重載鐵路接觸網動態(tài)檢測中燃弧原因分析及整治對策

姜萬里

關鍵詞 重載鐵路 接觸網動態(tài)檢測 燃弧

中圖分類號：U226 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）05-0025-03

檢測設備使用過程中，能對接觸網運行數據開展檢測工作，屬于新時期出現的檢測技術。對這項技術的使用，主要是接觸網絡所具備穩(wěn)定性能以及安全性能數據監(jiān)測。監(jiān)測出來的數據能為技術人員提供參考，從而對接觸結構開展合理化的設計。另外，將檢測設備安裝在移動的列車上，列車在運行中能將傳感器信號傳遞到計算機系統中，計算機將所獲取的信息轉變成為具體的數據傳輸出去。工作人員將數據整理后制成表格，技術人員對數據分析中，能發(fā)現哪些數據存在問題，進而掌握接觸網的實際狀態(tài)。如果檢測數據不在正常范圍內，需要召集維修人員到現場對存在問題的設備開展維修工作，也能夠對檢測設備的狀態(tài)系統地評估。[1]

1 重載鐵路接觸網動態(tài)檢測系統的特點

1.1 檢測項目全

對于接觸網檢測這項技術，在全球范圍內主要的技術種類為兩種，首先是接觸型的檢測設備，其次是非接觸型的檢測設備。意大利等國家對接觸型設備技術關注度偏高，研究方向也偏于接觸型檢測設備，主要是各種幾何數據的檢測。對于日本主要關注非接觸型檢測設備的研發(fā)，現階段，綜合性檢測是將這兩部分技術系統地結合，對列車運行中電弧量或者是各種接觸期間產生作用力，接觸網所處的位置以及各種結構信息等進行數據收集，在完成這部分數據收集過程中，技術人員能對接觸網整體質量、接觸網結構性以及運行期間動態(tài)數據進行系統地分析。將接觸網中存在的缺陷以及不足部位進行確認，讓專業(yè)的設備維修人員開展維修工作。

1.2 數據準確

接觸網動態(tài)監(jiān)測技術主要將各種高端檢測技術相互結合，能對接觸網開展檢測，能將列車運行中的參數全面地獲取，技術人員在對數據分析的過程中能掌握接觸網運行情況。設備的視頻監(jiān)測系統能對接觸網的幾何情況系統地檢測，在后續(xù)計算機處理過程中，能將各種數據準確地定位。

1.3 效率高

隨著經濟建設的發(fā)展，鐵路的客運數量和貨物運輸數量也在與日俱增，鐵路運輸系統的網絡處于高密度、運載重量增加的狀態(tài)，對于檢修工作所產生的壓力較大。在傳統意義上的對于鐵路接觸網的維修已經不能滿足時代發(fā)展需求，需要維修人員結合檢測數據情況，利用時間差開展維修。為了對鐵路接觸網系統運行數據系統地關注，各個國家均在研發(fā)先進的技術，我們較為熟知的是重載鐵路綜合檢測車運行，檢測車能將各種先進的技術融合到一起，在實際運行中能收集接觸網的各項動態(tài)數據和靜態(tài)數據，在技術人員對數據分析后能確定具體維修時間節(jié)點。這項技術所具備的優(yōu)點較為明顯的是能節(jié)省時間，以往測一公里所花費時間約一小時，但是，使用先進技術能保證每小時檢測一百公里以上?？梢?，計算機對數據的處理效率是人工處理數據無法比擬的，能大大提升工作效率。

2 重載鐵路接觸網動態(tài)檢測中燃弧的危害

現階段，在重載鐵路運行過程中，主要是受電弓與接觸網在滑動過程中能將電流獲取出來，但是，在重載鐵路運行時會出現燃弧情況，對接觸網獲取電流產生影響，會對鐵路的運行產生嚴重影響。燃弧是指在鐵路運行中出現氣體放電現象，電流在傳輸過程中，因為部分物質存在電離情況，進而形成火花。常見的是受電弓和接觸線在快速移動中，形成耦合振動類型，當其他外部因素存在的情況下，會上下移動形成復合類型振動。當受電弓和接觸線在不同振動類型影響下，會造成弓和網之間接觸性能出現下降情況，長久進行下去會造成分離情況引發(fā)燃弧出現。燃弧所具備的特點主要是導電性較強、產生能量較為集中、形成的溫度和亮度均較高。當受電弓和接觸網長久運行中，對供電設備和運行安全產生較大影響，主要體現在以下幾方面：第一，燃弧出現會造成能量較為集中、產生較高的溫度會造成接觸的導線出現熔化腐蝕情況，長時間會造成導線表面出現凹凸不平的情況，在快速運行中磨損情況會加劇，對接觸網使用壽命產生影響。接觸線和滑板之間出現縫隙情況會造成電弧出現，長此以往會造成電弧增加，會造成接觸線出現斷裂的情況，對于列車的運行安全產生嚴重影響。第二，當燃弧出現時，整個受電弓和接觸線整體處于離線的狀態(tài)，兩個部分之間會產生壓降情況，當持續(xù)接觸和轉化中能發(fā)現電流會出現波動的情況，會出現過電壓的情形。過電壓在接觸網上傳播過程中，會對牽引網絡的絕緣性產生影響，使絕緣系統的老化速率加速，破壞供電設備，甚至會造成供電系統跳閘的情況，對行車安全產生影響。燃弧的產生也會形成電磁波，這部分電磁波的存在會對周圍的無線通信和鐵路的運行系統產生明顯的影響。[2]

3 重載鐵路接觸網動態(tài)檢測中燃弧產生的原因

3.1 弓網接觸壓力

受電弓和接觸網在運行時需要具備一定的壓力，為了讓受電弓能穩(wěn)定對電流的獲取，主要是通過機械力對受電弓和接觸線產生抬升力。接觸力屬于一個動態(tài)的數值點，接觸的壓力在范圍內波動，對于壓力大小產生影響的主要因素包括接觸線整體高度、火車系統的運行路況和實際運行速度情況等。接觸壓力的最大值和最小值以及穩(wěn)定值是對受電弓和接觸網之間系統評價的關鍵指標。通過數據總結能發(fā)現，接觸的壓力越大則電流的傳遞效果越好，但這種壓力也存在明顯弊端，會造成弓網的磨損效率增加。如果接觸的壓力偏低，會造成離線的情況出現而引發(fā)電弧，電弧會造成滑板被破壞，造成導線的表面出現破損的情況，長此以往會造成磨損嚴重情況。因此，受電弓一般的壓力控制點應為70±10 N。

3.2 接觸線不平順和彈性不均勻

機車在運行過程中，當受電弓與接觸線出現高低不平位置時，接觸線出現不平順會導致振動距離明顯增加，接觸線弧度越大則導致的導線高度變化越加明顯，會出現燃弧現象。接觸線所具備的彈性會對受電弓的電流產生明顯的影響，如果彈性不均勻的情況下會造成燃弧的情況出現。接觸線的彈性計算公式為E= △h/F，彈性E越小則說明接觸性越好，出現燃弧的概率越低。

3.3 接觸線硬點

當接觸線出現硬點時，如果受電弓在高速度運行時與硬點發(fā)生碰撞，就會出現受電弓偏離原來位置，使電壓變化造成電弧產生，當接觸線的硬點增多時，不但會造成燃弧出現次數明顯增加，受電弓也會出現損傷的情況，長久運行中會造成受電弓的使用周期縮短，甚至造成供電網絡出現故障等。[3]

3.4 接觸線出現污染

一般來說接觸線處于自然環(huán)境中整體較為干凈，但是在隧道內部或者是在天橋的下端，這部分區(qū)域會受外界的煙塵泥土所影響，污染物會附著到接觸線上端，造成受電弓和接觸線之間產生電壓差，出現燃弧等情況。接觸線上的污染物數量較多時，造成燃弧的數量偏多，長此以往會造成列車運行中出現跳閘的情況，甚至會造成安全事故。

3.5 鋼軌不平順

列車運行的鋼軌精度達不到要求的情況下，當車輛在高速運行時，受電弓和接觸線會出現振動的情況，使受電弓出現離線的情況，導致燃弧的發(fā)生，長時間的運行會對列車的運行產生安全隱患。

3.6 外部環(huán)境因素

現階段，接觸網在使用過程中，均處于裸露的自然環(huán)境中，外界的雨水、風雪等都會對接觸網造成損害，當電流出現異常時，這些外部的條件會造成接觸線的表面出現氧化的情況，導致電力系統的傳輸出現故障，進而引發(fā)受電弓燃弧的情況，長時間會造成外部接觸網出現損傷的情況，影響接觸線的使用壽命，對重載鐵路安全運行也會產生負面影響。

4 針對重載鐵路接觸網動態(tài)檢測中燃弧的整治對策

4.1 改善弓網壓力

弓網的壓力穩(wěn)定情況能將燃弧的情況系統地減少，現階段對受電弓的主要處置措施是加裝設備的補償裝置，在列車運行的過程中使受電弓壓力明顯增加，降低空氣中的阻力，特別是在列車經過隧道時，可以加裝部分感應設備，這樣能補償受電弓的接觸力，減少風洞的接觸力。

4.2 調整接觸線平順性

在列車運行中起到關鍵作用的是接觸線的平順性，對平順性產生影響的是材質本身的特點，在接觸線加工中，需要對接觸線的材料嚴格地把控，讓接觸線表面內的顆粒均勻一致，當受到外界的作用力中，能將外界的作用力分散開來。在導線生產過程中也要嚴格地進行導線檢驗工作，當發(fā)現有導線出現彎折情況時，需要嚴格地將其剔除，避免混入到系統中來。在重載鐵路系統施工過程中，如發(fā)現有質量問題的導線就要及時開展封存工作，不能將不符合質量標準的導線用于施工中。對接觸線平順性產生影響的另一個指標是接觸線的高低位置出現超標的情況，當建設單位完成導線施工以后或既有鐵路在運行中，需要檢測人員按照標準嚴格地檢查，變化的位置不能超過20毫米。

4.3 調整接觸線彈性不均勻度

當接觸線彈性出現不均勻的情況時，需要維修人員從不同角度進行調整。首先，需要對受電弓和接觸線的張力系統進行調整，適時地增加壓力，對于補償裝置也要定期地檢查，確認其是否出現卡頓情況，同時也要將溫度變化情況系統地考慮進去。其次，彈性吊索的張力要達到設計要求，需要符合技術指標，壓力過大或者過小均會造成彈性出現不均勻的情況。最后，要對吊弦的位置和長度開展計算工作，確認好適合的安裝位置。

4.4 減少接觸硬點

接觸網出現硬點主要是因為在項目施工的過程中，或者在接觸網導線的生產過程中，生產的工藝不能達到技術要求。對于這種接觸硬點的主要處置方式是在接觸線架設過程中，要充分地考慮施工工藝，這種架線所使用的恒定張力架線車能讓張力保持均勻。在電線架設的過程中需要實現連續(xù)進行，在接觸線架設的過程中，要嚴格地執(zhí)行施工工藝，工作人員不能對接觸線進行踩踏。此外，項目單位負責人需要按照要求，派專業(yè)的技術人員到廠家進行導線監(jiān)督工作，避免出現硬點的情況，保證導線材質的質量符合技術要求，這樣可以在根本上降低故障的發(fā)生率。

4.5 預防接觸線污染

在隧道內施工過程中，需要避免灰塵對設備產生影響，在架設導線的過程中要嚴格地防護，需要施工單位安排專業(yè)的人員負責，在進行施工完成后的隧道壁清洗作業(yè)時，需要將導線上的附件嚴格按照技術標準清洗，在清洗的過程中，避免接觸網受到污染，要使用專業(yè)的設備對其進行包裹，保證接觸網保持干凈。[4]

4.6 復測鋼軌平順性

列車軌道的平順性不達標會導致燃弧的情況，需要施工單位嚴格地對施工進行管控，適時地要求專業(yè)的檢測機構對軌道進行檢測，對不符合項目的部分要嚴格地整改，軌道的平順性能夠避免重載列車運行中振動的情況。

4.7 應用接觸網安全巡檢裝置

接觸網在運行中，想要平穩(wěn)運行就必須增加安全巡檢裝置，常見的設備是各種微型處理器，如用攝像機對運行中的列車進行監(jiān)控，利用成像技術將數據進行收集整理。現階段，相機的主要使用形式是高像素和低像素相互結合，在這個時間段內，接觸網的裝置主要是進行整體檢測和近距離測量。需要特別關注的是，在完成數據收集以后，需要按照要求將數據整理后保存下來，正確使用智能化檢測設施，能實現自動化檢測技術的應用。

5 結語

綜上所述，改革開放以后，國內經濟發(fā)展迅速，原本落后的鐵路運營系統已經不適應時代的發(fā)展需求，國家鐵路部門對鐵路建設給予足夠的支持，鐵路系統也在逐漸地升級和完善。對于重載鐵路，需要做好接觸網動態(tài)檢測，對燃弧原因進行分析，充分認識到燃弧的危害性，進而采取有效的應對措施。同時，鐵路工作人員要掌握接觸網檢測技術，從不同的環(huán)節(jié)做好各項整治工作，保證鐵路系統的安全運行。

參考文獻：

[1] 彭麗宇，陶凱，黎國清.重載鐵路綜合檢測列車和數據綜合分析系統[J].鐵道建筑，2016（12）：109-113.

[2] 陸穎.考慮行車燃弧的動車組暫態(tài)過電壓形成及影響研究[D].蘭州交通大學，2021.

[3] 邢挺.淺析鐵路牽引供電燃弧檢測技術[J].電子制作，2021（12）：79-81.

[4] 于迪，古曉東.高速鐵路接觸網動態(tài)檢測中燃弧原因及整治措施分析[J].電氣化鐵道，2020，31（04）：55-58.