铁路牵引供电系统的管理与维护研究

铁路牵引供电系统的管理与维护研究

马通

徐州地铁运营有限公司 江苏徐州 221000

摘要：铁路牵引供电系统是现代铁路运输不可或缺的关键部分，其稳定运行直接关系到列车的正常牵引和运行安全。随着社会经济的不断发展和交通运输需求的增加，铁路牵引供电系统的管理与维护显得尤为重要。良好的供电系统管理不仅关系到铁路运输的高效性和可靠性，也涉及到广大乘客的出行体验和铁路系统的可持续发展。本文将对铁路牵引供电系统的管理与维护展开研究，着眼于系统的可靠性、安全性和高效性，旨在为铁路管理者、工程师和相关从业人员提供有益的理论支持和实际指导，以确保牵引供电系统的稳定运行，为铁路运输提供更安全、便捷、高效的服务。

关键词：铁路；牵引供电系统；管理；维护

引言

随着铁路技术的不断进步和铁路网络的不断扩张，牵引供电系统的管理与维护面临着日益复杂的挑战。供电系统的高效运行不仅需要科学合理的规划和设计，还需要精心的管理和维护。在这一背景下，深入研究铁路牵引供电系统的管理与维护问题，不仅有助于总结经验、发现问题，更有助于推动相关技术的创新和提升。

1铁路牵引供电系统概述

铁路牵引供电系统是铁路运行的核心系统，系统主要由变电站、接触网、配电室、牵引变流器、牵引电机、牵引车辆等多个部分组成。变电站负责将电力系统的交流电能转换为牵引系统所需要的直流电能，接触网负责将直流电能传输到牵引车辆上，配电室负责对牵引供电系统进行配电和控制。牵引变流器是将接触网上的直流电转换为可控的三相交流电的装置，牵引电机则将牵引变流器输出的电能转化为机械能，驱动牵引车辆行驶。牵引供电系统的工作原理是将变电站提供的交流电能，经过牵引变流器转换为可控的三相交流电，再通过接触网传输到牵引车辆上，最终通过牵引电机将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。牵引供电系统是铁路的核心技术之一，其性能的稳定性、可靠性和高效性直接影响铁路系统的运行效率和运行安全。根据不同的供电方式，铁路牵引供电系统可分为第三轨供电系统、架空接触网供电系统和有轨电车供电系统三种。其中，第三轨供电系统是将电能通过地下的第三轨传输到牵引车辆上，是一种较为传统的供电方式，使用较为广泛；架空接触网供电系统则是通过架设在铁路上空的接触网，将电能传输到车辆上，是一种较为现代化的供电方式；有轨电车供电系统是一种以车体为传导载体，通过接地回路来完成牵引供电的方式，其优点在于结构简单，成本较低。铁路牵引供电系统的特点主要有两个方面，一方面是对电力质量的要求较高，包括电压、电流、频率等多个参数需要保持稳定和精确，以保障车辆的安全运行；另一方面是对供电可靠性的要求较高，牵引供电系统需要保证在各种情况下都能正常供电，避免出现断电或者过载等情况，保证铁路系统的运行安全。

2铁路牵引供电系统的管理与维护

2.1选择适当的信号电流频率

在电气化铁路区段，存在各种类型机车牵引电流工频及谐波干扰、牵引供电及回流形成的工频干扰，这些干扰信号的频率分布于不同频段，其量值也不尽相同。为确保轨道电路信息传递的可靠性，需要选择合适的信号电流频率，以减少上述干扰对信号设备的影响。牵引供电系统采用的牵引电流频率为50Hz，由于牵引电流和轨道电路在同一介质进行传输，为避免信号干扰，两条频率相似的信息容易产生谐波干扰，进而导致信号失真，轨道电路信号的频率应高于50Hz或低于50Hz。目前，25Hz相敏轨道电路在我国电气化铁路区段已被广泛采用，其通过采用以下防护措施，获得良好的抗干扰能力：（1）采用二元二位继电器或微电子接收器，其具有可靠的相位选择性和频率选择性，能够针对其他不同频率电流的干扰进行有效防护；（2）通过采取提高继电器返还系数、降低轨道电路匹配变压器变压比、减小分频器输出电压值的波动等措施，使轨道电路的极限长度逐步延伸至1500m；(3)轨道电路中增设适配器，减少脉冲干扰，有效提高轨道电路的稳定性。另外，在高速铁路和普速铁路自动闭塞区段，广泛采用ZPW-2000系列移频轨道电路设备，采用1700、2000、2300、2600Hz高频载频传递轨道电路信号，其具有更精准的频率选择功能，抗干扰能力良好。

2.2继电保护

电气化铁路的牵引供电系统涉及到变压器保护和牵引网保护技术两个方面。变压器在电气化铁路中是承担能量转换任务的核心设备，其稳定运行直接关系到整个供电系统的可靠性。为了确保变压器能够在各种工作条件下安全运行，需要在其周围设置高效可靠的继电保护系统，这种保护系统应当具备高度的灵敏性，能够及时察觉到任何潜在的故障或异常情况，从而迅速采取相应的保护措施，防止事故的发生。对于电气化铁路的牵引供电系统而言，除了变压器的保护外，还需要关注牵引网的保护技术，这涉及到对供电网的各种故障进行准确识别和快速隔离的能力。 牵引网的保护系统应当能够有效应对各种电流过载、短路等问题，以确保整个系统的稳定运行。在电气化铁路牵引供电系统中，变压器保护和牵引网保护技术的不断创新和提升都是至关重要的，有助于提高供电系统的可靠性，保障高速铁路的安全、高效、稳定运行。在变压器的日常运行阶段，通过MM服务，多个监测IED和控制IED被整合在一起，综合系统能够监测各种数据，并将其与期望的结果进行比对。通过这种方式，实现了对牵引供电系统中变压器故障的全面性诊断。为了实现高效的通信，系统采用IEC 61850标准，并与同站控层服务器进行通讯。这使得监测到的数据和相应的诊断结果能够实时上报，从而及时采取必要的措施来确保变压器及整个供电系统的稳定性和可靠性。智能化的变压器系统不仅提高了故障检测的准确性，而且通过实时通信，使运维人员能够及时响应并采取适当的措施，体现了在电气化铁路系统中采用先进技术的重要性，以提高设备性能和系统可靠性。

2.3建立数字化“运维班组”

通过引入人工智能、大数据分析、物联网等技术，在局级智能供电运维系统即可实现对所辖区域全设备和系统的自动监测、故障诊断和维护。（1）人工智能（AI）：通过机器学习、深度学习等技术，可以对牵引供电设备的运行数据进行分析、预测，实现设备故障诊断和预防维护。应用人工智能技术还可以实现对设备的自动控制和优化，提高设备运行效率及可靠性。（2）大数据分析：大数据分析技术可以对牵引供电设备的运行数据进行实时采集和分析，发现设备异常和潜在问题。通过对大量数据的处理和分析，可以提取设备特征、规律，预测设备故障和异常，并提供相应处理建议。（3）物联网（IoT）：物联网技术可以实现设备的互联互通，实时采集设备的运行数据和状态信息。通过物联网技术，可以实现对设备的远程监控，减少人为操作需求，提高运维效率和安全性；利用物联网还可以实现设备之间的协同工作，提高设备整体性能和可靠性，如牵引供电一次设备的一键顺控、辅助监控系统的智能协同等应用。根据设备运行状态和维护计划，自动安排巡检、维护任务，并由段级人员执行，提高运维效率和设备可靠性。通过建立数字化运维班组，可以减少人为操作需求，降低运维成本和风险，提高设备和系统的安全性、可靠性，达到减能增效目的。

结束语

电气化铁路智能牵引供电系统作为铁路智能化系统的重要组成部分，其质量直接影响着列车运行的安全性与稳定性。通过在设备中引入智能传感器、数据分析和远程监控等技术，系统可以更智能地感知和响应运行状态，有助于提前发现潜在问题，减少系统故障的可能性，通过定期维护，可以快速发现设备中的潜在干扰因素，并及时采取措施进行修复，采用集约化的维修方式，可以提高效率，确保系统运行更加安全可靠。

参考文献：

[1] 黄旗,要磊,杜向东.电气化铁路牵引供电系统智能化绝缘工具摇测装置的研制[J].科技与创新,2022(20):65-67