摘要：接触网就是铁路上空架设的一条输电线路，在电气化铁路体系当中占据着重要的位置，但是因为线路长期处于露天环境当中，受自然因素影响较为严重，长此以往，难免会引发一系列的故障。因此，假如接触网有故障发生的话势必会对整个铁路的正常运转造成相应的影响。因此，必须要采取相应的措施来预防电气化铁路接触网故障的发生。
关键词：电气化铁路接触网；故障原因；防范措施
引言
接触网主要是沿着铁路上空架设的一条输电线路，在电气化铁路中占据着非常重要的地位。由于多方面因素的影响，接触网容易出现故障，不仅会导致行车中断，还会在一定程度上给企业造成很大的经济损失。对此，为了更好地解决这一问题，应该对故障原因进行合理分析，然后结合具体情况，合理制订故障解决措施，以便于将问题以及故障出现的概率降到最低。
1电气化铁路接触网概述
作为电气化铁路基础设施的主要组成部分之一，接触网主要利用露天架空线路来支持列车的稳定运行。一般来讲，主要包括定位装置、支柱基础、支持装置以及接触悬挂四个部分。就支柱基础来讲，主要作用是支持供电装置、定位装置以及用于承受接触悬挂，所有装置的负荷都由支柱基础承受，同时要确保在固定位置上进行接触悬挂。要想从根本上确保支柱的稳定性，在具体选择支柱的过程中，通常以钢支柱或者是钢筋混凝土支柱为主，在钢筋混凝土基础上将其进行固定。而支持装置则主要是为接触悬挂提供支持作用，由于接触网区域位置的关系，支持装置又分为斜腕臂、平腕臂以及棒式绝缘子等。在定位装置当中包含有定位器和定位管，主要是对接触线的位置进行固定，进而从根本上确保接触线在移动过程中处于一个轨迹当中，向其他支柱进行接触线水平负荷的传递。
2电气化铁路接触网的组成与特点
2.1铁路接触网的功能与组成
铁路接触网实质上是一种电力线路，架设在电气化铁路的沿线上方，通过受电弓为电力机车提供电能；其架设方式呈“之”字型，主要由基础与支柱、接触悬挂、支持装置和定位装置等几部分组成。
（1）基础与支柱
基础与支柱用以承受接触悬挂、支持装置、定位装置的全部负荷，并将接触网悬挂固定在规定的位置和高度上，预应力钢筋混凝土支柱和钢柱是常用的类型。
（2）接触悬挂
接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分，根据其纵向索线的数目和特点分为简单接触悬挂与链型接触悬挂两大类。
（3）简单接触悬挂
简单接触悬挂是由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。国内现采用的带补偿装置的弹性简单悬挂系在接触线下锚处装设了张力补偿装置，以调节张力和弛度的变化。
（4）链型接触悬挂
链形接触悬挂是在承力索上采用吊弦的方式来悬挂接触线，并且通过有关数据对吊弦长度进行计算与调整，通过锚段终端的张力补偿装置作用，使跨距内接触线对轨面的高度基本保持一致。
2.2接触网的特点
接触网作为一种露天装置，极易受到自然环境的影响，一旦接触网发生故障，则会对列车的正常运行带来直接影响。因此对于接触网而言，要求其悬挂要具有均匀的弹性，接触线相对于轨面的高度要尽量相等，在电弓压力和风力作用下接触网要具备良好的稳定性，接触网结构和零件要轻巧、简单和标准化，具有一定的抗腐蚀性和耐磨性，在具体建设接触网时，要确保其在满足要求的性能的基础上，要尽量实现成本的节约。
3电气化铁路接触网的故障分析
3.1自然环境条件
铁路接触网长期处于露天环境下，气候变化很容易对接触网设备产生影响。在实际的操作中，一旦出现雷雨天气或者大雾，就会造成接触网天窗部分被击穿，机车部分会因断电现象从而形成烧伤隔离，被破坏的环境也会破坏接触网的结构。冻雨天气还会破坏电力线，冻结电网，导致接触网出现弓网现象。泥石流、地震这些外界作用力也会破坏接触网线路，污秽的环境会降低接触网的绝缘性。这些因素都会导致接触网的有关参数发生变化，使得铁路运输出现巨大的损失。
3.2绝缘方面存在的故障研究
接触网属于相对特殊的高压电设备，并且接触网与一些普通地方的供电线不同，接触网悬挂的高度与列车隔着非常近的距离。所以，在列车日常的运行过程中，非常容易受到外界的影响和干扰，使得绝缘工作的开展受到了很大制约，难度系数也变得越来越大。从绝缘的角度研究和观察，材料的质量以及与空气之间的间隙都是导致接触网存在问题以及故障的重要因素之一。接触网的故障主要表现为接触网点部分与接触体放电等。引发绝缘方面出现故障的因素主要体现在以下两个方面：一方面，在实际的清扫工作中，清扫的间距非常长，再加上周围的环境被污染得较为严重，最终导致许多导电物体覆盖在绝缘子表面，久而久之，就使得绝缘子出现了被击穿的现象，造成了不必要的经济损失。图３所示为绝缘瓷瓶破损引发故障的情况。当然，清扫工作也可以顺利完成，但是周围的污染较为严重，从而绝缘子被击穿的情况时有出现。此外，当电气化列车经过时，接触网与列车就会长时间地进行摩擦，如果这种现象没有及时解决和处理，接触网表面碳粉沉积越来越多，最终会引发故障。另一方面，在铁路旁边，建筑物以及自然植物的存在也非常常见，其在生长过程中，经常会受到外界因素的制约，特别是在遇到自然灾害的情况下，甚至对自身的状态都会进行改变。如果外界物体与接触网之间的距离相对较短，有时会出现漏电的现象，最终引发故障。
3.3空间结构尺寸故障
电力机车运行中，接触网主要是为机车提供电流，同时保证接触悬挂在空间几何位置中实现良好的固定，这样电弓从接触线上取流时不会有质量问题发生。当接触网系统运行过程中部分技术参数发生变化时，或是接触悬挂上有零件脱落时，必然会对电力机车的运行造成较大的影响，严重时还会导致整体网络发生故障。导致空间结构尺寸故障发生的主要原因为弓网故障及接触网参数发生改变。
3.4主导电回路故障
当前铁路运输任务繁重，在高密度及大功率列车运行过程中，接触网需要运行较大的电能负荷，这就导致接触网运行过程中容易发生故障。虽然基于电气上分析发生的故障不多，但故障的严重程度和影响力则较大，一旦出现故障极易导致塌网与断线，故障多表现为接触网、承力索等线索断开，设备接头线被烧毁及定位器根部烧毁等。
3.5电气联结故障
接触网是结合机电结合的一种供电设施，在实际的运行过程中，经常会出现电气故障方面的问题。最常见、严重的一种故障就是电气烧伤，导致电气烧伤的原因主要是在电气化设计的过程中，牵引裕量跟不上牵引运能的变化，特别是我国当下的经济水平发展推动着铁路运输速度的加快，导致牵引运能远远超过最初设计的裕量，容易造成电气烧伤的故障。
3.6弓网故障研究
一般而言，针对弓网来说，其存在的主要意义就是要将电能输送到电力机车中。结合具体的应用可知，弓网的供电方式主要可以分为三种，分别是单边供电、双边供电以及越区供电。其中，单边供电为每一个供电分区只能从一端牵引变电，进而可以在最短的时间内达到获取电能的目的。双边供电指两个分区能够对变电同时进行牵引，从而达到获取电能的预期目标。对于越区供电，主要是针对当牵引变电由于故障原因而无法正常开展的供电工作。所以，针对这样的问题，需要从其他分区牵引供电系统，不断提供电力，力求在最短的时间内获得电能。
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弓网故障通常表现在接触网的参数出现了变化，接触网的零件发生脱落等。综合故障可知，出现的原因主要可以体现在以下几个方面：一方面，接触网部件结构问题相对严重，一旦应用的时间比较长，动荡等情况就会越来越明显，导致接触网零件变形或者脱落等情况。另一方面，由于现代化先进技术的不断应用和推广，使得铁道系统的列车速度也逐渐提升，接触网部件变得越来越脆弱，由于这一部分的弓网压力相对较大，使得各个部分的螺栓非常容易出现脱落的情况。此外，这种问题的存在，也会在一定程度上引发接触网出现故障，由于施工以及设计等方面存在问题，致使接触网自身存在了很大的隐患，当天气或者温差较大时，出现故障的概率就会大大提升。
3.7接触网设备因素
（1）吊弦、电连接故障
如果电连接设置的位置不合理、数量较少，就很有可能会导致机车由于取流过大而出现吊弦、软横跨固定绳、承力索线索交叉处、承力索支座及电连接线夹内线索的烧断，也会导致软横跨悬吊滑轮及定位器铰接处设备的烧损、掉落问题；同时电连接、吊弦线夹又长期处于振动环境中，也较易出现松脱、断裂等问题，此外电连接线夹内涂抹的电力复合脂在长期使用过程中也会逐渐地出现老化问题，导致电连接处接触电阻增加进而发热量增加，使线夹发热而烧伤线索。
（2）承力索、接触线烧断故障
接触线较易由于硬点、硬弯、电力机车故障、异物搭接、绝缘锚段关节内电力机车启动取流等问题而导致出现放电拉弧、局部磨耗过大等，使接触线出现损伤并在张力的同步作用下导致断线事故发生。此外不同悬挂间非稳定性接触也会造成线索间放电，导致断线事故发生，此种情况一般发生在站场交叉承力索间和非支接触线与工支定位管间。
4电气化铁路接触网的故障防范措施
4.1对于环境造成的故障的处理
对于外界环境造成的接触网故障，如弓网现象，在日常的维修工作中，需要保证接触网的指标和参数始终处于正常状态，并实时监控设备的整体运行，一旦出现问题，就要及时找出问题并提出解决的措施。在建设接触网的前期，必须结合施工现场环境的气候、地质提出相应的保护措施，一旦出现不适合当下条件的零部件，必须采取相应的措施改造零部件，确保每一个零部件在运行时的安全性。恶劣的环境也是导致接触网出现故障的原因之一，日常的维修工作必须注重对接触网的清理，对于接触网污染较为严重的部分要及时打扫，周期性进行清理，保证间隔的时间要短，在清理污染严重区域的过程中必须采用硅胶绝缘子，可以增加抗污的能力，及时清除、驱赶铁路周边的建筑、植物、动物等。还有重点关注接触网外部的温度变化，调整接触网线索的工作必须在温差变化小的条件下进行。
4.2绝缘故障的解决对策
面对现阶段绝缘方面存在的故障，首先应该加大绝缘清扫工作，特别是针对污染相对严重的区域，应该在短时间内进行清扫，确保可以提升清扫工作质量，为后续工作的开展奠定基础。并且，对于外部区域环境较恶劣的地方，相关人员应该采用合理方式，并合理应用抗污能力强的硅胶绝缘子，以便可以降低故障出现概率。同时，在接触网线索调整方面，应该对外部环境以及温度变化等及时调整，确保绝缘物体可以承受住温差的变化。对于铁路附近的建筑物以及植物等，如果其对铁路的运行造成了一定影响，应该及时处理。
4.3电气联结故障的解决对策
针对电气联结方面存在的故障，主要是在实际运输工作开展期间，列车存在超负荷运行的情况。因此，为了最大限度地解决这一问题，可以从两方面进行解决和处理。一方面，应该对电气化铁路接触的负载量进行强化，保证接触网的负载量可以满足运输需求。另一方面，应该增设电气化铁路，并且结合实际情况，适当增设接触网，确保可以进一步对运输任务以及压力进行分担，尽可能地降低电气联结方面存在的问题及故障。此外，相关人员的自身技术以及素质也应该不断提升，定期进行培训和再教育，确保相关人员掌握到一些前沿技术，保证在故障出现时能及时处理和解决，从而降低经济损失，提升列车行驶安全性。
4.4空间结构尺寸故障防范策略
针对于接触网空间结构尺寸故障，需要严格监测接触网的参数，定期对接触网参数进行巡检，及时发现技术参数中存在的问题，并对其加以处理。同时测量弓网取流的效果，并针对容易发生问题的环节进行重点测量，测量完成后需要分析具体的参数，一旦发现问题要立即对其进行处理。在实际检查过程中，还要重视对接触网整体系统的检查，针对设备运行中各部分螺栓紧固性进行察看，发现螺栓松动的情况要及时进行紧固。另外，还需要对接触网各部件是否与列车运行条件相适应进行判断，当发现部分零件无法保证运行安全时，需要对其加以改造，确保电气化铁路机车运行的稳定性和安全性。
4.5主导电回路故障的防范措施
对于主导电回路故障，需要先对电气接续部分进行检查，针对接续处的悬挂、供电线及回流线进行检查。在现场检查条件允许的情况下，可以采用开盖检查的方式来排查故障，排查时发现问题，要严格遵照施工工艺标准来实施检修。确认电联设置情况，同时还需要对比设计标准与现场实际设置情况，及时发现存在的偏差，及时补充安装对电联结。另外，还需要改造大负荷及上坡段电联的供电能力，调整不稳定接触部分，在确保其正常性能的前提下，保持安全距离。
4.6加强检修方面的工作
采用铁路供电安全检测监测系统（6C系统）对接触网进行日常检修，确保各类设备的故障问题得到解决，以“预防为主、重检慎修”的方针为主，充分利用6C系统进行检测，及时发现并解决设备发热、电腐蚀等方面的问题。
对于接触网维修的技术人员，需要加强其责任心和业务素质，定期安排理论考试、技术检查等考核方式提升其专业素养，确保接触网维修工作的高效性。检修人员的检修工作要配备先进的工具，在进行维修工作时，必须和有关的部门进行沟通、交流，保证检修工作的质量和效率。检修人员进行维修时，要事先制定可靠的、科学的维修计划，针对故障产生原因、接触网运行的规律，存在的缺陷进行总结、分析，制定出相应的检修方案，确保检修工作的效率和安全。在检修工作开始前，事先检查好设备的情况，明确检修的内容和项目，做好检修工作完成后的验收工作，确保检修工作的效率得到提升。一旦出现检修失误，要及时停止并采取相应的措施进行改进，确保检修的质量。乘务员的专业素养也是保证接触网正常运行的因素之一，必须培养乘务人员的铁路运行的基本知识，一旦出现故障，乘务人员可以及时发现问题，找出解决措施做好应急处理，保证人员的安全和减少经济损失。
4.7接触网定位点要定期测量
在具体进行检修的时候，测量工具的精确度也会对接触网造成一定的影响，在测量过程当中如果采用的是接触导线高度测量杆，接触悬挂的晃动、气候温度、技术人员以及风力等都会对测量数据造成一定的影响，所以，在具体检验的时候可以通过接触网检验车来对接触网的动态参数进行测量。而在对作业温度进行检修调整的过程当中，为了从根本上避免由于偏移错误而造成拉出值过大的情况，必须要在实际调整的时候进行实地测量。在对导线进行适当调整的过程当中，必须要将其控制在软横跨范围内。最后，导线受定位器长度的限制。在条件允许的基础上，因为调整的误差和温度的改变，导致定位器偏角过大进而导致故障的产生，要想对其进行有效解决，需要采用更换平衡定位器或者是防抬高定位器的方式来进行。
结束语
接触网作为一种特殊的输电线路，其主要架设在铁路上空，为电气化铁路提供电能供应。由于接触网没有备用的户外供电装置，因此在运行过程中容易受各种恶劣天气现象的影响，一旦接触网发生故障，必然会导致行车中断，影响铁路的正常运输。电气化铁路接触网故障种类较多，故障处理也需要投入较多的人力和物力，耗费时间较长，因此在实际工作中需要针对接触网一些常见故障做好防范工作，保证接触网系统正常的运行，为电气化铁路运营的稳定性和可靠性奠定良好的基础。
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论文作者:高树伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：故障论文; 电气化铁路论文; 工作论文; 装置论文; 支柱论文; 发生论文; 过程中论文; 《电力设备》2019年第16期论文;