1、论 电气化铁 道 接触网 设备 集中修 策略及探讨 阳泉北供电车间阳泉北网电运行工区 接触网工 技师 杨健民 摘 要 ： 电气化铁路中 ,接触网是向电力机车提供动力的关键设备 ,其可靠与否直接影响着整个铁路运输系统的安全与效率。由于接触网是露天架设 ,极易受环境、气候等自然因素的影响 ,而其负荷 (机车 )具有冲击性、不稳定性的特点 ,使接触网成为铁路牵引供电系统中主要的故障点。 接触网设备是由多种部件组成的系统 ,各类部件在使用寿命、损耗特点、疲劳 (老化 )特性、故障的影响程度等方面都存在着较大的差异。 接触网设备的故障种类 繁多 ,既有电气原因引发的故障、又有机械原因引发的故障、还有自然
2、灾害原因引发的故障。研究接触网设备的故障与维修特点、探索科学的接触网设备维修策略、在不断提高接触网设备可靠性的同时降低维修成本 ,对最大限度的提高铁路运能有着特殊的意义 ,也是本文所研究的方向。 多年来 ,我国对接触网设备一直采用以计划修为主的维修策略 ,即根据经验安排检修周期 ,利用维修天窗时间组织作业。这种维修策略与组织模式针对性差、效率低。近年来 ,各铁路局对电气化铁路的管理体制和设备维修模式进行了不同的改革尝试 ,取得了较好的成果和经验。在目前众多的维 修理论中 ,以可靠性为中心的维修 (RCM, Reliability Centered Maintenance)是被广泛接受的一种全新
3、的维修方法。 RCM 的基本目标是以最小的资源消耗保持设备的可靠性和安全性 ,能使维修项目具有很强的针对性 ,从而达到事半而功倍的效果。 本文分析了我国现行的接触网维修策略与组织模式 ,借鉴了其它行业及发达国家先进的维修理念 ,将 RCM 的理论运用于接触网设备的维修策略 ,以“故障树分析法”分析接触网设备的故障特点 ,总结了引起接触网故障的主要原因 ;通过对接触线、绝缘子等几种主要部件的寿命特征的分 析 ,设计了相应的维修策略数学模型 ;使用动态规划的方法对维修策略进行了优化。本文提出的以“项目制”集中修的维修组织方法 ,经多个铁路局的供电段近几 年的使用 ,取得了很好的效果。 【关键词】：
4、接触网 以可靠性为中心的维修 维修策略 动态规划 集中修 1.接触网及其检修方式 1.1 接触网 电力牵引所用电源，由铁路牵引变电所将国家电网输送来的 110kV 或 220kV 三相工频交流电变成 25 27.5kV 的单相工频交流电，通过沿线架设的接触网送给相邻两个供电臂内 60km 左右运行的电力机车或动车组。因此，如 将电气化铁路牵引供电系统比作人体供血系统的话，牵引变电所是牵引供电的 “ 心脏 ” ，接触网是牵引供电的 “ 血管 ” 。 架空式接触网主要由支柱、 承力索、接触线、定位装置、绝缘子和回流线、吸流变压器等组成， 接触网架设在露天，投入运营后没有后备。 极易受到气候变化、环
5、境污染等方面的影响；高速、重载列车受电弓沿接触线滑行取流过程中磨擦、撞击，接触网的技术状态极易变化。为保证接触网不间断地向电力机车或动车组供电，必须经常检修。 1.2 接触网检修方式 接触网人工检修方式有停电检修、间接 带电检修和直接带电检修三种： 1）停电检修。在列车运行图中每日 或每周 预留一定时间（单线铁路 90min、双线铁路 120min）用于停电检修接触网。 2）间接带电检修。利用列车运行间隙，借助绝缘工具（如绝缘杆）检测接触线高度；利用经过处理的水冲洗绝缘子等。 3）直接带电检修。利用绝缘梯车等电位带电作业，但在某些地段（隧道内、钢梁桥上）和某些检修项目（擦洗绝缘子）尚不能人工直
6、接带电作业。 综上所述，利用列车运行间隙直接或间接带电作业，虽然不影响正常的运输秩序。但是，列车对数多、运输繁忙的电气化铁路 ，尤其是高速 客运 专线或既有双线自动闭塞区段，同方向列车追踪运行间隔时间只有 6 8min，根本无法采用绝缘梯车人工等电位直接带电作业。因此，仍需在列车运行图中预留接触网停电检修的 “ 天窗 ” 时间。 1.3.制约其因素有哪些 接触网担负着把从牵引变电 所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。由于接触网是露天设置，没有 备用，线路上的负荷又是随着 电力机车的运行而沿接触线移动和变化的。因此接触网的质量和工作状态的良好 将直接影响着电气化铁道的运输能力，也是制约
7、普通铁路接触网运行的重要因素 .具体制约因素： 1.普速 接触网在恶劣的气候或环境条件下运行时，不能保证电力机车正常取流或 影响取流质量。 接触网是露天设备，大气温度、湿度、冰雪、大风、大雾、污染、雷电等各 类气候因素对接触网的作用十分明显，接触网的线索弛度、线索张力、悬挂弹性、 零部件的机械松紧度及空间位置、设备的绝缘强度、线索的载流能力、弓线间的 磨耗关系等都会 随气象条件的变化而变化 ,突然的恶劣气候变化还可能造成重大 行车事故。接触网的运营维护工作和接触网设计计算工作中绝大多数内容是与气象条件相关的。接触网必须沿路轨架设，路轨四周的各类建筑物、电力输电设施、 通信信号设施与接触网之间相
8、互影响，接触网的设计、施工、运营都须充分考虑 接触网与电力输电线之问的距离，接触网与轨道信号电路和附近通信线路之间的 干扰，接触网与受电弓及其他建筑物的限界等问题。将接触网要与其四周设备的 相互影响减少至最低程度，确保接触网与这些设施或设备之间的绝缘安全和电磁 安全。以上原因都会 严重影响电力机车正常取流或影响取流质量。 2.普速 铁路接触网不具有良好的电气与机械特性。 接触网是一电力输电线它具有电力输电线所具有的一切特性，它必须遵循 电力输电的一切规律和要求，但接触网又具有一般电力输电线所不具有的特殊 性，这种特殊性是弓网系统特殊性所决定的，弓网关系要求接触网必须具有稳定 的空间结构，稳定的
9、动静态特性、足够高的波动速度，因此，接触网除了应有好 的电气性能之外还必须具有良好的机械性能，而普通接触网难以满足这些要求。 3.普速 接触网的负荷特性较弱。 随着铁路运输能力的增加，普 速 接触网很难承担电力机车牵引负荷。负荷变 化使接触网经常承受较大冲击，因而也不能保证接触网正常运行，接触网必须具 备较强的过负荷能力。负荷不确定性对接触网的寿命和安全造成较大的负面影 响，也成为制约普通接触网的工作的一大关键问题。 4.普速 接触网设备及零件就其本身存在很多缺陷。 随 着电气化铁路列车运行速度的不断提高，线索的张力也在逐渐增大，普速 接触网设备及零件机械性能较差，而且其电气性能、温度性能、防
10、腐性能、抗振 性能都不能满足现实要求。就零部件整体而言，材质不具备强度高、韧性好、耐 腐蚀的特点；就 其性能而言，不具有重量轻、结构简单、耐振性好、可靠性高、 装卸方便等特点；从经济角度而论，造价较高，利用价值不大。 5.设备结构过于简单，不利于正常运营。 普速 接触网在外界温度变化时，由于接触线热胀冷缩的物理特性，其张力和 弛度变化很大，容易导致接触线弹性不均匀，不利于电力机车的取流运行。在事 故情况下，需要对较长的线路进行停电，也不便于抢修和迅速恢复送电。 高速铁路接触网的研究 1. 高速铁路的概念 高速铁路一般是指运行速度达到 200km/h 以上的铁路，是由适合于高速运行的基础设施、固
11、定设备 、移动设备、安全保障系统和运输组织方法有机结合起来的系统工程，是当代高新技术的综合集成。 截止 2010 年底，中国高铁营业里程达到 8358 公里，在建里程 1 7 万公里，无论是路网规模还是速度等级，都跃居世界第一。 到 2012 年，我国铁路营业里程将达到 11 万公里以上，其中新建高速铁路将达到 1.3 万公里。到 2020 年，我国铁路营业里程将达到 12 万公里以上，其中新建高速铁路将达到 1.6 万公里以上，铁路快速客运网将达到 5 万公里以上，连接所有省会城市和 50 万人口以上城市，覆盖全国 90以上人口，铁路维修市场广 阔。 4、如何做好我国高速铁路的维修工作 面对
12、大规模铁路建设成效显现、多条高速铁路相继投入运营的局面，我们必须创新维修理念，改革养修体制，建立健全高速铁路检养修管理新体系，才能检测好、养护好、维修好高速铁路。 4.1 首先必须明确高速铁路接触网 维修的主要特点 高速铁路接触网设备 养护维修 的主要特点是按设备的状态进行必要的适度维修，即“状态修”。以接触网设备运用状态为基础，通过监测手段来掌握接触网设备的工作状态，对照状态标准分析确定接触网设备是否处于正常状态，在接触网 设备状态临近失效控制线但尚未出现故障时，进行适当和必要的维修，做到既不失修也不过剩修，避免养护维修中的盲目性，使设备始终处于可靠受控状态。 4.2 不断提高接触网设备 的
13、检测水平 动态 检测 车 是获得接触网设备技术状态信息、掌握 设备变化规律、编制维修作业计划和分析设备病害的主要依据 之一 。近年来，随着计算机和检测技术的发展 ， 动态检测车为供电设备的“周期 修”提供了技术支持，其动态检测资料为接触网设备 的养护维修提供了科学的依据。 目前，轨道检查车广泛应用于日本、法国、德国等高速 铁路线路的检测，线路的检查以 综合 检测 车为主、以营业列车和人工巡视 为辅。检测的结果则是通过专用的网 络传输到有关部门，并建立相应的管理系统来处理检测的数据，指导设备 的维修工作。 我国的 接触网设备 检测依然是以人工检查为主，轨检车、车载添乘仪所测得的线路质量信息要经过
14、工区检查、车间汇总、报段整理后才能用于指导养护维修，时效性低、误差多，不能满足设备综合分析的需要。因此如何做到线路状 态信息检测工作的定性监测与定量检测相结合，加快信息传递是我 们 应该重点考虑的问题。 4.3 强化综合维修 高速铁路 的综合维修内容：采用综合检测列 车、 实现对 接触网 几何状态、 及受流状态 等的定期检测和临时检测，向路局调度指挥中心（综合维修系统）、维修部门发送信息，并作为制定维修计划和安排综合维修天窗的主要依据。 我国高速 铁路综合维修借鉴国外经验，结合中国高速铁路的具体情况，建立电气化供电 专业的综合维修体系。利用现代化的维修、检测手段进行“天窗”修。合理安排维修“天
15、窗”，采用先进的综合维修、检测手段，确保高速铁路安全、高效地运营。 4.4 提倡周期性对接触网设备的精细化的集中修 接触网集中修是指： 在对设备细致调查、全面分析的基础上，依照设备状态，集中人员、 材料、机具优势，对接触网设备进行集中检修、系统检查的新型维修模式。 区间接触网采用 集中修平推 检查分区 实例 1. 设备分区图示 2.作业组分工 D 区采用作业车、梯车组进行。 3.作业车、梯车组高空人员细化分工 D1 区： 以承力索至接触线之间中心为界（上图紫色线条），两线间中心至承力索为 D1 区。 D2 区： 以承力索至接触线之间中心为界（上图紫色线条），两线间D 区 D1 区 D2 区 中
16、心至接触线为 D1 区。 作业车组： 高 空人员 2 人、监护人兼任质检员 1 人。高空 1 负责 D1区的零部件检查及螺栓紧固力矩校核；高空 2 负责 D2 区零部件检查及螺栓紧固力矩校核；监护人负责工作记录和质量验收、作业平台操作。调整零部件或者更换受力部件，由本组人员共同完成。 梯车组： 高空人员 2 人、监护人兼任质检员和辅助 1 人、辅助人员 2人。高空 1 负责 D1 区的零部件检查及螺栓紧固力矩校核；高空 2 负责D2 区零部件检查及螺栓紧固力矩校核；监护人负责工作记录和质量验收。调整零部件或者更换受力部件，由本组人员共同完成。 4.平推检修作业内容 4.1 检查承力索 4.1.
17、1 检查承力索状态，是否状态良好。 4.1.2 检查承力索有无烧伤、断股（如下图）。 4.1.3 检查承力索的偏移程度及与其它线索有无相磨。 4.1.4 检查承力索接头是否松动 (如果有接头的话 )。 4.2 检查接触线 4.2.1 接触线线面不得扭面，偏磨 4.2.2 接触线无电弧烧伤痕迹（如下图）。 3.2.3 测量明显磨耗严重处的导线磨耗 4.3 检查吊弦 4.3.1检查各吊弦（索）的线夹是否紧固到位，线夹是否偏斜打弓；检查吊 弦回头是否有打弓的可能。 错误 4.3.2检查吊弦磨损是否超标；检查整体吊弦、吊索或辅助绳是否有断股的情况。 4.3.3 通过测量，确认相邻吊弦高差是否满足技术要
18、求。 4.3.4 通过测量，确认吊弦偏移量是否在技术要求的范围内。 4.3.5检查辅助绳和吊索是否保持一定的张力，两端的长度是否相等。 4.3.6 吊弦线夹螺栓： 1、检查接触线吊弦线夹的螺栓安装方向，直线地段螺母在田野侧。曲线地段螺母在低轨侧； 2、接触线吊弦线夹与接触线沟槽密贴入槽，接触线线面扭偏造成线夹偏斜不得大于 15 度。 4.4 检查中心锚结 4.4.1检查中心锚结绳有无断股，两侧张力、长度是否相等，是否有松弛情况，不符合要求时，进行调整或更换。 4.5 检查电联接 4.5.1 检查电联结线状态。主要检查项目有电联结线有无松股；检查电联结线伸缩圈有无松弛、变形；检查电联结线有无机械
19、损伤、断股或电 弧 烧 伤 断 股 。4.5.2 检查电联结线夹状态。主要检查项目有：检查电联结线夹的材质、规格是否与被连接线索相适应；检查电联结线夹与接触线、承力索、供电线之间的连接是否牢固，线夹内有无杂物；检查 接触线电联结线夹在直线处是否处于铅垂状态，在曲线处是否与接触线的倾斜度一致。 打开线夹检查 电连线连接处是否发热、线索是否断股、散股 检查电联结 是否按标准安装， 线索 的裕度是否足够 4.5.3 检查电联结线预留量。 4.5.4 外观检查是否过紧或过松； 4.5.5 检查电联结器各零部件螺栓紧固力矩是否符合要求： 4.5.6 电联结线夹螺栓扭矩 44N.m。 4.6 其他部件检查
20、 分段绝缘器、隔离开关、分相（涵盖关节式、器件式）、补偿装置、避雷器、线岔等参照接触网集中修作业指导书。 跨距平推常用螺栓力矩 序号 名称 螺栓规格 紧 固 力 矩 (N.M) 允许紧固力矩范围 (N.M) 1 承力 索吊弦线夹 M10 不锈钢 25 25 32 2 可调整体吊弦、整体吊弦装置 M10 不锈钢 25 25 32 3 接触线吊弦线夹 M10 不锈钢 25 4 电连接线夹 M10 不锈钢 25 5 接触线中心锚结线夹 M12 不锈钢 44 44 56 6 承力索中心锚接线夹 M12 不锈钢 44 44 56 7 铜接头线夹 M12 不锈钢 44 8 承力索接头线夹 锥套螺栓 80
21、9 接触线终锚线夹 锥套螺栓 80 10 承力索终锚线夹 锥套螺栓 80 通过上述的检修实例，我们可以看出检修 工作细化到了每一个细微的零件，犹如地毯式的推进， 实施接触网设备集中修，打破了原有的检修模式，改变了原有的生产组织管理方式，构建了新的生产机构，安全、质量、效率全面提升。通过 实行 接触网集中修设备故障明显减少。接触网设备故障年度总件数的变化趋势，设备责任故障 逐年大幅下降，充分显示了集中修在设备质量上的成效。 同时 集中修大幅提高了维修成本的使用效率，减少了维修成本支出， 延长了设备的运行周期， 集中修破解了供电段维修成本逐年压减的成本管理难题。 总之，接触网集中修是解决运输增长和
22、设备检修之间矛盾的一种可行模式。通过对 现有检修资源调整优化，改革生产机构，发挥管理人员、作业人员、材料机具的集中优势，强化了 作业 组织，“天窗”利用效率 以及综合效率得到有效的 提高 ，综合效率、设备 故障 明显减少 ,有效地减少了接触网维修对运输的干扰 ；通过优化配置，盘活了有限 的 人力资源 ，破解了接触网人员紧张、工休矛盾、工学矛盾等一系列难题。 参考文献 【 1】 于万聚 .接触网设计及检测原理 .西南交通大学出版社， 2010。 【 2】 中国电气化局集团有限公司 .电气化铁道接触往 .中国电力出版社 ,2012。 【 3】 于万聚 .高速电 气化铁路接触网 .西南交通大学出版社， 2010。 【 4】 侯应旗，柯志敏 .接触网工 .中国铁道出版社 .2011。 【 5】 于万聚 .接触网的检修及注意事项 .中国铁道出版社 2012 【 6】 郑松富，连义平，申红电气化铁路行车组织（第四版）中国铁道出版社， 2013
