电气化铁路常见牵引供电故障分析及应对措施

电气化铁路常见牵引供电故障分析及应对措施

高波

合肥轨道交通集团运营分公司230000

摘要：电气化铁路作为一种绿色、高效的交通方式，在我国铁路运输中发挥着越来越重要的作用。然而，随着电气化铁路的快速发展，牵引供电系统故障问题也日益凸显，对铁路运输的安全性和稳定性产生了一定影响。本研究旨在对电气化铁路常见的牵引供电故障进行系统梳理和分析，并针对不同类型的故障提出相应的应对措施。

关键词：电气化铁路；牵引供电；故障分析；应对措施

引言：电气化铁路采用接触网向列车提供电能，通过受电弓与接触网的电气连接，将电能传输至列车牵引电动机，从而驱动列车运行。由于接触网与受电弓之间的接触不良、供电设备老化或性能下降、外部环境因素等，电气化铁路在运营过程中可能会出现多种牵引供电故障。

一、电气化铁路常见牵引供电故障分析

（一）接触网设备故障

一是设备老化或损伤。设备老化是接触网系统故障的一个常见原因。随着时间的推移，接触网的物理特性可能因材料疲劳、环境因素（如腐蚀）而逐渐退化。例如，接触线和承力索可能因长期承受列车重量和自然环境的作用而出现断裂或损伤，这种老化现象可能不易被立即察觉，但最终会导致设备性能下降甚至失效。二是接触网线路断线。接触网线路的断线可能是由于自然灾害（如强风、冰雹）、外力破坏（如施工意外、人为破坏）或材料缺陷等原因造成的。断线后，如果不能立即修复，将直接影响铁路的牵引供电，导致列车运行中断[1]。三是接触网弓压力不足。弓压力是确保电力机车与接触网之间有效电气连接的关键参数，弓压力不足可能是由于接触线与受电弓之间的接触不良引起，这可能是由于受电弓的机械故障、接触线表面污染或损伤或是接触线与受电弓之间的距离不当，弓压力不足会导致供电效率下降，甚至引发弓网事故。

（二）受电弓故障

一是受电弓故障原因。受电弓故障的原因主要包括机械故障、电气故障和环境因素等。机械故障可能是由于受电弓升降机构失灵或变形等引起的；电气故障可能是由于接触网电压过高或电流过大导致的电气元件损坏；环境因素则可能是由于天气恶劣（如大风、雨雪天气）导致接触网与受电弓接触不良。二是受电弓过热或破损。受电弓过热或破损是常见的受电弓故障形式之一。受电弓在长期运行过程中，由于电流的通过会产生热量，如果热量不能及时散发出去，就会导致受电弓过热，同时，如果受电弓的材质或设计存在问题，也容易导致破损。为了防止受电弓过热或破损，需要定期对受电弓进行检查和维护，及时发现和处理问题。三是弓网磨耗问题。弓网磨耗是电气化铁路中另一个常见的故障问题，主要是指接触网与受电弓之间的磨损，弓网磨耗会导致接触网和受电弓的表面损伤，影响其性能和使用寿命。为了减少弓网磨耗的发生，需要加强接触网和受电弓的维护和检修，确保其表面光滑、平整，同时也可以采取一些技术措施，如优化接触网的布局和材质，提高其耐磨性。

（三）电气故障

一是绝缘不良导致的短路。绝缘不良是电气故障中最常见的一种，通常会导致短路。绝缘材料老化、破损或质量不佳是导致绝缘不良的主要原因，当绝缘不良时，牵引电流会通过短路路径流动，导致设备过热、短路跳闸甚至火灾等严重后果，因此，维护人员需要定期检查和更换绝缘材料，确保其性能良好。同时，加强对设备的维护和管理，及时发现和处理绝缘不良的问题，避免因绝缘不良导致的短路事故。二是过电压对设备的损害。电气化铁路运行过程中会产生过电压，这会对设备造成损害。过电压可能是由于雷击、感应电压或其他外部因素引起的，过电压可能会损坏设备绝缘、导致接触器烧损、变压器线圈短路等问题，因此，为了防止过电压对设备的损害，维护人员需要安装避雷设施、定期检查和维修电气设备，确保其性能稳定[2]。同时，在设备选型时，应选择能承受过电压的设备，以降低设备损坏的风险。三是电缆线路故障。电缆线路是牵引供电系统的重要组成部分，其故障也会导致电气故障。电缆线路的故障通常包括电缆损伤、老化、绝缘层破损等，这些故障会导致电缆漏电、短路，甚至影响整个供电系统的正常运行，因此，维护人员需要定期检查电缆线路，及时发现和处理电缆损伤、老化等问题。

（四）系统控制故障

一是网络通信故障。网络通信故障是牵引供电系统中常见的故障之一。由于供电设备的自动化和智能化程度越来越高，网络通信在其中起着至关重要的作用，如果网络通信出现故障，将会影响供电设备的控制和监测，可能导致供电系统瘫痪或运行异常。网络通信故障可能由多种原因引起，如通信线路损坏、通信设备故障、网络病毒等。二是控制单元故障。控制单元是牵引供电系统的核心部件之一，负责接收和处理各种指令，控制供电设备的运行，如果控制单元出现故障，将直接影响供电设备的正常运行，可能导致供电中断或列车运行异常。控制单元故障可能由多种原因引起，如控制单元软件故障、硬件损坏、电源故障等。三是电源故障。电源故障是牵引供电系统中的另一个常见故障，供电设备需要稳定的电源来保证其正常运行，如果电源出现故障，如电压波动、电流过大或过小等，将直接影响供电设备的性能和正常运行。电源故障可能由多种原因引起，如电源线路损坏、电源设备故障、电源管理软件故障等。

二、电气化铁路常见牵引供电故障应对措施

（一）优化接触网设备维护管理

接触网是电气化铁路供电系统的核心组成部分，如果接触网发生故障，将会直接影响到列车的正常运行，因此，对接触网设备进行定期巡检和维护是非常重要的。同时，还可以采用先进的检测技术，如红外线热成像技术、超声波检测技术等，来提前发现和修复潜在的故障。

（二）受电弓的改进与维护

受电弓是电气化铁路列车与接触网之间的枢纽，对受电弓进行及时维修和保养可以提高其接触性能，减少故障发生的可能性。同时，还可以通过改进受电弓的设计和材料，提高其抗风、抗雨、抗震能力，从而减少外界因素对受电弓的影响。

（三）加强电气系统的绝缘防护

电气系统的绝缘失效是导致牵引供电故障的主要原因之一。为了提高电气系统的绝缘能力，需要对绝缘材料进行合理的选择和配置[3]。此外，还可以通过定期检测和测试电气系统的绝缘状态，及时发现和修复绝缘故障，从而保证电气系统的正常运行。

（四）加强系统控制与网络通信的稳定性

电气化铁路的供电系统往往由多个子系统组成，这些子系统之间需要进行稳定可靠的控制和通信。为了保证系统的稳定性，可以采用冗余设计和多级备份措施，确保一旦某个子系统发生故障，其他子系统可以及时接管工作。另外，还应采用高可靠性的通信设备和协议，确保系统之间的数据传输的可靠性和安全性。

三、结语

电气化铁路常见牵引供电故障分析及应对措施是保证铁路运行安全和正常的重要工作。电气化铁路的运行环境复杂多变，存在许多不可预测的因素，因此需要维护人员保持警惕，做好日常的巡检和维护工作，及时应对故障，确保铁路运输的安全和稳定。

参考文献：

[1]戴红琴. 牵引供电故障判断方法与措施 [J]. 山西科技, 2017, 32 (01): 135-138.

[2]刘航. 高速铁路牵引供电系统状态检测与维修决策优化[D]. 西南交通大学, 2016.

[3]郝真真. 牵引供电故障诊断与预警算法的研究[D]. 暨南大学, 2016.