薄士杰 張璇

摘 要：我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的高速發(fā)展，促進(jìn)了電氣化鐵路項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用?；陔姎饣F路項(xiàng)目建設(shè)與發(fā)展，電氣化鐵路在我國(guó)眾多地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。接觸網(wǎng)作為電氣化鐵路牽引體系中不可或缺的存在，在電氣化鐵路運(yùn)行過(guò)程中，其覆冰危害愈發(fā)明顯。在當(dāng)今高度重視交通運(yùn)輸安全與穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，關(guān)于接觸網(wǎng)防冰的研究得到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。本文通過(guò)分析接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理及其危害，對(duì)接觸網(wǎng)的防冰方法進(jìn)行研究，以期有效降低接觸網(wǎng)覆冰概率，提升電氣化鐵路運(yùn)行品質(zhì)與安全性能。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理 在線防冰 電氣化鐵路

中圖分類號(hào)：TM752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（a）-0061-02

在電氣化鐵路項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，受自然環(huán)境的影響，包括氣候特征、地形特征等，易出現(xiàn)運(yùn)行故障。而接觸網(wǎng)覆冰則是西部地區(qū)電氣化鐵路存在的較為常見(jiàn)的問(wèn)題。因此，為保證鐵路車(chē)輛運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，降低接觸網(wǎng)覆冰影響，認(rèn)知接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理與危害，并采用行之有效措施進(jìn)行改進(jìn)具有重要現(xiàn)實(shí)意義，值得我們進(jìn)討論與研究。

1 接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理及其存在的危害

資料分析與實(shí)踐調(diào)查顯示：接觸網(wǎng)覆冰現(xiàn)象的產(chǎn)生與其所在地區(qū)的氣候條件（包括溫度、風(fēng)速、空氣液態(tài)水含量等）存在密切關(guān)聯(lián)性[1]。即，當(dāng)接觸網(wǎng)所在地區(qū)溫度達(dá)到零下攝氏度，空氣中所蘊(yùn)含的液態(tài)水將出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，并附著在接觸網(wǎng)線路表面，從而出現(xiàn)接觸網(wǎng)覆冰現(xiàn)象。由此可知，接觸網(wǎng)覆冰在一定程度上屬于物理問(wèn)題，涉及流體力學(xué)與人力學(xué)相關(guān)知識(shí)。即，接觸網(wǎng)在風(fēng)的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中液態(tài)水的捕捉，并基于穩(wěn)定作用的影響，實(shí)現(xiàn)液態(tài)水熱量的釋放，將液態(tài)水轉(zhuǎn)換為固態(tài)冰。通常情況下，接觸網(wǎng)覆冰的密度、厚度指標(biāo)與接觸網(wǎng)覆冰熱平衡、表面捕獲水平等存在一定影響。因此，在溫度較低或晝夜溫差較大的地區(qū)，極易發(fā)生接觸網(wǎng)覆冰問(wèn)題。

通常情況下，濕雪、雨凇、混合淞、粒狀霧凇等是較為常見(jiàn)的幾種接觸網(wǎng)覆冰形態(tài)。實(shí)踐證明，由于雨凇的依附性較強(qiáng)，往往覆冰時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)且不容易脫落。因此，在接觸網(wǎng)中雨凇覆冰的危害性要高于其他幾種類型覆冰危害性[2]。同時(shí)，接觸網(wǎng)覆冰將在一定程度上降低車(chē)輛運(yùn)輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性。例如，在寒冷地區(qū)的大風(fēng)天氣下，在風(fēng)的作用下接觸網(wǎng)絡(luò)線路以及相關(guān)設(shè)備的負(fù)荷量將大幅度提升，從而對(duì)導(dǎo)線以及支撐設(shè)備產(chǎn)生不利影響。與此同時(shí)，接觸網(wǎng)覆冰對(duì)導(dǎo)線絕緣子表面產(chǎn)生侵蝕，引發(fā)線路短路出現(xiàn)接觸網(wǎng)跳閘斷電問(wèn)題，從而對(duì)車(chē)輛的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。此外，接觸網(wǎng)覆冰會(huì)在一定程度上提升輸電線路密，而輸電線路密度的提升會(huì)影響接觸線的波動(dòng)傳播速度，進(jìn)而對(duì)接觸網(wǎng)弓網(wǎng)收流產(chǎn)生不利影響。

2 接觸網(wǎng)在線防冰的方法

2.1 接觸網(wǎng)在線防冰方法應(yīng)用的準(zhǔn)則

關(guān)于接觸網(wǎng)防冰的方法有許多，如加熱防冰、防冰劑涂抹、在線防冰等。其中在線防冰是近年來(lái)興起的一種全新的防冰方式。實(shí)踐證明，在線防冰技術(shù)的應(yīng)用對(duì)接觸網(wǎng)覆冰問(wèn)題的改善與處理具有較好效果，可在一定程度上進(jìn)行推廣。為保證在線防冰作用的充分發(fā)揮，提升其實(shí)用性。需保證在線防冰技術(shù)應(yīng)用對(duì)以下幾種要求的滿足：第一，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的有效控制，保證接觸網(wǎng)各階段電壓等級(jí)的統(tǒng)一與確定；第二，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的有效控制，將電流控制在接觸網(wǎng)結(jié)冰范圍電流外；第三，注重經(jīng)濟(jì)性原則的嚴(yán)格遵守，保證在實(shí)施在線防冰時(shí)，接觸網(wǎng)各部分線路對(duì)電能的損耗在可控范圍內(nèi)；其四，保證在進(jìn)行在線防冰操作時(shí)，不會(huì)對(duì)電氣化鐵路列車(chē)運(yùn)行質(zhì)量與安全產(chǎn)生消極影響[3]。

2.2 基于SVG接觸網(wǎng)的在線防冰方法

基于上述要求，可采用SVG（Scalable Vector Graphics，靜止無(wú)功發(fā)生器）電氣化鐵路接觸網(wǎng)防冰技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐操作。實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，接觸網(wǎng)的臨界防冰電流（接觸網(wǎng)不發(fā)生覆冰現(xiàn)象時(shí)的最小電流），除了與環(huán)境溫度、風(fēng)量與風(fēng)速存在密切關(guān)聯(lián)性，同時(shí)與太陽(yáng)輻射量等其他因素應(yīng)存在一定的相關(guān)性。因此，在應(yīng)應(yīng)用SVG接觸網(wǎng)在線防冰技術(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)各種影響因素進(jìn)行綜合分析，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)在線防冰方案（圖1）。

通常情況下SVG接觸網(wǎng)主要由DN供電系統(tǒng)與AT牽引供電系統(tǒng)作為主要供電系統(tǒng)進(jìn)行在線防冰。其中，DN供電系統(tǒng)又被稱之為“直供加回流線供電系統(tǒng)”，采用DN供電系統(tǒng)進(jìn)行供電，可在一定程度上降低相鄰?fù)ㄐ啪€路對(duì)接觸網(wǎng)線路產(chǎn)生的干擾。與此同時(shí)，該供電方法的實(shí)際應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)便，通過(guò)在與接觸網(wǎng)等高的位置增設(shè)一條不與回流線電流方向相一致的外側(cè)回流線，即可在保證供電接觸網(wǎng)正常運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)溫度的有效控制，起到防冰的作用。

而AT牽引供電系統(tǒng)的應(yīng)用則是指，將靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG1、SVG2、SVG3、SVG4）安裝在電氣化鐵路牽引變電所的兩相供電臂兩端，并通過(guò)布置一定的電壓互感器、濕度傳感器、風(fēng)速測(cè)量器等裝置形成環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制單元，其中靜止無(wú)功發(fā)生裝置的控制端需要與電壓互感器的輸出端以及環(huán)境監(jiān)測(cè)單元與控制單元進(jìn)行連接。因此，當(dāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)單元顯示溫度高于接觸網(wǎng)覆冰冰點(diǎn)時(shí)，該系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償工作，當(dāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)單元顯示溫度低于接觸網(wǎng)覆冰冰點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置將發(fā)出防冰指令，使系統(tǒng)進(jìn)入到接觸網(wǎng)防冰工作中，用以避免接觸網(wǎng)出現(xiàn)覆冰現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，接觸網(wǎng)覆冰問(wèn)題是潮濕地區(qū)、寒冷地區(qū)電氣化鐵路應(yīng)用的常見(jiàn)故障，對(duì)車(chē)輛運(yùn)行的穩(wěn)定與安全具有直接影響作用。因此，為實(shí)現(xiàn)電氣化鐵路作用的最大化發(fā)揮，通過(guò)實(shí)施有效的防冰方法進(jìn)行改善與處理已成為鐵路交通行業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文旨在通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理與防冰方法的研究，豐富相關(guān)理論研究體系，為促進(jìn)鐵路事業(yè)優(yōu)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭蕾，李群湛，高曉杰.電氣化鐵路接觸網(wǎng)在線防冰電流的決策及控制[J].鐵道學(xué)報(bào)，2015，37（10）：42-47.

[2] 郭蕾，高曉杰，李群湛.AT供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)在線防冰電流的決策與控制[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，49（6）：1045-1051.

[3] 趙慧鵬.基于接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理及其防冰方法研究[J].科技資訊，2014，12（13）：123-124.