高速动车组牵引供电系统故障处理与分析

高速动车组牵引供电系统故障处理与分析

韩东宁 罗昭强 陈政良

中车 长春轨道客 车股份有限公司，吉林长春 130062

摘要：经济的快速发展，有效的推动了铁路运输事业的发展，我国铁路开始向高速化的方向发展，目前高速铁路的建设，更是加快了我国铁路发展的进程。文章针对我国高速铁路牵引供电系统的常见故障进行了分析，并对故障的处理办法进行了具体的阐述，这对于我国高速铁路牵引供电系统的运行和维护工作将起到积极的作用。

关键词：高速铁路；牵引供电；常见故障；处理分析

1、前言

随着我国铁路的快速发展，目前我国高铁进入了快速建设阶段。高铁在我国已经过了十几年的发展，目前在经济高度发达地区，高速铁路都已开通，为铁路运输注入了新的活力。目前我国高铁技术在不断的发展及完善过程中，已基本成熟，高铁的供电系统能够处于良好的运行状况，确保了运输的正常秩序。我国高铁使用的是牵引供电系统，在高铁运营过程中供电系统会存在着一些常见的故障，对这些故障的快速处理，则是保证我国高速铁路正常运行的关键。

2、牵引供电系统主要故障原因与分析

2.1、主要故障原因

在铁路电气化和电力供电全行业各环节，在故障率最高的几个工作环节中，首先与高铁设备的施工、运用维护的工艺和日常管理有关，如设备状态异常时的工艺处理、施工管理、材质问题；其次与弓网关系的匹配有关，受电弓、轨道线路的接口管理及和运输外部环境有关的异物侵入等接口管理；第三是与雷击、鸟害等多因素有关，是需要进一步研究解决的综合性难题。发生的故障从专业类别分，无法采用备用措施的接触网故障占到故障总数的80%，是牵引供电各专业中的主要故障所在。

2.2、故障原因分析

高铁牵引供电系统各类性质故障中，又以设备类故障居多（占63%）。从专业角度进一步分析细化各设备的故障特点及其影响。除了原因复杂或不明因素外，影响最大的是“其他线断伤”因素，实际是附加导线尤其是AT正馈线短线故障引起的，属不正常现象，完全可以人为杜绝，解决了附加导线故障后可不再设置AT正馈线隔离切除开关。第二是“接触网和承力索断伤”，原因和电气化供电的电分相有关，往往与由机车误操作带电闯分相或列控信号故障失灵引起塌网的故障有关。作为牵引网专业，电气的锚断关节式分相结构解决了受电弓高速通过的技术难题，但空气问隙隔离出来的无电区带来的固有特点无法适应列车带电闯分相的燃弧危险。第三是“弓网故障”，大多和列车受电弓的不良状态有关，也和接触网系统设计时采用的腕臂结构、悬挂张力系统与受电弓固有振动频率的匹配不当有关，大多数为可以改善或避免的故障。

3、牵引供电系统主要故障解决方式

3.1、加强电气化施工、运营维护工艺的标准化建设和管理

在建设管理过程中严格执行高铁牵引供电系统研发过程中己解决和优化的设计技术方案，并有针对性地通过培训、标准化工艺管理等措施，正确应用高铁接触网铝合金、铜合金等新材料的施工和运营维护新工艺，可在工作环节大大减少“其他线断伤”、“支持和定位装置”、“电缆”引起的故障。通过优化工点的安装设计，针对“弓网”故障高发地段（如道岔区、隧道口、曲线变坡点等），进一步提高接触网自身的生存能力和安全裕度，有效减少弓网故障。

3.2、常见弓网故障及故障处理及应对办法

随着速度的提高，高速接触网的动态变化显著增大，受电弓与接触网之间会出现离线现象，受电弓会因为磨损等产生划痕甚至损坏。常见弓网故障都是受电弓和接触网关系不良引起，主要有：1）脱弓、打弓、钻弓、抬弓；2）机车自动降弓；3，拉弧。消除弓网故障主要是做好接触网全面检查工作，杜绝因失修造成接触网参数变化，具体做法：

1）加强对接触网设备的监测、检测、检修。对重点设备做好数据记录及分析，各部螺栓的紧固达到要求力矩；

2）严格按温度曲线安装、调整接触网设备，保证补偿装置、支持装置、定位器、开关引线、电连接线在温度变化时不致影响受电弓取流或参数发生较大变化；

3）加强外部环境的监管。做好线路添乘及巡视，对上跨桥、上跨线、附近广告牌、塑料布、节庆气球等及时发现及时处理，防止落到接触网上造成弓网故障；

 4）对下发的动检数据应足够重视，仔细检查认真复测。

3.3、正确预判故障，加强相关技术的研究与应用

提前正确预判故障发生的危险性和安全状态，继续加强接口联控管理和事故预案设计，加快自动电分相装置等新技术的研究与应用。由受电弓带电闯电分相引起燃弧、塌网导致的“接触网和承力索断伤”故障，或由外部环境污染引起却表现为接触网的“绝缘故障”，可通过强化接口管理予以控制。通过推广应用系统的安全评估方法，可识别风险，避免遗漏或

忽视潜在的危险，有助于安全的生产管理，正确全面地认识当前的安全状态，有针对性地采取措施。实践证明，针对接触网系统的特点，在动车组具备良好的加速和惰性性能条件下，重点做好接触网事故预案的设计、演练和后备防护，可有效降低事故危害或负面的事故影响等级。

4、优化高铁接触网技术方案的建议

提升高铁牵引供电系统安全性的关键在于接触网。应用RAMS理论，优化高铁接触网技术方案，是进一步完善我国高铁牵引供电技术体系、提高牵引供电系统安全可靠性的主要任务。

4.1、350km/h牵引供电接触网

在无辞轨道区段，应严格控制施工预配工艺，坚持采用铝合金腕臂方案，优化导线张力，如适当降低接触线30kN的张力并提高承力索张力。为降低工程建设造价，可适当增大跨距。对于有辞轨道区段，应保持现有的较/h跨距，以适应拨道和顺坡的变化带来的技术性能影响，优化导线张力；也可采用钢腕臂连接件系列。为了允许后期运营阶段中调整导高和腕臂，并保证一体化预配工艺的精确实施，在工期有限的条件下保证施工质量的现实需要（对350km/h技术性能十分重要且技术裕量较/h），应研究铝合金腕臂配用钢材质连接件的技术。

4.2、250km/h牵引供电接触网

在有砟轨道居多的250km/h区段，为适应双弓和线路工务拨道或顺坡的现实条件，推广弹链替代简链，可拥有更好的技术性能，且有更大的技术裕度。通过合武高铁弹链和温福铁路简链的真实性能对比，可以得出如下结论：二者造价相当，而且采用02系列标准的误差较大的弹链可以完全满足250km/h双弓运行的质量要求，并适应无维修或少维修的需要，而简链想达到250km/h双弓运行则需极高的误差精度控制，这在有辞轨道区段几乎难以实现。对少量近期按250km/h运营的无辞轨道区段，应作为350km/h需求对待，采用03系列标准，预留远期发展需要。

5、结语

实践证明，随着我国铁路建设的蓬勃发展，大量高速铁路相继开通运营，而新设备、新技术的运用又不可避免带来一些新的问题，本文通过对牵引供电设备从设计、施工、运行中产生的几类典型故障进行分析，指出减少和预防故障及应对措施，增强对牵引供电设备故障本质的认识，提高技术和和管理水平，提升牵引供电设备运行品质和安全可靠性，为铁路运输事业的科学发展、和谐发展提供有力的保证。

参考文献

1. 李道德,刘长利,张韬.高速铁路牵引供电故障对动车组运行影响及应急处置研究[J].铁道运输与经济,2021,43(11):7.

2. 易铁航,任晶,严兵.某型高速动车组牵引变流器冷却系统用电机故障分析及改进建议[J].铁道机车与动车,2021(11):3.