接觸網可靠性研究

摘要：隨著我國社會經濟建設的不斷發展，鐵路建設尤其是電氣化鐵路占有較大的比重，以適應鐵路重載和高速運營的需要，而對其接觸網的可靠性研究也在不斷的提高。本文針對接觸網的可靠性進行分析，并提出了其加強可靠性的措施，為我國的鐵路行業發展提供幫助。

關鍵詞：社會經濟；接觸網；可靠性

Abstract: with the development of China's social and economic construction, railway construction had a certain improvement, and research on the reliability of the catenary is also constantly improved. Based on the reliability analysis of catenary, and proposed measures to enhance reliability, to help the development of China's railway industry.

Key words: social economy; contact network reliability

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

引言

接觸網系統是由接觸懸掛、定位裝置、支持裝置、補償裝置、線岔、附加懸掛、電連接裝置、電氣設備、支柱與基礎等串聯組成的綜合系統。接觸網系統的可靠性不僅與組成該系統各部件的可靠性有關,而且也與各部件間的組合方式和相互匹配有關,因此接觸網系統每個單元部件失效都會影響著接觸網的正常工作。

1、接觸網的介紹

接觸網是電氣化鐵路的關鍵部分，是整個電氣化鐵路的核心之一。接觸網是設在鐵路沿線的高空中為電力機車提供電力，呈之字形的特殊供電線路。在不同的國家、不同的地區有不同的名稱，在中國香港或者臺灣地區通常稱作高架電纜。接觸網有不同的供電方式，不同的施工程序，而且接觸網的供電要確保長期穩定供應電力，無論是在刮風下雨還是冰雹雨雪的情況下都要保持供電狀態良好，所以這樣對接觸網的施工要求就比較高而且要嚴謹，以確保其可靠性和供電平穩。接觸網主要由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎這五部分構成。

在這里解釋一下，接觸懸掛是由接觸線、承力索、吊弦以及連接零件構成。支持裝置就是作為支點承受力量。而定位裝置主要用途在于固定接觸線，保證“之”字型在使用過程中始終不脫離受電弓，并且能夠將水平負荷傳給支撐點也就是支柱。最后是支柱與基礎，主要是用來承受接觸網系統的全部荷載。在我國多用鋼筋混凝土作為支柱的主要材料。無論哪個建筑，基礎都是十分重要的，打好基礎才會有平穩的上層建筑，所以在支柱基礎實施過程中，需要嚴謹的按照安裝規范的操作流程操作，切不可偷工減料而釀成大錯。

2、接觸網施工技術的嚴謹性

接觸網具有良好的使用性能和優點，為鐵路運營提供了便利條件。電氣化鐵路不僅能夠降低運營成本，而且合理有效的綜合利用能源，符合國家的可持續發展戰略。但接觸網是露天設施，設置在鐵路沿線，一旦出現問題沒有替代的設備可用，由此也可以發現，對于接觸網的施工技術管理必須相當的嚴格，精益求精。根據實際使用情況的調查發現，接觸網一旦發生故障不僅僅是設備自身不好維修，對鐵路部門正常運營將造成十分嚴重的后果。接觸網故障有很多種原因，如弓網故障、電氣連接故障、主導電回路故障等。所以，接觸網施工技術必須是十分嚴謹的。

3、接觸網可靠性的研究意義

接觸網是鐵路電氣化工程的主構架,是沿鐵路線上方架設的、將變電所的電力向電力機車供電的輸電線。接觸網是電氣化鐵路的一個重要組成部分。接觸網結構復雜,具有大跨度、高柔性、線長點多、幾何非線性等特點,而且在受電弓和復雜的自然界負載作用下,極易受環境因素的影響。接觸網絕大部分裸露于自然環境中且無備用,一旦出現故障將會導致列車停止行駛。因此接觸網是鐵路系統中的一個薄弱環節,接觸網可靠性高低已經成為影響鐵路運輸安全的主要設備故障之一,也是充分發揮鐵路電氣化優越性的制約因素。

4、我國接觸網可靠性現狀及存在的問題

4.1我國接觸網可靠性現狀

根據統計:2003年接觸網系統發生故障達340件，累計停電時間為31148分鐘，故障平均停電時間為91.61分鐘，占全部牽引供電系統故障的91%；2004年接觸網系統發生故障達274件，累計停電時間為25160分鐘，故障平均停電時間為91.82分鐘，占全部牽引供電系統故障的95%。由此可見，接觸網系統故障占全部牽引供電系統故障比例非常大，因此為了保障牽引供電系統的正常使用和列車安全運行，研究接觸網可靠性是極其有意義的。

4.2我國接觸網可靠性與國外差距較大

目前，我國電氣化鐵路接觸網最高的固有可靠度水平可達0.9992，實際可用度最高可達0.94。而較為先進的電氣化鐵路國家近十年新開通的高速鐵路，如德國高速鐵路和法國TGV的弓網故障率約為2-3次每百條公里.年，約相當于可用度指標0.95-0:98，可靠性總體水平高于我國。由此可見目前我國電氣化鐵路接觸網可靠度水平落后于西方國家，所以有必要對接觸網可靠度進行系統全面的研究，進而提高我國接觸網的可靠性，保證列車安全運行。

4.3完善的接觸網可靠性理論體系尚未建立

日本、法國、德國等電氣化鐵路先進國家極其重視接觸網可靠性理論體系的研究，對接觸網可靠性提出了較明確的標準和指標要求，如歐洲有標準50126《RailwayApplications-TheSpecificationanddemonstrationofReliability,Availability,Maintainability,andSafety(RAMS)》。而我國尚未建立完善接觸網可靠性理論體系，目前也沒有接觸網可靠性相關的行業準則和標準，對接觸網也無明確的可靠性、可用性、維修性等相關要求。

5、提高接觸網可靠性的措施

5.1加強對接觸網可靠性理論的研究

只有在理論基礎扎實的情況下，才能夠保證實踐的準確性。因此，要想提高我國鐵路高速客運專線接觸網的可靠性，更好地幫助鐵路運行，首先要做的就是完善鐵路高速客運專線接觸網可靠性的理論研究。整個理論研究囊括了接觸網子系統及零部件的可靠性建模、有限元分析和現場測試、靜態和瞬態動載作用下的安全性問題、動態載荷作用下的耐久性問題、供電系統整體可靠性分析和RAMS過程分析，再結合以往對故障數據的分析，特別是對接觸網中部分關鍵性零部件全壽命同級載荷譜的編制，這對組建一個完善、具有價值的接觸網可靠性理論體系具有重要的作用。

5.2加強對零部件疲勞壽命的研究

在研究接觸網出現故障的過程中，零部件的疲勞破壞是重點。所謂的“疲勞破壞”，是指當零部件處于遠低于其材料強度極限的交變應力作用下發生破壞的現象。任何材料制作而成的零部件都會發生疲勞破壞，因此，在選擇零部件的制作材料時，就需要考慮其疲勞破壞的時限。疲勞載荷譜是提供零部件運行壽命的理論基礎，有助于提高零部件在制造過程中的精確程度。對于國外鮮有的理論，我國應視情況而定，借鑒性地利用部分理論數據即可，但不能完全照搬。由于我國鐵路的行車密度、接觸網參數不盡相同，因此就需要有針對性地對其失效機理進行研究。圖1所示為在實踐過程中一旦出現地裂縫變形之后接觸網的安裝示意圖，這樣可提高接觸網的可靠性

圖1地裂縫變形之后接觸網的安裝示意圖

5.3選擇高質量的接觸網零部件在完成了接觸網相關數據的可靠性研究之后，對于零部件的制造就容易多了，因此，也就能夠生產出適合我國鐵路實情的高質量接觸網零部件。高質量的接觸網零部件能夠提高接觸網的可靠性，節省大量的人力、物力和財力，還能夠降低故障的發生率，從而提高我國鐵路客運的整體質量。

5.4配備備用裝置

以往的接觸網并沒有配備備用裝置，一旦出現故障，就會導致鐵路停運。因此，配備備用裝置可降低因鐵路客運專線停運帶來的損失。同時，增設故障定位裝置能夠使相關工作人員在故障發生時立即了解故障發生點，縮短故障的檢修時間。另外，再配備高科技的搶修設備，最大程度地減少維修時間，從而縮短停運時間。利用當前的高科技研發更加先進的檢修設備，在故障發生之前就能夠預警，甚至能夠自行處理部分故障。

5.5提高相關工作人員的素質

相關工作人員的素質也是影響接觸網運行效率的因素之一。做好相關的培訓工作、聘請經驗豐富的接觸網工作人員對縮短檢修時間、提高檢修效率有著重要的作用。同時，還需要不定期地開展相關培訓活動或者組織技能、知識比賽，保證相關人員的工作積極性。

結束語

要想保證我國鐵路電氣化接觸網的質量，就需要做好理論、實踐這兩方面的工作。在保證了理論的正確性之后，還需要從提高接觸網零部件的質量、配備備用裝置、提高工作人員素質等方面提升電氣化鐵路接觸網的可靠性。

參考文獻

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作者簡介：豆強，男，1997年8月參加工作，西南交大電氣工程及其自動化專業本科畢業，現任中鐵武漢電化局一公司武黃城際四電項目部經理、工程師。