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国内外电气化铁路对抗冰雪的经验技术

2024-02-07科学

国内外电气化铁路对抗冰雪的经验技术

作者:焦冶宏,广东广和律师事务所律师、专利代理师

北美、日本、北欧和欧洲阿尔卑斯山区的铁路,经常在冬季遭遇冰冻和暴雪天气,经过多年发展,这些国家总结出了一系列对付冰雪的先进经验,「他山之石,可以攻玉」,为了应对电气化铁路雨雪冰冻灾害,我们有必要学习其它国家的抗冰防雪先进经验。

我国寒冷地区的高压输电线路也存在覆冰情况,工程技术人员总结出一系列行之有效的融冰方法,可以给电气化铁路提供参考。

冬季严寒地区,除了接触网外,铁路道岔也很容易受到大雪的影响,如不及时清理冰雪,将影响道岔动作,进而影响行车安全。信号机被冰雪遮挡而无法识别的时候,通常需要减速甚至停车,此外,列车的转向架、电器连接器、闸瓦制动片、车门都会受雨雪天所影响。

挪威有的地区日降雪量可以达到50~100厘米,大雪经常覆盖铁路线,这时专用的除雪车就派上了用场。铁路道岔除冰最简单的办法是在道岔附近点一堆火,只要火不灭,道岔就不会结冰。

日本上越新干线高崎以北至新潟市的山区间,冬季常有上百毫米的降雪量,技术人员在部分线路两侧预埋了喷头,大雪到来时可自动喷洒融雪剂保证实时融雪,通过合理设计使融化的雪水及时排走。

日本200系新干线列车设置了离心分离器用以分离空气和雪水,用铁板包裹车底,车头排障器兼作除雪车,车厢连接处采用多层风挡,采用无机械触点的电子开关防止触点失灵,采用耐雪制动模式保护闸瓦制动片。

为了解决接触网覆冰问题,动车组或机车增设有特殊的除霜电弓,除霜电弓不负责受电,与母线相互绝缘。

国内高压输电线路的直流防冰、融冰技术,是在不影响输电任务的同时,在线路上另加独立的直流电,利用输电线路自身的阻抗产生足够的热量,达到防冰温度或融冰温度。线路自身产生的热量可以使其温度达到0至10摄氏度,使冰雪融化脱落。

由于电气化铁路的接触网被电分段分成不同的供电分区,因此可以在每个供电分区设置适当的直流防冰融冰系统。与高压输电线路不同,接触网由承力索和接触线共同承担送电任务,因此采用直流防冰融冰时需要断开弦索与接触线之间的电气连接,否则热量将在接触网和承力索之间进行分配,当两端电压一定的情况下,发热量与并联阻抗成反比。

如原理图所示,防冰融冰系统由直流电源、限流器、活动触点、检流器、温度传感器和控制器组成,需要防冰或融冰时,将活动触点经限流器、检流器接至直流电源,同时断开弦索与接触线之间的电气连接,直流电流经过接触线,产生热量,使接触线升温,控制器根据温度传感器测得的温度调整限流水平,从而将接触线温度控制在预定的温度附近的一定范围内。

此方案的难点在于融冰只能在行车之前进行,融冰后将活动触点接至正常供电位置方可进入正常运行状态,线路改造费用偏大,控制较复杂。希望可以抛砖引玉,欢迎大家提出改进方案,供有关部门参考。