接触网可靠性研究

摘要：随着我国社会经济建设的不断发展，铁路建设尤其是电气化铁路占有较大的比重，以适应铁路重载和高速运营的需要，而对其接触网的可靠性研究也在不断的提高。本文针对接触网的可靠性进行分析，并提出了其加强可靠性的措施，为我国的铁路行业发展提供帮助。

关键词：社会经济；接触网；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

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

接触网系统是由接触悬挂、定位装置、支持装置、补偿装置、线岔、附加悬挂、电连接装置、电气设备、支柱与基础等串联组成的综合系统。接触网系统的可靠性不仅与组成该系统各部件的可靠性有关,而且也与各部件间的组合方式和相互匹配有关,因此接触网系统每个单元部件失效都会影响着接触网的正常工作。

1、接触网的介绍

接触网是电气化铁路的关键部分，是整个电气化铁路的核心之一。接触网是设在铁路沿线的高空中为电力机车提供电力，呈之字形的特殊供电线路。在不同的国家、不同的地区有不同的名称，在中国香港或者台湾地区通常称作高架电缆。接触网有不同的供电方式，不同的施工程序，而且接触网的供电要确保长期稳定供应电力，无论是在刮风下雨还是冰雹雨雪的情况下都要保持供电状态良好，所以这样对接触网的施工要求就比较高而且要严谨，以确保其可靠性和供电平稳。接触网主要由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础这五部分构成。

在这里解释一下，接触悬挂是由接触线、承力索、吊弦以及连接零件构成。支持装置就是作为支点承受力量。而定位装置主要用途在于固定接触线，保证“之”字型在使用过程中始终不脱离受电弓，并且能够将水平负荷传给支撑点也就是支柱。最后是支柱与基础，主要是用来承受接触网系统的全部荷载。在我国多用钢筋混凝土作为支柱的主要材料。无论哪个建筑，基础都是十分重要的，打好基础才会有平稳的上层建筑，所以在支柱基础实施过程中，需要严谨的按照安装规范的操作流程操作，切不可偷工减料而酿成大错。

2、接触网施工技术的严谨性

接触网具有良好的使用性能和优点，为铁路运营提供了便利条件。电气化铁路不仅能够降低运营成本，而且合理有效的综合利用能源，符合国家的可持续发展战略。但接触网是露天设施，设置在铁路沿线，一旦出现问题没有替代的设备可用，由此也可以发现，对于接触网的施工技术管理必须相当的严格，精益求精。根据实际使用情况的调查发现，接触网一旦发生故障不仅仅是设备自身不好维修，对铁路部门正常运营将造成十分严重的后果。接触网故障有很多种原因，如弓网故障、电气连接故障、主导电回路故障等。所以，接触网施工技术必须是十分严谨的。

3、接触网可靠性的研究意义

接触网是铁路电气化工程的主构架,是沿铁路线上方架设的、将变电所的电力向电力机车供电的输电线。接触网是电气化铁路的一个重要组成部分。接触网结构复杂,具有大跨度、高柔性、线长点多、几何非线性等特点,而且在受电弓和复杂的自然界负载作用下,极易受环境因素的影响。接触网绝大部分裸露于自然环境中且无备用,一旦出现故障将会导致列车停止行驶。因此接触网是铁路系统中的一个薄弱环节,接触网可靠性高低已经成为影响铁路运输安全的主要设备故障之一,也是充分发挥铁路电气化优越性的制约因素。

4、我国接触网可靠性现状及存在的问题

4.1我国接触网可靠性现状

根据统计:2003年接触网系统发生故障达340件，累计停电时间为31148分钟，故障平均停电时间为91.61分钟，占全部牵引供电系统故障的91%；2004年接触网系统发生故障达274件，累计停电时间为25160分钟，故障平均停电时间为91.82分钟，占全部牵引供电系统故障的95%。由此可见，接触网系统故障占全部牵引供电系统故障比例非常大，因此为了保障牵引供电系统的正常使用和列车安全运行，研究接触网可靠性是极其有意义的。

4.2我国接触网可靠性与国外差距较大

目前，我国电气化铁路接触网最高的固有可靠度水平可达0.9992，实际可用度最高可达0.94。而较为先进的电气化铁路国家近十年新开通的高速铁路，如德国高速铁路和法国TGV的弓网故障率约为2-3次每百条公里.年，约相当于可用度指标0.95-0:98，可靠性总体水平高于我国。由此可见目前我国电气化铁路接触网可靠度水平落后于西方国家，所以有必要对接触网可靠度进行系统全面的研究，进而提高我国接触网的可靠性，保证列车安全运行。

4.3完善的接触网可靠性理论体系尚未建立

日本、法国、德国等电气化铁路先进国家极其重视接触网可靠性理论体系的研究，对接触网可靠性提出了较明确的标准和指标要求，如欧洲有标准50126《RailwayApplications-TheSpecificationanddemonstrationofReliability,Availability,Maintainability,andSafety(RAMS)》。而我国尚未建立完善接触网可靠性理论体系，目前也没有接触网可靠性相关的行业准则和标准，对接触网也无明确的可靠性、可用性、维修性等相关要求。

5、提高接触网可靠性的措施

5.1加强对接触网可靠性理论的研究

只有在理论基础扎实的情况下，才能够保证实践的准确性。因此，要想提高我国铁路高速客运专线接触网的可靠性，更好地帮助铁路运行，首先要做的就是完善铁路高速客运专线接触网可靠性的理论研究。整个理论研究囊括了接触网子系统及零部件的可靠性建模、有限元分析和现场测试、静态和瞬态动载作用下的安全性问题、动态载荷作用下的耐久性问题、供电系统整体可靠性分析和RAMS过程分析，再结合以往对故障数据的分析，特别是对接触网中部分关键性零部件全寿命同级载荷谱的编制，这对组建一个完善、具有价值的接触网可靠性理论体系具有重要的作用。

5.2加强对零部件疲劳寿命的研究

在研究接触网出现故障的过程中，零部件的疲劳破坏是重点。所谓的“疲劳破坏”，是指当零部件处于远低于其材料强度极限的交变应力作用下发生破坏的现象。任何材料制作而成的零部件都会发生疲劳破坏，因此，在选择零部件的制作材料时，就需要考虑其疲劳破坏的时限。疲劳载荷谱是提供零部件运行寿命的理论基础，有助于提高零部件在制造过程中的精确程度。对于国外鲜有的理论，我国应视情况而定，借鉴性地利用部分理论数据即可，但不能完全照搬。由于我国铁路的行车密度、接触网参数不尽相同，因此就需要有针对性地对其失效机理进行研究。图1所示为在实践过程中一旦出现地裂缝变形之后接触网的安装示意图，这样可提高接触网的可靠性

图1地裂缝变形之后接触网的安装示意图

5.3选择高质量的接触网零部件在完成了接触网相关数据的可靠性研究之后，对于零部件的制造就容易多了，因此，也就能够生产出适合我国铁路实情的高质量接触网零部件。高质量的接触网零部件能够提高接触网的可靠性，节省大量的人力、物力和财力，还能够降低故障的发生率，从而提高我国铁路客运的整体质量。

5.4配备备用装置

以往的接触网并没有配备备用装置，一旦出现故障，就会导致铁路停运。因此，配备备用装置可降低因铁路客运专线停运带来的损失。同时，增设故障定位装置能够使相关工作人员在故障发生时立即了解故障发生点，缩短故障的检修时间。另外，再配备高科技的抢修设备，最大程度地减少维修时间，从而缩短停运时间。利用当前的高科技研发更加先进的检修设备，在故障发生之前就能够预警，甚至能够自行处理部分故障。

5.5提高相关工作人员的素质

相关工作人员的素质也是影响接触网运行效率的因素之一。做好相关的培训工作、聘请经验丰富的接触网工作人员对缩短检修时间、提高检修效率有着重要的作用。同时，还需要不定期地开展相关培训活动或者组织技能、知识比赛，保证相关人员的工作积极性。

结束语

要想保证我国铁路电气化接触网的质量，就需要做好理论、实践这两方面的工作。在保证了理论的正确性之后，还需要从提高接触网零部件的质量、配备备用装置、提高工作人员素质等方面提升电气化铁路接触网的可靠性。

参考文献

[1]王晓阳.接触网可靠性研究[D].西南交通大学,2014.

[2]陈兴.接触网可靠性研究方法浅析[J].电气化铁道,2011,06:35-37.

[3]戚广枫.提高客运专线接触网可靠性的思考[J].中国铁路,2005,09:29-31+10.

作者简介：豆强，男，1997年8月参加工作，西南交大电气工程及其自动化专业本科毕业，现任中铁武汉电化局一公司武黄城际四电项目部经理、工程师。