实地考察,确保各项作业内容合理合法,严格按照工艺标准与技术标准,提高施工质量。

(二)建立完善的多部门联动机制

首先,铁路机务部门要在发现接触网硬点后,第一时间通知机械师,有机械师对弓网录像进行查看,从而确定大致的故障发生位置,并将相关信息上报至调度部门,再由调度部门进行统一的检测维修。弓网录像查看是相对有效的查找硬点的方式,能够较为精准的定位硬点位置,因此一定要对弓网录像查看的时间进行压缩。其次,供电部门受到上级调度部门的故障信息后,选择合理的方式到现场进行处理,如申请轨道车、登乘临线客车动车等形式。最后,检测人员要加强对数据的分析处理,在接收到故障信息后,技术人员要第一时间与车辆部门联系,对受电弓运行录像既波形图进行调阅,在结合二者的基础上,精准定位接触网硬点位置,并为现场工作人员提供处理方法[5]

(三)重视接触网硬点维护的重要性

有关部门要加强对接触网维护人员的培训,通过针对性的培训,一方面加强工作人员接触网维护技术与水平的提升。另一方面,则有效提高工作人员的责任心,使其在实际的维修工作中,能够积极遵守相关制度与标准,顺利有效完成检测维护工作。同时,重视接触网硬点维护重要性的宣传,在提高专业水平的基础上,有利于工作人员结合现场实际情况,采用更为科学合理的维护方式。相关部门要开展定期巡查,确保接触网硬点检测工作顺利进行,并定期对维护人员硬点检测与维护能力进行考核,结合考核结果为其提供更为专业的培训方案,提高其接触网硬点维护水平,确定列车安全稳定运行。

(四)优化接触网硬点检修

在提高接触网硬点维修水平,确保列车安全运行过程中,优化接触网硬点检修工作至关重要。而根据接触网硬点出现的主要原因,优化接触网硬点维修工作主要由两方面入手。第一,铁路检修部门应当加强对检修人员的培训、管理与考核,确保检修人员具备高超的技术水平与良好的责任意识,从而有效解决接触网硬点造成的故障问题。第二,接触网硬点检修工作需要积极应用新技术。随着大数据、人工智能等技术的发展,接触网硬点检修也需要建立智能化检修体系,以此来提高接触网硬点检修效率与质量,减少认为因素导致的失误。如建立完善的智能信息化管理系统,对接触网运行状态进行实时动态追踪监管,以提高接触网检修精度。第三,接触网硬点检修工作中应积极应用新设备。接触网硬点检测与维修工作相对危险,容易对工作人员造成身体伤害。为了有效提高检修工作效率,确保工作人员生命安全,在实际的检修工作中,要积极应用先进设备,从而有效提高检修质量与效率。如现阶段接触网维修工作已开始积极应用DPT型接触网检修作业车,因为其具备的速度快、检修精准度较高、安全性较好等诸多特点,已被广泛的应用到接触网硬点检修工作中,并取得了一定的效果。事实证明,在接触网检修工作中,积极的应用新技术与新设备,对提高检修效率与效果有着积极的促进作用。

总结:

随着我国铁路发展水平的不断提高,铁路运行速度越来越快,对我国经济的发展支撑性也越来越强。但是,铁路的安全运行对弓网关系的要求也不端提高,但是因为接触网硬点的存在,使得弓网的性能受到影响,对铁路列车的安全稳定运行有着不利的影响。为了有效提高接触网硬点查找与维修效率,相关部门要对接触网硬点产生的原因进行深入分析,并结合硬点出现的原因,选择合理的查找与维修措施,从而才能有效消除接触网硬点带来的危害,为我国铁路列车的安全行使提供保障。

参考文献:

[1]战绪庶,李艳龙.鲁南高铁联调联试期间接触网硬点整治研究[J].中国铁路,2020,(07):90-94.

[2]周书念.高速铁路接触网硬点分析探讨及对策[J].铁道运营技术,2021,27(02):6-8.

[3]王小兵.高速铁路接触网硬点检测与成因分析[J].中国铁路,2018,(04):98-102.

[4]刘洋.探究电气化铁路接触网硬点产生及防治[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(20):223.

[5]钱庆玲.接触网检测硬点形成的原因及处理方案探究[J].通讯世界,2019,26(11):220-221.

作者简介:左进宇(1981.9-)男,山西大同人,本科,技师,研究方向:铁路供电。

 


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