接触网覆冰机理与在线防冰方法的分析

摘 要：我国交通运输事业的高速发展，促进了电气化铁路项目的开发与应用。基于电气化铁路项目建设与发展，电气化铁路在我国众多地区得到广泛应用，进一步促进了我国交通运输事业的发展。接触网作为电气化铁路牵引体系中不可或缺的存在，在电气化铁路运行过程中，其覆冰危害愈发明显。在当今高度重视交通运输安全与稳定的基础上，关于接触网防冰的研究得到人们越来越多的关注。本文通过分析接触网覆冰机理及其危害，对接触网的防冰方法进行研究，以期有效降低接触网覆冰概率，提升电气化铁路运行品质与安全性能。

关键词：接触网覆冰机理 在线防冰 电气化铁路

中图分类号：TM752 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0061-02

在电气化铁路项目运行过程中，受自然环境的影响，包括气候特征、地形特征等，易出现运行故障。而接触网覆冰则是西部地区电气化铁路存在的较为常见的问题。因此，为保证铁路车辆运行的稳定与安全，降低接触网覆冰影响，认知接触网覆冰机理与危害，并采用行之有效措施进行改进具有重要现实意义，值得我们进讨论与研究。

1 接触网覆冰机理及其存在的危害

资料分析与实践调查显示：接触网覆冰现象的产生与其所在地区的气候条件（包括温度、风速、空气液态水含量等）存在密切关联性[1]。即，当接触网所在地区温度达到零下摄氏度，空气中所蕴含的液态水将出现凝固现象，并附着在接触网线路表面，从而出现接触网覆冰现象。由此可知，接触网覆冰在一定程度上属于物理问题，涉及流体力学与人力学相关知识。即，接触网在风的作用下实现对空气中液态水的捕捉，并基于稳定作用的影响，实现液态水热量的释放，将液态水转换为固态冰。通常情况下，接触网覆冰的密度、厚度指标与接触网覆冰热平衡、表面捕获水平等存在一定影响。因此，在温度较低或昼夜温差较大的地区，极易发生接触网覆冰问题。

通常情况下，湿雪、雨凇、混合淞、粒状雾凇等是较为常见的几种接触网覆冰形态。实践证明，由于雨凇的依附性较强，往往覆冰时间相对较长且不容易脱落。因此，在接触网中雨凇覆冰的危害性要高于其他几种类型覆冰危害性[2]。同时，接触网覆冰将在一定程度上降低车辆运输的安全性与稳定性。例如，在寒冷地区的大风天气下，在风的作用下接触网络线路以及相关设备的负荷量将大幅度提升，从而对导线以及支撑设备产生不利影响。与此同时，接触网覆冰对导线绝缘子表面产生侵蚀，引发线路短路出现接触网跳闸断电问题，从而对车辆的安全运行产生不利影响。此外，接触网覆冰会在一定程度上提升输电线路密，而输电线路密度的提升会影响接触线的波动传播速度，进而对接触网弓网收流产生不利影响。

2 接觸网在线防冰的方法

2.1 接触网在线防冰方法应用的准则

关于接触网防冰的方法有许多，如加热防冰、防冰剂涂抹、在线防冰等。其中在线防冰是近年来兴起的一种全新的防冰方式。实践证明，在线防冰技术的应用对接触网覆冰问题的改善与处理具有较好效果，可在一定程度上进行推广。为保证在线防冰作用的充分发挥，提升其实用性。需保证在线防冰技术应用对以下几种要求的满足：第一，实现对电压的有效控制，保证接触网各阶段电压等级的统一与确定；第二，实现对电流的有效控制，将电流控制在接触网结冰范围电流外；第三，注重经济性原则的严格遵守，保证在实施在线防冰时，接触网各部分线路对电能的损耗在可控范围内；其四，保证在进行在线防冰操作时，不会对电气化铁路列车运行质量与安全产生消极影响[3]。

2.2 基于SVG接触网的在线防冰方法

基于上述要求，可采用SVG（Scalable Vector Graphics，静止无功发生器）电气化铁路接触网防冰技术进行实践操作。实践研究发现，接触网的临界防冰电流（接触网不发生覆冰现象时的最小电流），除了与环境温度、风量与风速存在密切关联性，同时与太阳辐射量等其他因素应存在一定的相关性。因此，在应应用SVG接触网在线防冰技术时，应对各种影响因素进行综合分析，并在此基础上设计在线防冰方案（图1）。

通常情况下SVG接触网主要由DN供电系统与AT牵引供电系统作为主要供电系统进行在线防冰。其中，DN供电系统又被称之为“直供加回流线供电系统”，采用DN供电系统进行供电，可在一定程度上降低相邻通信线路对接触网线路产生的干扰。与此同时，该供电方法的实际应用相对简便，通过在与接触网等高的位置增设一条不与回流线电流方向相一致的外侧回流线，即可在保证供电接触网正常运行的同时，实现接触网温度的有效控制，起到防冰的作用。

而AT牵引供电系统的应用则是指，将静止无功发生器（SVG1、SVG2、SVG3、SVG4）安装在电气化铁路牵引变电所的两相供电臂两端，并通过布置一定的电压互感器、湿度传感器、风速测量器等装置形成环境监测与控制单元，其中静止无功发生装置的控制端需要与电压互感器的输出端以及环境监测单元与控制单元进行连接。因此，当环境监测单元显示温度高于接触网覆冰冰点时，该系统进行无功补偿工作，当环境监测单元显示温度低于接触网覆冰冰点时，系统远动装置将发出防冰指令，使系统进入到接触网防冰工作中，用以避免接触网出现覆冰现象。

3 结语

总而言之，接触网覆冰问题是潮湿地区、寒冷地区电气化铁路应用的常见故障，对车辆运行的稳定与安全具有直接影响作用。因此，为实现电气化铁路作用的最大化发挥，通过实施有效的防冰方法进行改善与处理已成为铁路交通行业现代化建设与发展的必然趋势。本文旨在通过对接触网覆冰机理与防冰方法的研究，丰富相关理论研究体系，为促进铁路事业优化发展奠定基础。

参考文献

[1]郭蕾，李群湛，高晓杰.电气化铁路接触网在线防冰电流的决策及控制[J].铁道学报，2015，37（10）：42-47.

[2]郭蕾，高晓杰，李群湛.AT供电系统接触网在线防冰电流的决策与控制[J].西南交通大学学报，2014，49（6）：1045-1051.

[3]赵慧鹏.基于接触网覆冰机理及其防冰方法研究[J].科技资讯，2014，12（13）：123-124.

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