一、快速處理的意義
在鐵路發(fā)展史上，牽引動力曾經(jīng)以蒸氣機車和內(nèi)燃機車為主，這些自帶燃料的機車不足之處不言而喻，牽引功率小、運行速度慢、能源綜合利用率低、環(huán)境污染大等等。隨著國家能源戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變，推廣使用清潔能源、提高能源綜合利用效率、節(jié)約不可再生能源成為我國鐵路發(fā)展的方向，具有牽引功率大、運行速度快、能源綜合利用率、環(huán)境污染小等優(yōu)點的電力牽引方式已成為鐵路發(fā)展的首選。根據(jù)國務院批準的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年，我國鐵路總里程將達到10萬公里，其中電氣化5萬公里，主要干線鐵路將實現(xiàn)電氣化。鐵路電氣化率約為50%，承擔80%以上的運量。提高鐵路的運輸能力以達到節(jié)約能源目的，換取更好的社會、經(jīng)濟、環(huán)境效益。由此可見，電氣化鐵路在我國將越來越普及，從近幾年來逐步建成并投入運營的京津、武廣、鄭西、京滬等多條高鐵均使用電力牽引就可見一斑。
在電氣化鐵路上運行的有兩種列車，一種是動車組，另一種是由電力機車牽引的列車。動車組上使用電能的除了牽引電機外，還有車廂的通風、空調(diào)、照明、空壓系統(tǒng)等設施，這些電能全部來自牽引供電接觸網(wǎng)。而使用電力機車牽引的列車也逐步淘汰了發(fā)電車，轉(zhuǎn)而使用機車直供電，原理跟動車組一樣，所有用電設施的電能也同樣來自于接觸網(wǎng)。在這種情況下，一旦牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障造成接觸網(wǎng)停電，將直接導致列車停車，車上除了短時的應急照明外，其他所有用電設施停止運作，沒有通風，沒有自來水供應，廁所停止吸便，所有保生系統(tǒng)失效。如果處理不及時，將造成車廂內(nèi)乘客情緒波動，并危及乘客和工作人員的生命安全。2002年3月5日全國人大會開幕當天，我國某條繁忙干線開通初期，由于接觸網(wǎng)關鍵受力零件斷裂，搶修時間過長及運輸調(diào)度等原因，致使客車大面積晚點，其中一趟長途客車晚點達11小時多，列車員在旅客的抱怨聲中放旅客下車，導致5名旅客被鄰線通過的火車撞死，多人被撞傷，影響巨大。今年京滬高鐵開通運營初期，也曾頻頻出現(xiàn)因雷擊導致接觸網(wǎng)故障，造成了動車組大面積晚點或停運，造成了不良的社會影響。由此可見，牽引供電系統(tǒng)的運行情況直接影響列車的運行和廣大乘客的生命安全，一旦發(fā)生故障，快速處理并恢復列車的正常運行，具有非常重大的意義。
二、牽引供電故障的分類
（一）、變電所亭故障，也就是牽引變電所、開閉所、分區(qū)所的故障。主要表現(xiàn)有：一是設備故障，主要是指設備質(zhì)量不良導致的故障，所內(nèi)設備除了主接線外，其他設備設備均有備用，可靠性相對較高。二是恐怖襲擊、人為破壞造成的設備損壞。三是大面積的自然災害導致的設備故障，如積雪、覆冰、洪水等導致的絕緣失效、電氣短路。四是技術(shù)改造方法不當造成的設備故障，如二次保護回路的線路接錯、虛接，整定值的計算、選擇錯誤等等。
（二）、調(diào)度SCADA故障，也就調(diào)度指揮中心設備的故障，由于SCADA具備雙套系統(tǒng)，100%備用，運行安全、可靠，在此不作深入分析。
（三）、接觸網(wǎng)故障
1、日常養(yǎng)護不到位，導致技術(shù)參數(shù)超標。如導高、拉出值、彈性等技術(shù)參數(shù)不達標，導高超標、不平順，直接引起高差超標，在電力機車受電弓高速通過時將出現(xiàn)打弓、離線、拉弧等現(xiàn)象；拉出值超出原設計范圍則產(chǎn)生鉆弓、打弓故障；彈性超標，將形成硬點，將使接觸線和受電弓相互出現(xiàn)打擊、磨耗。
2、接觸網(wǎng)零部件質(zhì)量故障。是指零部件材質(zhì)不良，機械強度、性能達不到要求。如本世紀初2003年建成的某繁忙干線電氣化，其接觸網(wǎng)關鍵受力部件為鋁合金制的，外形尺寸和安裝條件都采用了歐標，但使用后卻頻頻出現(xiàn)斷裂故障。經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)在鋁材的質(zhì)量上，我國鋁材的質(zhì)量標準與歐標相差甚遠，我國對錳、鎳等雜質(zhì)元素是沒有要求的，而歐標是有明確的要求，歐標對元素的檢測要求有30項，有含量范圍而我國只要求檢測15項，剩余的15項是沒有要求的，不要求就是不限制，做出來的原材料理化性能就不一樣。
3、施工安裝不當，破壞材料的機械強度和性能。這種問題多發(fā)生在新線施工和既有線改造施工過程中，特別是在趕工期時，由于人員培訓不到位、現(xiàn)場盯控不到位，施工人員在不懂技術(shù)標準、不懂安裝工藝、不懂安裝方法的情況下野蠻施工，極之容易破壞零部件材料的機械性能。武廣高鐵接觸網(wǎng)是引進了德國成熟的技術(shù)，其零部件防松系統(tǒng)也引入了β銷（代替我國傳統(tǒng)的開口銷），β銷的安裝是非常簡單又非常嚴格的，簡單就是用手指一推就能安裝到位；嚴格就是β銷的圓弧位置必須密貼地卡在銷釘?shù)膱A弧面上，安裝時不能敲、不能掰。在武廣高鐵建設時，四電工期被嚴重擠壓，為了保證在規(guī)定時間開通，施工單位從其他地方調(diào)來大批支援隊伍，未經(jīng)培訓或只是進行了簡單培訓就上崗施工，日夜施工，導致β銷出現(xiàn)大量安裝未到位，或因敲擊安裝過位導致β銷失去彈性，又或是把β銷先穿入銷釘平底面然后用手鉗掰到銷釘?shù)膱A弧面上導致β銷失去彈性，更有甚者只把卡在銷釘?shù)钠降酌妫揪推鸩坏椒浪傻淖饔谩?span>2010年2月6日發(fā)生在韶關-英德區(qū)間黃秋山隧道的弓網(wǎng)故障，就是因為β銷本身脫失，導致定位管松脫而打弓。
4、人為誤操作，導致接觸網(wǎng)異常停電。如調(diào)度員或變電所值班員誤停電、V停區(qū)段作業(yè)人員掛錯地線等造成接觸網(wǎng)停電。
5、其他專業(yè)影響，導致接觸網(wǎng)故障。如機車故障，導致接觸網(wǎng)跳閘甚至燒斷接觸線；工務抬拔道導致接觸網(wǎng)導高、拉出值超標；車務錯辦進路，導致機車誤驅(qū)無電區(qū)、無網(wǎng)區(qū)，受損的受電弓又進入有網(wǎng)有電區(qū)時刮打接觸網(wǎng)，造成弓網(wǎng)故障。
6、外力破壞，導致接觸網(wǎng)設備損壞。如倒樹壓在接觸網(wǎng)上，造成接觸網(wǎng)接地甚至斷線；汽車在公跨鐵公路橋上掉下，砸斷接觸網(wǎng)；汽車撞斷立在公路邊的接觸網(wǎng)支柱、拉線，導致接觸網(wǎng)斷桿、塌網(wǎng)；跨鐵路橋附掛管線掉下砸斷接觸網(wǎng)，如2011年7月19日，廣深線石化橋懸掛的蒸汽管道因懸掛固定部件銹斷，蒸汽管道掉下砸斷廣深Ⅳ線承力索和接觸線，并懸掛在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ線接觸網(wǎng)上，造成廣深Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ線同時中斷行車。還有地方跨越輸電線塌下壓在接觸網(wǎng)上，如2009年3月8日，在京廣線白石渡-坪石間，由于地方輸電線鐵塔倒塌，導線直接壓在接觸網(wǎng)上，導致上、下行接觸網(wǎng)短路并接地，中斷了京廣線上、下行行車。
7、自然災害，導致接觸網(wǎng)故障。自然災害包括了雷擊、臺風、地震、洪水、冰雪等，發(fā)生在2008年的冰凍雨雪災害，粵北地區(qū)及湖南省境內(nèi)出現(xiàn)區(qū)域性大范圍停電，接觸網(wǎng)也出現(xiàn)了厚厚的覆冰，無法送出電來，更有地方超高壓輸電線倒下砸斷接觸網(wǎng)供電線。
三、故障的處理的方法及思考
當牽引供電設備發(fā)生故障影響電力機車通行時，故障搶修必須遵循“先通后復”、“先通一線”的基本原則，以最快的速度設法先行供電，疏通線路，及早恢復設備正常的技術(shù)狀態(tài)。
（一）、準備充分，快速出動
為了應對牽引供電故障，無論是平常工作當中還是故障搶修過程中，我們都應該按照“人、機、料、法、環(huán)”五個方面來進行準備：
1、人，即人的素質(zhì)培養(yǎng)。一是培養(yǎng)高素質(zhì)的調(diào)度員和變電所值班員，一旦發(fā)生故障，能快速判別故障地點、類別，縮小影響范圍，迅速制定修復方案并組織實施。二是要有搶修預案，并圍繞預案開展業(yè)務演練。
2、機，即工機具的配備。要應對牽引供電故障的搶修，必須配備足夠的搶修，并保證狀態(tài)良好。
3、料，即材料質(zhì)量的卡控。必須嚴格把好上網(wǎng)材料質(zhì)量關，杜絕不合格、無廠標材料被安裝上網(wǎng)。
4、法，即搶修的方法和手段。針對各種各樣牽引供電設備故障的破壞程度、故障類型、天氣影響、地理方位等因素而制定搶修方案。
5、環(huán)，即對環(huán)境要熟悉。當牽引供電設備發(fā)生故障后，搶修人員可根據(jù)跳閘類型和故標，初步判斷故障發(fā)生在什么位置、什么設備上，同時選擇便捷的路線前往現(xiàn)場，針對特定的環(huán)境制定相應的搶修方案、采取相應的應急防范措施。
只有在平常做好以上五個方面的準備，就能保證發(fā)生搶修時迅速出動，快速處理。
（二）、故障的判斷
調(diào)度員、牽引變電所值班員和應急搶修小組主要成員應熟悉管內(nèi)設備情況，一旦發(fā)生故障并引起跳閘，能根據(jù)跳閘的跡象和數(shù)據(jù)，快速判斷故障：
1、對變電所斷路器跳閘重合成功，過一段時間又跳閘的間斷性接地。可分以下兩種情況進行分析：
（1）、如果跳閘的故標在幾次跳閘中都相差很小的話，可能是固定點造成的跳閘。如機車故障、絕緣子閃絡、危樹、接觸網(wǎng)或附加線索斷落。
（2）、如果跳閘的故標隨時間逐步增大或減小，可能是移動物造成跳閘。如機車有短路或絕緣部件閃絡、貨車綁扎繩松脫、貨物或遮蓋物翹起。
2、當發(fā)生間斷性斷路器跳閘可參照下列情況有側(cè)重地進行分析查找：
（1）當大風天氣時，有可能是樹木受大風吹動搖擺導致導線與樹枝放電，重點查找危樹。
（2）當遇有大霧、陰雨及雨雪交加時易發(fā)生絕緣子污閃，應重點查找隧道及污穢嚴重的處所。
（3）當故標附近有機車途停時，應重點檢查機車情況。
（4）當天氣良好或大風時，可能是接觸網(wǎng)或接觸網(wǎng)線索斷線但未落地，造成對地或?qū)C車絕緣距離不足放電
（5）當雷暴雨天氣時，易發(fā)生雷擊閃絡，應重點查找山坡、山頂、河邊的絕緣子。
3、對于瞬間跳閘，可能是絕緣部件瞬時閃絡、雷擊、電擊人或動物、線索掛異物等原因造成。
4、對變電所斷路器跳閘重合失敗、強送電不成功，可以判斷接觸網(wǎng)設備帶電體與接地體形成永久性短接。引起永久性接地的原因主要可能是：由于接觸網(wǎng)或供電線斷線接地、絕緣子永久性擊穿、分段絕緣器長期對地耐壓擊穿、隔離開關引線脫落或斷線、較嚴重的弓網(wǎng)故障、支柱折斷、機車故障、地方供電線斷線落在接觸網(wǎng)上、跨線橋上的電線電纜等附件下落到接觸網(wǎng)、避雷器絕緣擊穿、避雷器引線脫落等。
（三）、故障的處理
故障搶修時，在必須遵循“先通后復”、“先通一線”的基本原則下，應確立一個基本的做法，一是變電所故障，首先將故障設備切除，立即投入備用設備，沒有備用時，如無法在短時內(nèi)處理完畢，必須確保不影響非常故障設備的運行。二是接觸網(wǎng)故障，以最短的時間使接觸網(wǎng)脫離接地并滿足最低技術(shù)條件開通運行（如廣深線接觸網(wǎng)最低導高不少于5350mm、側(cè)面限界不少于2440mm）。
在接觸網(wǎng)事故搶修中要嚴格執(zhí)行行車、高空作業(yè)、電氣安全作業(yè)的有關規(guī)定和防護措施，防止擴大事故范圍和發(fā)生意外的人身傷亡事故。
目前，在接觸網(wǎng)搶修方面，廣鐵集團推行 “雙掛梯+滑輪組”方式，即在每個接觸網(wǎng)工區(qū)成立一支8人輕便搶修組，配備兩組掛梯和一組滑輪組，及配備一組緊線工具和相應安全用具。一旦發(fā)生接觸網(wǎng)斷線，在高鐵用動車組把搶修組運送到故障現(xiàn)場，在既有線用汽車運送搶修組到故障現(xiàn)場，用滑輪組將斷線拉起，再用手板葫蘆把線緊起來，使接觸網(wǎng)脫離拉地，并保證最低導高，確保列車可降弓通過即可恢復送電和開通線路。然后再利用天窗點進行徹底恢復。
故障搶修程序
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通知安調(diào)科及相關領導 |
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安調(diào)向上級主管部門匯報 |
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接到故障信息 |
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電調(diào) |
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工區(qū) |
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拉鈴集合 |
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準備材料、機具、數(shù)碼相機、交通工具 |
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監(jiān)視電力機車通過，采取防護措施 |
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撤離返回，寫事故報告并把數(shù)碼照片上傳到技術(shù)科和安調(diào)科 |
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到達事故現(xiàn)場，了解事故狀態(tài)，拍攝事故現(xiàn)場，安排專人查找故障原因 |
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形成搶修方案向電調(diào)匯報 |
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向電調(diào)匯報降弓里程 |
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搶修結(jié)束清理現(xiàn)場 |
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電調(diào)批準開始搶修 |
四、預防為主
在牽引供電系統(tǒng)中，對牽引供電設備的日常管理工作我們應該貫“預防為主，防治結(jié)合”方針措施。
（一）、認真做好預防性試驗。對SCADA系統(tǒng)、變電所亭設備要每年進行一次預防性試驗，及時將存在的隱患消除，確保設備安全運行。
（二）、強化設備狀態(tài)的監(jiān)測和分析。有條件的使用接觸網(wǎng)檢測車定期定時對接觸網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)進行監(jiān)測；每季度一次使用紅外線熱成像測溫儀對主導電回路進行測溫，及時掌握電氣連接部位的狀態(tài)；使用激光測量儀定期對分相、分段、線岔等關鍵設備技術(shù)參數(shù)進行測量。測量后要對數(shù)據(jù)進行及時分析，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。雷雨季節(jié)前，組織人員對管內(nèi)避雷器進行檢查和測試，接地電阻應嚴格控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)檢測不合格的避雷器要及時予以更換，確保設備安全可靠運行。
（三）、加強臟污絕緣子清掃。對于重污染地區(qū)，要增加絕緣子的爬距或采用合成絕緣子；對臟污的瓷絕緣子和玻璃絕緣子要定時進行清掃，并可使用防污閃涂料，如涂RTV涂料等，因為瓷絕緣子和玻璃絕緣子都具有親水性能，污穢物本身也吸收水分，因此當水降落到這些材料表面時，污層中的電解質(zhì)易于電離并在其表面形成導電水膜，這樣增大了外絕緣的表面電導，最后導致放電，如果在瓷或玻璃絕緣子表面涂抹一層憎水性材料，那么由于材料憎水性的遷移作用以及對污穢物的吞噬作用，可使親水性的瓷或玻璃絕緣子表面具有一定的憎水性能，能有效的防止污閃。
（四）、采取可靠的防護措施。對可能受外力破壞或影響的設備，如立在公路邊的接觸網(wǎng)支柱和拉線等設置防護樁；對跨鐵路公路橋要在橋梁兩側(cè)設置防護欄柵，防止外人掉物、汽車掉落；對橋梁附掛管線要定期檢查并督促產(chǎn)權(quán)單位加強管線的維護，防止掉落；對橋梁下的承力索包絕緣，防止連續(xù)的水流或異物將接觸網(wǎng)與梁底短路；開展對接觸網(wǎng)運行環(huán)境的調(diào)查，對接觸網(wǎng)周邊的生活垃圾場、不穩(wěn)固的鐵皮屋、有塑料布的地方，要采取有效的處理措施，防止異物飄刮到接觸網(wǎng)上；對靠近接觸網(wǎng)可能影響供電的樹木要組織人員修枝、砍伐；加強與地方管理部門聯(lián)系，讓地方管理部門協(xié)助禁止任何人員在鐵路沿線放風箏和懸掛廣告汽球。
（五）、加強施工安全管理。對在接觸網(wǎng)上方或鄰近接觸網(wǎng)的施工必須嚴格把控，杜絕施工單位無方案、無計劃、超范圍、野蠻施工，防止因施工造成接觸網(wǎng)故障。
（六）、建立受電弓準入制度。凡是有新車型、新型受電弓進入，必須經(jīng)供電部門審查，符合弓網(wǎng)匹配要求后方能進入運行。同時，定時安排人員到機務段、客技站檢查受電弓及絕緣子情況，觀察受電弓有無新的碰撞痕跡，受電弓碳滑板的缺口情況，防止病弓、壞弓出庫運行。
（七）、與工務鎖定抬、拔道的量，抬拔道前必須提前通知，超限的要預先控制或調(diào)網(wǎng)。
（八）、制定完善、操作性強的應急預案，組織學習和演練，提高搶修隊伍的業(yè)務能力和對搶修預案的熟悉程度，一旦發(fā)生故障，能快速、正確處理。
