接触网可靠性及铁路改扩建施工技术的研究

摘 要：铁路是当今世界铁路发展的潮流，随着经济技术的发展和交通运输的激烈竞争，铁路以其独特的优点被许多国家作为大力研制和重点发展的目标。本文分析了铁路改扩建接触网建设需要达到的使用要求，并对施工模式和施工后期的养护进行了探究。

关键词：铁路改扩建；接触网；施工技术

引言

随着我国科学技术力量的提高，我国拥有绝对自主知识产权的铁路技术已经取得举世瞩目的成就。当前铁路在我国正在广泛修建，但是部分铁路线路由于走向问题在站场设置方面距原有城市中心区域较远而达不到运输最佳效果，为此，许多地方对原有铁路进行改造，尤其是接触网改造使原有线路能满足动车、高铁列车和城铁列车的运行，保证电力机车能进入原有车站进行旅客输送，方便旅客的同时提高经济效益。接触网作为供电系统与列车沟通的直接参与者，在列车的正常运行中具有不可替代的作用。接触网是独立的供电线路，无备用，接触网一旦出现故障或者损坏将导致整个铁路线路无法正常运行。因此对铁路改扩建工程中接触网的施工技術进行深入研究，确保接触网施工技术科学有效保证整个施工质量，既能促进铁路更好的服务群众，也能为铁路相关企业带来更高的利益。

一、接触网可靠性研究

1、接触网概况

接触网是电气化铁路的关键部分，是整个电气化铁路的核心之一。接触网是设在铁路沿线的高空中为电力机车提供电力，呈之字形的特殊供电线路。在不同的国家、不同的地区有不同的名称，在中国香港或者台湾地区通常称作高架电缆。接触网有不同的供电方式，不同的施工程序，而且接触网的供电要确保长期稳定供应电力，无论是在刮风下雨还是冰雹雨雪的情况下都要保持供电状态良好，所以这样对接触网的施工要求就比较高而且要严谨，以确保其可靠性和供电平稳。接触网主要由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础这五部分构成。

在这里解释一下，接触悬挂是由接触线、承力索、吊弦以及连接零件构成。支持装置就是作为支点承受力量。而定位装置主要用途在于固定接触线，保证“之”字型在使用过程中始终不脱离受电弓，并且能够将水平负荷传给支撑点也就是支柱。最后是支柱与基础，主要是用来承受接触网系统的全部荷载。在我国多用钢筋混凝土作为支柱的主要材料。无论哪个建筑，基础都是十分重要的，打好基础才会有平稳的上层建筑，所以在支柱基础实施过程中，需要严谨的按照安装规范的操作流程操作，切不可偷工减料而酿成大错。

2、接触网施工技术的严谨性

接触网具有良好的使用性能和优点，为铁路运营提供了便利条件。电气化铁路不仅能够降低运营成本，而且合理有效的综合利用能源，符合国家的可持续发展战略。但接触网是露天设施，设置在铁路沿线，一旦出现问题没有替代的设备可用，由此也可以发现，对于接触网的施工技术管理必须相当的严格，精益求精。根据实际使用情况的调查发现，接触网一旦发生故障不仅仅是设备自身维修难度大，对铁路部门正常运营将造成十分严重的后果。接触网故障有很多种原因，如弓网故障、电气连接故障、主导电回路故障等。所以，接触网施工技术必须是十分严谨的。

3、接触网可靠性的研究意义

接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上方架设的、将变电所的电力向电力机车供电的输电线。接触网是电气化铁路的一个重要组成部分。接触网结构复杂，具有大跨度、高柔性、线长点多、几何非线性等特点，而且在受电弓和复杂的自然界负载作用下，极易受环境因素的影响。接触网绝大部分裸露于自然环境中且无备用，一旦出现故障将会导致列车停止行驶。因此接触网是铁路系统中的一个薄弱环节，接触网可靠性高低已经成为影响铁路运输安全的主要设备故障之一，也是充分发挥铁路电气化优越性的制约因素。

4、我国接触网可靠性现状及存在的问题

4.1我国接触网可靠性现状

根据统计：2003年接触网系统发生故障达340件，累计停电时间为31148分钟，故障平均停电时间为91.61分钟，占全部牵引供电系统故障的91%；2004年接触网系统发生故障达274件，累计停电时间为25160分钟，故障平均停电时间为91.82分钟，占全部牵引供电系统故障的95%。由此可见，接触网系统故障占全部牵引供电系统故障比例非常大，因此为了保障牵引供电系统的正常使用和列车安全运行，研究接触网可靠性是极其有意义的。

4.2我国接触网可靠性与国外差距较大

目前，我国电气化铁路接触网最高的固有可靠度水平可达0.9992，实际可用度最高可达0.94。而较为先进的电气化铁路国家近十年新开通的高速铁路，如德国高速铁路和法国TGV的弓网故障率约为2-3次/百条公里.年，约相当于可用度指标0.95-0：98，可靠性总体水平高于我国。由此可见目前我国电气化铁路接触网可靠度水平落后于西方国家，所以有必要对接触网可靠度进行系统全面的研究，进而提高我国接触网的可靠性，保证列车安全运行。

4.3完善的接触网可靠性理论体系尚未建立

日本、法国、德国等电气化铁路先进国家极其重视接触网可靠性理论体系的研究，对接触网可靠性提出了较明确的标准和指标要求，如欧洲有标准50126《RailwayApplications-TheSpecificationanddemonstrationofReliability，Availability，Maintainability，andSafety（RAMS）》。而我国尚未建立完善接触网可靠性理论体系，目前也没有接触网可靠性相关的行业准则和标准，对接触网也无明确的可靠性、可用性、维修性等相关要求。

二、铁路改扩建接触网建设需要达到的使用要求

接触网的特殊性决定了接触网建设的质量需要达到相应的使用要求才能保证列车的正常运行，促进整个铁路的更好更快发展，为人民的生活和生产做出更多的贡献。接触网的使用要求主要表现在以下几点：

1、接触网的结构应有足够的弹性和稳定性

在铁路接触网的实际使用中，一方面是我国特殊的地理位置决定了我国铁路线路不可能永远处在同一稳定的季节气候中，因此电气化铁路接触网在结构上必须能应对恶劣的天气以及由于季节改变引起的温度变化；另一方面是我国现有铁路线上运行的列车车型不一样、车速不一，因此接触网的结构还应满足机车不同速度运行的要求尤其是列车运行的要求。结构的弹性和稳定性决定了接触网应对外力冲击时保持原有结构的能力和结构形状的维持能力，接触网的结构如果拥有足够的弹性和稳定性即可有效应对天气改变以及不同速度列车的运行时保证铁路线的正常运行。

2、接触网的各部分应有足够的抗腐蚀能力和耐磨能力

接触网是由许多零部件组成，在接触网投入运行后任何部件都不能出现问题，一旦某一零件或者配套设备出现故障均会导致整个接触网的故障。我国铁路线由于长期暴露在大气中会受到自然条件的影响尤其是组成接触网的金属部件。万里长堤溃于蚁穴，接触网的任何部件都有可能给整个电气化铁路接触网带来严重的灾害，加之接触网的施工是一个复杂工程，万一零部件出现腐蚀或磨损，更换工作是相当复杂的，因此相关的零部件和设备尤其是那些金属部分，必须拥有足够的抗腐蚀能力和耐磨能力，须保证整个接触网的使用时间尽可能久。

3、接触网对地应有较好的绝缘性

电气化铁路接触网架设在铁轨上方，如果电气化铁路接触网的绝缘性能不良，不仅会导致接触网不能正常工作而且会将电传输到地上和铁轨上会对地面的车辆和列车上的人员造成严重的安全威胁，因此电气化铁路接触网施工中一定要保证接触网的对地绝缘性能良好并做到安全可靠。

4、接触网材料选择要科学

在铁路接触网施工中不仅要考虑材料的质量还要考虑成本。在材料选择上宜科学合理且尽量少使用钢材和有色金属材料，采用现代新型高分子材料不仅能保证接触网建设的质量还能降低整个接触网的载荷促进接触网能更长久使用，最大限度的降低列车运行的使用成本。

三、电气化铁路改扩建接触网施工模式的选择

1、施工模式的选择

悬挂类型是铁路接触网设计和施工的最基本参数。铁路接触网对悬挂类型的要求是能够提供良好的受流质量、寿命长、少维修、故障率低，同时应该有较高的性能价格比。目前国外铁路接触网大体有三种悬挂类型：以日本为代表的复链型悬挂、以德国为代表的弹性链型悬挂和以法国为代表的简单链型悬挂。

2、施工模式主要参数选择

2.1接触网结构高度。最短吊弦一般为500-600mm，困难地段宜取250-400mm。由此，结构高度不宜小于1.4m，特殊区段可采用1.1m。

2.2接触线高度。接触线高度应尽可能低。较低的接触线高度有利于改善受电弓的特性参数，减少隧道及跨线建筑物的净空高度，减小支柱容量和工程量，降低造价。接触线高度应满足中速跨线车辆的建筑限界及受电弓的工作范围。由于跨线车辆限界仍采用4800mm，综合考虑其他因素，接触线高度以5300-5500mm为佳。

2.3跨距。根据计算机仿真结果和国外情况，接触网的标准跨距为60mm，最小跨距不小于50mm。

2.4锚段长度。锚段长度主要考虑：接触线张力的增量不宜超过10%，补偿应灵活；定位器偏移应在允许范围内；在温度变化范围内，导线高度变化应在允许范围内。根据计算机仿真结果和国外情况，锚段长度不宜大于1200-1400m。

2.5锚段关节型式。根据计算机仿真结果和国外情况，非绝缘关节宜采用3-4跨式，绝缘关节宜采用4-5跨式，目前在实际工程中多采用奇数跨。

3、主要线材选型

3.1接触线线材。接触线性能是制约受流质量的关键，接触线的张力和波动传播速度对受流质量有着重要的影响，从受流角度来看，接触线必须使用线密度较小、抗拉强度较高的线材。同时还要求提高接触线的平直度、耐高温性能和耐磨性能。

3.2电气化铁路接触网的支持装置应具备以下基本条件：由于电气化铁路接触网具有一定的危险性，其维护和维修工作具有一定的难度和技术性，所以这就要求接触网的支持设备应该尽可能无维修或少维修；便于机械化施工，便于安装和调整；可以满足铁路接触网的精度要求。这样就可以保障电气化铁路接触网的质量，从而達到铁路正常安全行驶的目的；容量大；电气化铁路接触网是铁路得以正常运行的供电渠道以及安全保证，所以为了确保铁路能够正常运行就必须选择容量大的材料，这样才能储蓄巨大的电压；高可靠性和稳定性；铁路是人们出行的交通工具之一，由于其速度快和舒适的优点也越来越被大众所接受，所以就必须保证铁路接触网的支持设备具有可靠稳定的特点才能为铁路的安全运行提供保证。接触网结构构成如图所示：

四、铁路改扩建接触网施工后期的维护

对于新建的铁路而言，其后期的维护工作也是同样的至关重要的，是铁路接触网施工模式的最后一步，也是最为长久的一个步骤。在铁路接触网的使用过程之中，由于接触网的材质是一种柔性的材质，会随着时间的推移以及使用次数的增加和一些自然因素的影响而使得接触网的张力变大，接触网的材质线变长，从而为铁路的正常运行以及安全运行埋下了隐患，尤其是在雷雨天气就会使得灾难的发生率增倍。铁路客运专线接触网施工图：

所以，对于铁路接触网的施工后期维护工作也是非常的重要的。他需要一些专业的施工技术人员在高空进行工作，不仅仅需要技术还需要一个良好心理素质，当然，他们在进行铁路接触网的维护与维修工作的时候还需要做好安全防范措施，在完成检查施工工作的同时还要保证自身的人身安全问题。

五、铁路改扩建接触网施工应注意事项

1、对既有线影响的施工，必须首先探明施工范围的通讯、水电、信号等管线及其他设施情况，并与设备管理单位共同确定防护范围。

2、施工前，施工方案和防护措施必须经运营单位批准，且双方签订安全协议。

3、施工中要严格按运营单位批准的施工范围及施工内容进行施工。严禁黑施工。

4、在影响既有线范围内施工时，施工人员戴白色或黄色安全帽，在轨道上作业时必须穿黄色防护服背心。施工人员严禁在既有线范围内戴红色安全帽，穿红色衣服。

5、严禁施工机具、材料以及临时设施侵入界限（正线直线段距线路中心2.44米，正线曲线为2.9米）严禁施工人员上、下班时在线路及轨道上行走、横跨既有线或坐、卧轨道上休息。

6、对受地形影响限制，驻地与工地间跨越桥梁必须走既有线时，要求走人行通道（人行步板），严禁在线路、路肩等限界范围内行走。发现列车接近时，须及时避车。其他人员严禁进入既有线范围。

7、临近既有线施工时，场地严禁悬挂红色标语，彩旗尽量减少红色和绿色，以免影响司机了望。在施工过程中，必须由跟班防护员进行跟班防护。

8、严禁施工人员擅自挪移和破坏防护设施，严禁夜间在既有线附近生火。

9、在既有线旁测量放线时，严禁使用钢卷尺等金属测量工具测量既有线线路轨距，如需用时，可以使用皮尺。严禁用金属将两股轨道连接一体。穿越铁路的人员应遵守“一看、二慢、三通过”原则。

10、在既有线旁搭设防护排架时，应注意上方的接触网，应与其保持一定的安全距离。

结束语：

铁路的产生与发展是顺应我国经济发展的要求以及人们快节奏的生活步调，所以对于铁路的安全问题以及正常行车问题也就成为人们日益关注的话题了，所以在这样的要求下就必须保证电气化铁路接触网建设施工的高质量完成，否则一切将会朝着恶性方向循环下去。

所参考文献：

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