电气化铁路接触网在线防冰技术研究

对电气化铁路接触网在线防冰技术的研究摘要：近年来，随着我国高速铁路的快速发展，对电力可靠性的要求越来越高。

一旦架空线路被冰复盖，电力机车的电力线接收人通常无法与上行线路联系，电力机车无法通过电力线接收来自上行线路的电力，从而导致列车供电中断。

覆冰不仅影响供电，而且还会对上游造成轻微的破坏，从而增加上游的硬点，进而增加上游的曲线，从而容易导致上游滑板加速磨损和弓削等一系列问题。

近年来，许多地区出现了极端恶劣的天气，大大增加了结冰的可能性。

解决上游防冰问题已成为当务之急。

关键词：电气化铁路；接触网；防冰技术；策略引言中国国土辽阔，西部地势高，东部地势低，气候复杂多样，大陆气候强，电力线路容易形成冬季结冰。

覆冰是气象环境造成的常见自然灾害，其生长过程可分为干生长和湿生长。

冰害的主要表现形式是混合冻结。

作为特殊高压供电设备，架空线路的外部绝缘特性和力学性能是重要的技术指标。

由于是户外作业装置，其技术指标受到冰、强风、环境污染等恶劣天气的严重影响。

结冰引起了上行线路的疾驰现象，一旦上行负荷被冰块过度复盖，甚至可能导致分离、电弧、电力采集器故障等严重事故，从而导致正常的电力输送。

本文主要研究了采用焦耳热法向上游注入电流的混合防融冰技术方案，以防止抗融冰，避免经济损失和工作事故，确保易结冰地区电气化铁路的安全运行。

1冻雨、覆冰的特点冻雨和覆冰是我国最频繁发生的灾害之一，对电气化学铁路的运行安全构成严重威胁，其巨大破坏力及其影响范围。

伴随着雪的持续降雨而来的雨夹冰，受到土壤、温度、湿度、风等局部因素的影响，受到重力的影响，往往取决于身体的表面。

它们通常分为以下四类:白霜、雾凇、混合淞以及雨淞。

白霜由于制造时间短，表面粘附度低，且轻微下降，很难归因于接触网。

雾比霜长，产生了两种软雾和硬雾，因为它也相对较弱，也很难严重破坏与网格的接触；杂交体主要表现为硬冰，形成较长时间和较好的交联，导致接触网随时间的推移受到较大的影响。

路融冰、 防 冰 的技 术 与 方 法 。借 鉴 架 空 电力 线 融 冰 方 法 。 用最 大 融 冰 电流 的 方 法 对城 轨 接 触 网进 行 快 速 融 冰 ， 将 冰 害对 城
轨 运 营的 影 响 降 到 最低 。 关键词 ： 接 触网， 融冰， 架 空 电力 线
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ
ｈ ｅａ ｄ ｐｏ ｗｅｒ ｌ ｉ ｎ ｅ ｉ ｃ ｅ－ｍ ｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｈｅ ｕ ｔ ｍｏｓ ｔ ｉ ｃ ｅ ｍ ｅｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃｕ ｒ ｒ ｅｎ ｔ ｉ ｓ ｃｈ ｏ ｓ ｅｎ ｔ ｏ ｃ ｏｍ ｐｌ ｅ ｔ ｅ ｕｒ ｂａ ｎ ｒ ａｉ ｏｖ ｌ ｅ ｒ ｈ ｅ ａｄ ｃ ｏｎ ｔ ａｃ ｔ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｒ ａ ｐｉ ｄ ｉ ｃ ｅ ｍｅｌ ｔ ｉ ｎｇ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｗａ ｙ， ｉ ｔ ｗｉ ｌ ｌ ｍｉ ｎ ｉ ｍｉ ｚｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐａ ｃｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｃｅ ， ｄａ ｍａ ｇｅ ｏｎ ｔ ｈｅ ｕ ｒ ｂａ ｎ ｒ ａｉ ｌ ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ｏ ｖｅ ｒ ｈ ｅ ａｄ ｃｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ， Ｉ ｃｅ －Ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ， ｏ ｖｅ ｒ ｈ ｅ ａｄ ｐ ｏ ｗｅｒ ｌ ｉ ｎ ｅ
中国 是世 界 上 导线 线 路 覆 冰 最 严 重 的 国 家 之 一 。 电 气 化 铁
２
融 冰 电流 理 论
路 接 触 网严 重 覆 冰 会 导 致 接 触 网 的 机 械 和 电 气 性 能 急 剧 下 降 ， 从 而 导 致 覆 冰 事 故 的发 生 …。 接触 网 融 冰 问 题 已经 成 为 铁 路 安
邵 家良 李 秀超 （ 大连交通大学电气信息学院， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ８ ）

接触网覆冰机理与在线防冰方法的研究摘要：接触网是电气化铁路中使用的部件，本身存在覆冰的问题。

随着铁路道的发展，这一问题对于铁路交通运输的影响越来越明显，不但扰乱运输的秩序，还可能导致事故。

因此，防冰除冰就是十分重要的工作。

本文将简要探讨接触网覆冰的原因、危害，并提出一些实用有效的对策。

关键词：接触网；覆冰；危害；对策前言近年来，我国的交通运输业不断发展。

作为牵引高速和重载铁路的主要方式，电气化铁路道就得到了大力推广。

但与此同时，接触网的覆冰问题对于铁路运输的影响也越发严重，导致铁路交通在冬季很容易出现各类状况，给铁路运输生产的秩序、人们的出行带来了困扰，甚至可能引起事故。

1.接触网覆冰机理及其危害接触网会产生覆冰现象，主要是由于气候。

接触网受到温度、湿度、环流、风和冷暖空气对流等因素的影响，产生了覆冰这一综合物理现象。

一般来说，冻雨或雨夹雪的天气条件下容易出现覆冰现象，温度为0℃～－5℃，此时云中或雾中的水滴与输电线路导线的表面碰撞，同时发生冻结，线路上就会逐渐覆盖冰层。

覆冰的类型主要有五种：白霜、雾凇、积雪、雨凇和混合淞，其中雨凇的危害是最严重的。

接触网一旦覆冰，会产生极大的危害，主要有以下六种：（1）对接触线的危害：接触线一旦覆冰，电力机车的受电弓就会取流不畅，产生较大电弧甚至燃弧，增大接触线的机械磨耗并烧伤电弧，甚至会引起断线故障。

（2）对电力机车的危害：电力机车受电弓会在接触网覆冰时，因取流不畅而产生电弧，烧伤受电弓的碳滑板。

此外，车顶的支持绝缘子的绝缘强度会下降，形成闪络，当它放电形成的短路电流较大时，会形成电弧，可能烧断接触线。

（3）覆冰造成的接触网舞动：由于风的吹动，覆冰不均匀的接触网会产生舞动。

一般来说，覆冰的接触网舞动时速度快、幅度大，会损害接触网的设备，甚至造成回流线、供电线断股。

此外，还会造成接触线脱弓引起的弓网故障。

这些问题都会使机车、动车组无法正常运行，从而使运输生产秩序受到严重干扰。

・
２ １ ０ ・
工程科 技
接触 网除冰装置及其 安装方法的研 究
刘岩 峰 （ 北 京铁 路 局 北 京供 电段 ， 北京 １ ０ ０ ０ ３ ６ ）
摘 要： 随着社会 的不断发展 ， 人们对 于生活质量的追求越 来越 高， 同时对于出行的要 求尤其是在 出行安全问题上也在 不断地提高 ， 而 这些在铁路运输方面就被很好的诠释 了。 随着生活节奏的加快 ， Ａ． ＇ ｆ Ｊ ＇ Ｌ ￣仅对运输速度的追求在不断地提 － 高， 对于运输安全的追求也在不断地 提升 ， 因而在这样的需求环境之下， 致力于铁路运输研 究的科研人 员以及 专业人士在 不竭的努 力之下 ， 不仅使铁路运输速度得到 了提高 ， 铁 路安全 问题也有所提 高。下面， 就让我们 以接触网除冰这一铁路安全问题为例 ， 来研究一下关于接触网除冰装置及其安装方法问题。 关键 词 ： 接触网； 除冰 装 置 ； 铁 路 发展
３除冰方法及其安装方法研究 社会在发展， 人们的出行方式也发生变化 ， 由车辆运输逐渐向铁路 运输转变 ， 然而随着气候的变化 ， 寒冷 的天气对于铁路运输的影响是极 鉴于上述分析，根据我国天气特征以及铁道机车和接触网的特殊 其重要的， 因为寒冷的天气易使接触网覆冰 ， 这对于铁路的发展以及正 结构， 本文提出采用机械除冰和热力除冰相结合的除冰方法。 基本思路 常运行是极其不利的， 所以我们应该正视这一问题 。下面， 就让我们从 是给机车加装单独的接触网导线除冰雪弓，也就是副弓，副弓的结构 国内外接触网覆冰 、 除冰的现状以及理论入手 ， 来展开我们对全文 的讨 可以和受 电弓相同， 摘去原来受电弓的铜合金受电滑板， 用扫雪除冰板 论。 取代。整个除冰装置主Байду номын сангаас包括副弓、扫雪除冰板和加热板三个组成部 １国内外现状及接触网覆冰理论 分。 １ ． １ 国内外应用现状。 目 前在工程实践应用的除冰 、 防冰的方法主 副弓装置： 在机车的顶部安装副 弓， 主弓不改变其结构和正常的功 要有热力除冰 、 机械除冰和自然被动除冰 ， 例如阻 『 生 丝加热除冰技术 、 能， 所有的除冰装置者 叻Ⅱ 装到副弓上。 副弓不受电， 其结构坚固 ， 底部用 化学药剂方法 、 接触网热滑 、 人工清除覆冰等等 。但这些方法多存在不 绝 缘子 隔离 电源 。 足之处。 如阻陛丝加热除冰方法。 这个系统与高压输电线除冰中的复合 扫雪除冰板装置： 由硅橡胶板 、 毛刷和金属刷组成。 硅橡胶板具有优 导线类似， 我国哈尔滨地区也采用了阻性丝加热除冰方法 ， 该方法理论 异的耐热性、 耐寒性 、 介电性和耐大气老化等性能 。硅橡胶突出的性能 上可以 达到除去接触 网 覆冰的 目 的， 但其如何处理好气象条件 、 覆冰厚 是使用 的温度宽广 ， 能在 一 ６ ０ ℃溅 更低的温度） 至＋ ２ ５ ０ ℃溅 更高的温 度以及融冰电流和融冰时间等方面的关系，还缺少成功应用的经验及 度） 下长期使用。其体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料 中名 相应的规程和规范。 列前茅 ，而且电气性能受温度和频率 的影响很小 ，体积电阻率达到 １ ． ２ 接触网覆冰理论。接触网表面的覆冰主要有雪 的凝结 、 大气中 １ ０ １ ４ ｅ ｍ， 具有高绝缘性， 击穿 电压在 ２ ０ ～ ５ ０ ｋ ｖ ／ ｍ ｍ， 很适合在本文提 出 水雾的冻结 ２ 种类型。由于覆冰的形成和凝结环境的差异， 冻结一般又 的接触网除（ 融） 冰装置中使用。毛刷和金属刷安装在硅橡胶板上 ， 硅橡 可分为雾凇、 雨凇和混合冻结等 ３ 种状态。 胶 板厚 ３ ｍ ｍ，扫雪 除冰 板 长 ９ ５ ０ ｍ ｍ，宽 ５ ８ ０± ２ ｍｍ金 属 丝 直径 １ ． ２ ． １ 湿雪。雪附着在接触网导线表面上形成的半圆形和圆筒形覆 ０ ． ２ ５ ｍ ｍ。 毛刷的刷毛 由塑胶丝做成， 金属刷的刷毛由钢铝合金或者铜合 雪。 湿雪的密度 Ｑ ２ ～ ０ ． ４ ｇ ／ ｅ ｍ 结冰情况相似于地面的积雪成冰。 １ ． ２ ． ２ 雾 Ｍ ０ － ￥： ， 这样能够减少除冰时对接触导线的损伤 ， 整个扫雪除冰板总重 凇。 雾淞结冰的密度小， 接触网导线表面的附着力较弱 ， 易脱落。 密度在 量大约为 １ ３ ｋ ｇ 。其前板为扫雪板， 中间板为热力碎冰板 ， 后板为清扫碎 Ｑ１ ～ ０ ． ３ ｇ ／ ｅ ｍ ） 。 １ ． ２ ． ３ 雨凇。 大气中的过冷却水滴在接触网导线的迎风面 冰板 。 扫 雪 除冰板安 装在 副 弓的 弓头 之 间 ， 前刷 主要作 用是 扫除接 触 网 上形成透明的覆冰即为雨凇。 这类冰无气泡 ， 表面光滑透明密度大且牢 导线侧面挂霜， 中间刷主要作用是刮碎接触网导线侧面凝冰 ， 后刷主要 固地附着在物体上不易脱落， 密度在 ０ ． ７ ～ ０ ． ９ ｇ ／ ｅ ｍ ， 。１ ． ２ ． ４ 雨雾凇混合冻 作用是扫除接触网导线被刮碎残余的凝冰。 在硅胶板上设置导流槽 ， 使 结 。通常是由过冷却水滴在接触网导线的迎风面形成似毛玻璃的不透 冰水流出除冰装置 ， 减少对副弓的压力。 明冰层。附着力强 ， 密度在 ０ ． ２ ～ ０ ． ４ ｇ ／ ｅ ｍ 。 加热板装置： 为 了增强金属刷除冰的效果 ， 采用为金属刷设置电加 ２ 接触 网覆冰产 生 的危害 热板 ， 加热金属刷毛 ， 加热板的电源由机车内的电源提供 ， 加热板的电 ２ ． １ 列车无法正常取流运行。 我们都知道， 随着经济的不断发展 ， 铁 源等级可以根据机车内电源等级设置。 加热板是 由电热丝发热 ， 云母绝 路运输的速度以及需求也在不断地上升 ，这不仅仅是因为其低廉的价 缘 ， 外包不锈钢皮 ， 加热板每块重 １ ． ５ ～ １ ． ７ ｋ ｇ 长９ ５ ０ ａｍ， ｒ 单位功率最高 格， 还由于它有条不紊 的运输规矩 。 但是 ， 在寒冷的冬季 ， 由于天气温度 ５ ｗ ， 表面温度 ２ ０ ０ ￣ ３ ０ ０ 度， 热效率 ９ ５ ％。考虑到热量的散失， 而且硅胶 的降低和自然现象的因素， 就极易使得接触网覆冰， 那么Ｌ ￣ ＿ ｘ － ， ｊ 于列车的 板耐高温， 加热板的实际温度不会对硅胶板的性能产生影响。 除冰时可 运行而言是有一定的危险『 生的，所以人们必须进行除冰之后才可正常 以升起副弓，不用除冰时可以放下副弓，整个除冰装置维修十分的方 运行， 而这一系列措施 的实施就极大的延误了列车的正常运行 ， 为人们 便 。 由于 一年 四季 中覆冰 时间较 短 ， 在 非覆 冰期 间也可 以拆卸 下 除冰装 的出行以及经济往来带来了—定的延误。 置。 ２ ． ２ 降低了接触网的安全可靠性。 在之前我们了解到接触网覆冰后 ４ 结论 会影响到列车的正常运行 ， 为人流量、 物流量带来了一定的延误 ， 但除 交 通运输 业 的发 展对 于一 个 国家 以及地 区 的发展 有着 至关 重要 的 此之外还给接触网的安全 『 生 带来了一定的隐患。 因为一旦接触 网覆冰， 作用， 它不仅仅便利与人才在各个地区的流动还有益于引进外资企业 ， 那么不仅会加大接触网的承重压力 ， 使得接触网变形 ， 同时一旦温度升 从而推动国家 以及地区的经济发展 。所以我国的铁路事业在最近几年 高， 冰化成水后 ， 水对于接触 网的腐蚀也是有影响的； 而且寒冷的温度 中得到了显著地发展， 尤其是在铁路的运输应用以及安全行驶方面。 而 也会影响接触网的正常工作。所以， 接触网覆冰后不仅有害 自身设备， 这其中最为突出的安全措施就是接触网除冰，该项技术的运用不仅为 还为铁路的正常运行带来了安全隐患。 铁路的行驶提供了安全保障， 还为铁路运营带来了众多的旅客， 为铁路 ２ ３ 影响了弓网受流质量。 接触线波动传播速度是接触网设计的主 的发展提供了安全技术保障。 当然， 现如今这一方面技术运用相对于高 要参数 ， 直接关系到了弓网运行速度 目 标值能否实现。 接触线波动传播 速铁路正常安全行驶是较为先进的，但是随着科学技术的进步会有新 速度的平方与其工作张力成正 比，与其线密度成反比。当接触线覆冰 的技术的引进 ，所以这就要求致力于该项技术研究的科研人员要不断 时， 其线密度提高而工作张力不变 ， 因此减小了接触线波动传播速度 ， 的推陈出新 ， 研究出新 的技术 ， 以推动我国铁路事业的发展。 进而影响了弓网受流质量 。其次由于接触网特别是接触线覆冰的不均 参考 文献 匀性， 在覆冰处 ， 相当于接触线增加 了集中荷载 ， 甚至会产生硬点， 严重 『 １ 怯 触 网除冰 装置及 其安 装方 法的研 究 Ｂ ／ Ｏ Ｌ Ｉ ． 中国论 文 网． 时会发生打弓事故。在速度越高时 ， 覆冰对弓网受流质量影响越大。 作者简介 ： 刘岩峰

关于电气化铁路接触网在线防冰技术研究摘要：接触网是牵引供电系统的重要组成部分，承担对电力机车的送电任务，处于低温、冻雨、湿雪、冰冻等天气下的输电线路容易出现覆冰现象。

近年来，国内学者对输电线路的覆冰进行了深入研究，取得了很多重要的成果。

电气化铁路负荷重、波动大，在夜间停电综合维修时，在恶劣环境下转触网也会形成覆冰，对于覆冰灾害最好的解决方法就是防冰。

关键词：电气化铁路；接触网；防冰技术一、国内外研究现状覆冰是一种分布相当广泛的自然现象，输电线路覆冰导致的电路损害及其引发的安全事故，给生活和生产造成极大不便。

我国是输电线路覆冰严重的国家之一，尤其是2008年南方各省遭遇了严重的冰灾，多条电气化铁路主干线运输中断。

随着铁路线路延伸，要经过各种气候的区域，在高湿、高海拔等地区，更易发生覆冰，接触网防冰融冰的需求也越来越突出。

可以预见，接触网防冰除冰技术将成为电气化铁路安全稳定运营的关键技术之一。

对于输电线路覆冰融冰，国内外专家和学者开展了大量工作，仅除冰方法就提出了30多种，而对架空导线，短路融冰（包括直流和交流融冰）被公认为更成熟且更具可行性。

2006年世界首套直流融冰装置在魁北克变电站投入运营。

输电线路短路融冰方法和装备已有部分成果，但输电线路和接触网在线路结构、运行方式、受力等各方面多有不同。

首先，输电线路一般情况下均有较大电流，本身即具有一定的防冰能力，在极端天气下才会结冰；而电力机车是间歇性负荷，接触网电流时断时续，机车密度低以及负荷间断使其更容易结冰。

总之，电气化铁路接触网有其特殊性，输电线路融冰的研究方法和手段不能直接应用于接触网上。

目前国内多采用人工清除接触网导线覆冰，耗时长，效率低。

而输电线路广泛采用的短路融冰，必须断开负荷，列车停运，是不得已采用的解决方案。

所以研究不影响列车正常运行的接触网在线防冰技术具有重要的理论意义和工程应用价值。

本文提出一种基于静止无功发生器（SVG）的电气化铁路接触网在线防冰技术方案，通过调节SVG，增大接触线电流，防止接触线结冰。

行计算，得出末端装置能投入的电流极值，再根据 临界防冰的条件得出末端装置应该输出的电流下 限，将得出的电流极值与电流下限比较，进而得出 末端装置应该输出的电流。首端装置电流直接根据 无功补偿计算，最后再根据算法控制首末端装置各
部分的投切。 各复线系统与 AT 单线系统防冰方案思路一
流焦耳热；qk 为过冷却水滴碰撞冰面时的动能加
热；qa 为水滴从冰点温度（0℃）冷却到冰面稳态
温度时释放的热；qv 为空气摩擦对导线的加热；qs
为日光辐射的热量；qio 为弓网接触产生的热量。
其中，焦耳热计算式为
qR = I2Rac≈I2Rdc
（2）
式中：I 为电流有效值，A；Rac 为导线单位长度交
3.3 直供系统接触网在线防冰策略 图 3 所示为直供单线系统接触网在线防冰电
条件：空气中含有足够含量的液态水；一定环境下 流决策流程。首先系统根据现场和气象局提供的各
的风速使空气中的过冷却小水滴与接触线碰撞；环 种气象条件，决定是否需开启防冰模式。如果不需
境及导线表面温度低于 0 ℃，使碰撞在接触线上 开启，则装置工作在补偿无功状态下，以末端网压
该方案需要 SVG 在交流侧输出经过计算的电 流，精确度较高，故选用电流直接控制法。比较常 用的方法是滞环比较法和三角波比较法[10]。本文选 用滞环比较法，根据计算与实际输出的电流，通过 滞环比较器得出 PWM 波作为 SVG 的控制电平信 号，从而控制输出电流的大小。
另外，为使静止无功补偿器的无功功率在接触 网中稳定传输，必须使 SVG 直流侧的电压维持在 设定值附近，将瞬时值与设定值比较后，通过 PI 环节再叠加到计算值电流的直流分量上，即可实现 直流侧电压的实时调节。
Y
以末端网压在20~29 kV内 为标准进行无功补偿计算

203中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.02 （下）随着社会的发展，铁路建设不断地延伸，要经过各种环境区域。

面对不同的气候情况，在高湿、高海拔地区经常容易出现一些覆冰情况，导致电气化铁路接触网因覆冰出现供电系统瘫痪等安全问题不断出现，因此，针对其防冰技术的研究，需要不断地改进，确保电气化铁路的安全稳定运营。

1 电气化铁路接触网在线防冰技术现状经过近年来的研究，在电气化铁路接触网在线防冰、融冰的方式也有了一定的进展，其中对架空导线和短路融冰被认为具有成熟技术。

但随着技术的更新换代、铁路建设的不断进步与变更，在防冰和除冰技术上也需要进行相应的改善。

目前，在输电线和接触网上的防冰融冰技术仍旧存在着一些问题。

首先，输电线和接触电网的线路结构、运行方式、受力是不一样的，在防冰除冰上都要进行针对性的研究。

其次，对于目前的输电线来说，基本上都具备较大电流，本身具有一定的防冰功能，但是，防冰能力并不强，在极端的天气下，输电线结冰，电流机车还是会出现间歇性负荷，造成接触网电流断断续续。

最后，针对不同的地势情况，会有不同的天气情况，尤其是一些特殊地区，如隧道口、山坳等地方，容易气温较低、风速较大，结冰的概率会更大一点。

但目前在一些地方并没有实现针对性的在线防冰、融冰。

同时，就目前成熟的短路融冰技术来说，对于铁路的正常运行是有一定影响的，它需要铁路停运来进行除冰、融冰。

虽然这是在大面积采用短路融冰的时候才需要铁路停运，但也会影响整体的铁路运输，容易造成相应的经济损失。

因此，在当下进行在线防冰技术的时候，要建立在影响铁路正常运输的情况下才行，尽量在输电线和接触网正常运行的情况下能够实现防冰除冰，确保社会铁路运输能够稳定安全运行。

2 电气化铁路接触网在线防冰技术策略2.1 接触网材料和结构改善首先，在进行接触网搭建前，就要做好相应的材料选择，材料要选择不容易让冰雪黏住的材料，同时，在电流输送的过程中，能够将热量传递到输电线外层材料上，当遇到一些小冰霜的时候，能够快速地融化冰霜，让其化水滴落到地面上，或者是让热量将冰雪蒸发掉，避免形成雪花大量堆积进而形成冰，增加整个接触网、输电线的压力，当重量达到一定的承重极限时，则会出现输电线、电线塔的的倒塌，造成电能的流失，甚至造成安全事故的发生。

Internal Combustion Engine & Parts• 119•刍议接触网覆冰机理与在线防冰的方法贺正军(青藏铁路公司西宁供电段，西宁810006)摘要：接触网之所以会覆冰，是因为寒冷的天气下，空气中的水会凝结成冰。

这是一种很难避免的自然现象，而作为电气化铁路 牵引网的重要组成之一，覆冰现象则会影响其安全性能。

因此，对接触网覆冰机理与在线防冰的方法进行探究非常的重要。

本文就接 触网覆冰机理与其危害性和在线防冰的方法进行说明。

关键词：接触网；覆冰机理;在线防冰0引言近年，我国的电气化铁路发展迅猛，特别是西部大开发以来，我国在西部这些寒冷低温且湿度大的地区建设了一些规模较大的重载铁路线路。

西部地区由于气候与地形的原因，会产生危害性非常大的严重覆冰现象。

覆冰现象会导致车辆运行的安全性降低，威胁乘客的生命安全，甚至导致车辆无法运行，给居民的交通造成严重的阻碍。

如何解决接触网覆冰问题就显得尤为重要，这一直是铁路运输的关注焦点。

我们先讨论接触网的覆冰机理和危害性。

1覆冰机理和危害一般情况下，接触网的覆冰现象是由天气因素造成的。

在寒冷湿润的地区，特别是风速比较迅猛的寒冷地区，及其容易发生覆冰现象。

空气中的水分被冷风吹向接触网，若是气候又比较寒冷，低于零摄氏度，与接触网所接触设备在长期的运行工作后，很可能会产生一定的损坏或缺陷，一旦发生这种现象，电气设备的正常运行就会受到影响，甚至会出现设备故障，导致电气设备的资源被白白浪费。

因此，电气设备的维护工作一定要及时、准确，采取科学有效的方式进行电气设备的维护过程。

同时，不仅要注重电气设备使用后的维护工作，更重要的是做好电气设备运行前的预防工作，要把重视后期的维护理念逐渐改变为重视前期的预防工作上，从根本上减少故障的发生率。

技术人员应对可能出现的问题进行仔细的分析，并制定有效的应对措施，减小石油钻井生产中故障的出现，进而保证石油钻井企业的经济效益。

关于电气化铁路接触网在线防冰技术的研究作者：陈洁来源：《中国科技纵横》2018年第22期摘要：铁路作为主要的交通工具之一，在国民经济发展和人员集散等方面发挥了重要作用。

接触网是电气化铁路沿线上空架设的输电线路，主要作用是为电气机车的正常运行提供电能。

由于接触网长时间暴露在空气中，在恶劣的自然条件下接触网发生故障的概率也会相应增加。

在冬季低温环境下，接触网表面容易覆盖冰层，一方面是增加了输电线路的压力，加上低温导致线路脆性增加，存在输电线路断裂的隐患；另一方面是导致电弓无法正常取流，电气化铁路电力系统的正常运行也会受到影响。

探究接触网在线防冰技术，也成为保障电气化铁路安全运行的重要措施。

关键词：电气化铁路；接触网；覆冰；防冰技术中图分类号：TM922.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）22-0167-021 接触网覆冰类型1.1 干雪干雪质轻且松散，正常情况下不易在接触网线路上堆积。

但是当中午气温小幅度回升后，接触线路的积雪会率先融化。

由于冬季气温较低，积雪融化速度缓慢，进入夜晚后，氣温重新回落，融合的雪水会重新结冰，附着在接触网线路上，形成一层包裹在线路外围的覆冰。

另外，在重力作用下，在接触网线路下放还会形成一定长度的冰凌，导致线路所受的压力增加，严重情况下还会导致线路断裂。

影响正常供电。

1.2 白霜在秋、冬季空气湿度较大的早晨，空气中的水分与0℃以下的接触网接触后，会在接触网表面冷凝成一层白霜。

白霜对接触网的危害相对较小，一方面是由于白霜的粘结性较差，在受到震动或风力吹动时，附着在接触网表面的白霜会大比例的脱离；另一方面，白霜的冰点较低，只要温度在0℃以上，白霜会迅速融化。

1.3 雨凇在低海拔的沿海地区，空气湿度较大，冬季容易出现冻雨。

冰雨的持续时间较短，低温环境下，附着在接触网表面的雨滴会结冰，形成覆冰；在0℃以上的环境下，雨滴会逐渐蒸发、消失，不会形成覆冰。

2 电气化铁路接触网防冰技术线路覆冰是电气化铁路经常遇到的病害类型之一，例如2008年春季，我国南方多个省份都出现了严重的冰冻灾害，线路覆冰一度导致南方多省电力中断，铁路运输也受到了很大的影响。

，
路 运行 带来的损 失具有重大意义。本文介 绍了接触 网覆冰的危害 ， 国内外接 触网除冰技术现状 ， 并总结 了常用的除冰技 术方案 为 未 来接 触 网 除冰 技
术 的发 展 指 明的 了方 向 。
【 关键 词 】 电 气化 铁 道 ； 接触网 ； 除 冰
【 中图分类号】 Ｕ２ ２ ６ ． ８
。
１ ． ２ 接触 网覆冰的类型 。根 据覆冰的来源不 同 ， 接触 网上 的覆冰 主要有雪 的凝结 和水雾 冻结 两种类 型。其 中冻结 主要包 括雾凇 ， 雨凇 以及两者混合冻结三种状态 。首先 ， 雪 附着在 接触 网上形成半 圆柱形覆雪在低温条件下积雪成 冰； 其次 ， 雾凇包 围 接触 网结冰 ， 这种覆冰 附着力小易脱落 ； 另外 雨凇 ， 这是覆冰产
生 的主要原 因 ， 大气 中的雨水和冻雨滴 落在接触上很 短时 间内
形成 透明的光滑 的冰柱 ， 这种大密度 冰柱完全裹住并 牢牢 附着 在接触 网上不宜脱 落 ， 这种 危害性最大 ； 最后 ， 雨， 雾， 淞混合产 生冰冻 ， 它是接触网覆冰最常见的类 型 ， 破坏力仅次 于雨凇 。鉴
３ 接 触 网 除冰 方 案 与 原 理
触 网覆 冰的产生会使 得受 电弓无 法正常取流 ， 影 响列 车安全性 运行 ， 特别是对 高速铁路 的运行产 生严 重影响 】 。２ ０ ０ ８ 年， 我 国 广东 ， 广西 ， 云南等 省份遭受历史 罕见的冰灾 ， 多条 电气化铁路 主干道运输 中断， 致使 大片旅客滞 留， 受 灾人 口超 １ 亿， 直接损失 达１ １ ０ ０ 亿元 ， 给国家造成了 巨大损失 。随着我 国铁路事业不断 发展壮大 ， 铁路 在国家经济发 展和 国防建设 中承担着越来 越重 要的 角色 ， 这对 接触 网供 电稳 定性 能也提 出 了较 高的要求 ， 因 此， 在严寒地 区和极端天气条件 下为保证接 触网 良好使用 和列 车安全运行 ， 本文对电气化铁道接触网除冰技术进行 了研究 。

力／电气化新型电气化铁路接触网融冰方案的主要电磁特性研究黄文勋(中铁第一勘察设计院集团公司电气化处，西安710043)摘要：铁路接触网一旦覆冰将严重影响铁路运行，对复线区段将接触网的上、下行串联形成回路是一种新型的大电流热力融冰方案。

由于接触网结构与架空电力线路存在较大差异，采用新型接触网融冰方案时与正常情况电气化铁路运行方式存在不同，因此有必要对该方案的主要电磁特性进行研究。

基于电磁场理论，推导了融冰回路阻抗理论计算公式，验证了融泳方案的可行性；根据镜像法对该方案电场和磁场特性进行定量计算，得到不同区段电磁场的分布特性，与电气化铁路正常工况对比，表明不会引起额外的电磁场干扰。

关键词：电气化铁路；接触网；融冰；电磁场中图分类号：u225文献标识码：A文章编号：1004—2954(2012)04一0120一04R es ea r ch on M ai n E I ect r om agnet i c C har act er i s t i cs of N e w T ypeI ce-M el t i ng M e t hod i n El e ct r i f i ed R ai l w ayH U A N G W en．xun(E l ect r i6ed R a i l w a y D esi gn D epar t m ent，chi na R a i l w a y Fi r st Su r vey and D esi gn I ns t i t ut e er ou p L t d．，x i’an710043，chi na)A bs t r act：I ce coat i ng on oV er hea d cat e nar y i n r ai l w a y w i l l s ever el y af f bct r ai l w ay t ra ns port a t i on．F ordoubl e-t r a ck se ct i on，i t is a ne w t ype of s t r o ng el ect r i c-heat i ng i ce m el t i ng m et hod i n w hi ch t he up—do w nc i r cui t s of t he cat en ar y ca n be connec t ed i n s er i es t o f br m a l oop．B ec ause t he cat e nar y s t r u ct ur e i sdi f f er e nt f}o m pow er l i ne，and be ca us e t he oper at i on w a ys under t he ne w t ype of s t r o ng el ect ri c—heat i ngi ce-m el t i ng m et hod i s di f f erent f r o m nor m a l oper at i on w ays，i t i s nec essa r y t o r es ea r ch t he m a i nel e ct r om agne“c char act er i s t i cs of t hi s m et h od．B as ed o n el ee t r om agne t i e f i el d t he or y，t he pa pe r deduce s ou t t heor et i cal cal cul at i on f or m ul a of t he i ce—m el t i ng l oop i m peda nc e，so t he f ea si bi l i t y of t h i s i ce-m e l t i ng m et hod is V er i f i ed．Fur t he r，bas e on M i r r or I m a ge M et h od，t he pa pe r cal cul at es quan t i t at i v el y t he char act er i s t i cs of t he e l e c t r i c f i el d a nd el ec t r om agne t i c fi e l d of t hi s m et hod，t he n t he di s t r i b ut i on f bat ur esi n al l s ect i ons a r e obt ai ned．I n com par i son t o t he nor m a l condi t i on of e l e c t r i f i ed r ai l w ay，it i s c onc l ude dt ha t t h i s m et hod w oul d not cau s e addi t i onal el ec t r om agne t i c f i el d di st ur bance．K ey w or d s：el ecr i f i ed r a i l w a y；oV e r hea d cat e nar y；i ce m el t i ng；el e ct r om agnet i c f i eI d1概述铁路接触网一旦覆冰将严重影响铁路运行，如1998年京郑线、2003年哈大线及2008年南方多条电气化线路均由于接触网覆冰严重影响了列车的正常运行¨o。

关于接触网覆冰的危害及应对措施的研究摘要：随着我国电气化铁路的不断发展，接触网覆冰严重的威胁了电气化铁路的安全运行，成为影响铁路安全运输的一个重要影响因数之一。

所以，研究接触网覆冰的危害及采取相应的应对措施对铁路的安全发展有着重要的意义。

关键字：接触网覆冰应对措施1 引言覆冰覆雪是在严寒天气时产生的一种自然现象，而电气化铁路作为我国高速及重载铁路的主要牵引方式，如果接触网覆冰会影响受电弓与接触网之间的相互作用，容易导致受电弓从接触网上取流不畅、产生电弧烧伤供电设备等问题，严重时甚至会导致接触网断线、中断铁路行车等严重事故，严重影响了铁路牵引供电安全正常的运行，对我国的经济发展、民生问题产生较大的影响。

世界上有很多国家如俄罗斯、美国、日本、发过等都曾发生过严重的冰雪自然灾害。

我国在2008年南方部分地区也发生了严重的冰雪灾害，给铁路运输和电气化铁路供电造成了严重的影响。

本文对接触网覆冰的原因、危害以及应对措施进行了分析和研究。

2 接触网覆冰的原因、类型以及主要性质2.1 接触网覆冰的原因接触网覆冰主要是外部气象条件发生变化所产生的一种自然现象，是由温度、湿度、冷暖空气对流、环流等因素共同决定的一种物理现象。

空气中的水分在零度或者零度以下时，附着在接触网的表面并冻结结冰，由此形成了接触网覆冰的现象。

2.2 接触网覆冰的类型接触网覆冰主要分为白霜、雾淞、混合淞和雨凇四种，其中危害最严重的是混合凇和雨凇。

2.3 接触网覆冰的主要性质2.3.1 接触网覆冰的特点由于接触线的特殊结构，接触线在覆冰过程中接触线不容易发生扭转。

根据现场的实际观测表明，和一般的输电线路覆冰相比，接触线在覆冰的情况下更容易形成冰棱。

2.3.2 冰的粘结力当覆冰在接触网上是，冰会产生粘结力，粘结力又分为剪切力和垂直粘结力。

剪切力是在水平方向上除冰所需要的力，而垂直粘结力是在垂直方向上除冰所需要的力。

2.3.3 冰的抗拉强度由于接触网覆冰是随着时间慢慢进行累加的过程，而且在形成覆冰时伴随着固体冰、孔隙和液体组成，所以其抗拉强度比纯冰的抗拉强度要小的多。

电气化铁路接触网在线防冰技术研究范美湘在供电系统当中，接触网是一个十分重要的部分，它主要是为电力机车来进行送电，在一些恶劣天气下，输电线路可能会出现一些危害，很容易出现覆冰的现象。

最近几年来，相关专家对这一现象进行了详细的分析，并取得了一些成果。

本文对其展开了具体的研究，还提出了一些解决措施。

一、国内外研究现状受自然环境影响，覆冰经常出现，输电线路出现覆冰会对电路造成极大的损害，还会造成严重的安全事故，给人们的生活和生产造成很大的影响。

我国的输电线路覆冰情况十分严重，在南方的一些省份遭遇了很严重的覆冰，导致很多线路的主干线出现中断情况。

随着铁路建设的不断发展，线路延伸很大，会经过各种各样的气候，在一些海拔较高的地区，很容易出现覆冰的情况，因此引进防冰、融冰的技术十分重要，该技术将为铁路安全提供保障。

国内外专家对输电线路融冰的技术进行了大量的研究，提出了很多种除冰的方法。

对于那些架空的导线来说，利用直流或者交流来进行短路的融冰是一种可行性的办法，它被广泛的应用。

并且还设置了专门的直流融冰装置，在06年进行了正式的运营，在08年以后，湖南等地区也开始应用这些装置。

国家不仅加强了对融冰技术装置的研究，同时还设立了相关的模型，用于对融冰时间的计算。

主要将融冰的过程分为融冰和脱冰这两个阶段，相关的融冰办法和装备已经取得了巨大的成果，但是输电线路的结构和运行方式等都存在着很大的差异，一般情况下它的电流很大，并且本身还能够防止覆冰。

有些天气十分恶劣，在特别极端的天气下，才会出现覆冰的现象。

电力机车的负荷是间接性的电流也并不是一直连续，并且机车的密度较低，这会使得其更加容易结冰。

在国内大部分采用的方式是人工清除，耗费的时间很长，并且效率也不高，在输电线路当中，采用的是短路融冰的方式，该方式要使列车停运后才能够进行。

在本文当中提出了一种基于SVG电气化铁路接触网在线防冰技术方案，对静止无功发生器进行调节，可以控制电流，避免其结冰。

电气化铁路接触网在线防冰技术研究摘要：为做好电气化铁路接触网的除冰防冰工作，本文基于电气化铁路接触网在线防冰技术现状，了解了冰的类型情况，研究了电气化铁路接触网在线防冰技术措施，以从根本上进行电气化铁路接触网防冰工作，有效提升铁路接触网的稳定性，更好的保障铁路接触网线路的安全稳定运行。

关键词：铁路接触网；防冰现状；类型；策略1、电气化铁路接触网在线防冰技术现状由于多年来受冰冻灾害的影响，我国在电气化铁路电网除冰方面积累了不少的经验，在应对极端天气时也能及时排除障碍，快速恢复交通，其中最值得一提的技术当属短路融冰技术，该技术已经十分成熟，在实践中得到了大量的运用，不过随着铁路建设的不断更新迭代，高铁的发展也突飞猛进，对除冰效率和除冰技术提出了更高的要求。

当前，面对输电线和电网上的冰冻层，目前的应对方式还存在一些不足之处。

第一点，输电线与电网的排布、材料、工作方式、强度要求等都存在一些差异，在防冰除冰技术上要不同线路、不同要求、不同对待。

第二点是目前的输电线上载荷都比较大，加上导线本身的电阻的影响，这就使得部分导线自身就有一定的除冰能力，对于较温和的冰冻速度有一定的抵抗力，而对于极速降温、冻雨等则发挥不出多少除冰作用，因此对于不同的天气状况还应该制定相应的除冰方案，做到具有针对性。

第三点是针对不同的线路段，特别是在山阴、隧道口、风口等位置，容易出现极端低温、结冰的概率相对更大，要特别注意防范这一类的线路结冰情况，而现实是并没有针对这些线路设置完备的在线防冰、除冰措施。

除此之外，当前的短路融冰技术也不是完美的，运用该技术需要停运铁路，对于线路比较繁忙的铁路来说无疑会带来不小的运输压力，因此需要开发出高效的在线防冰、除冰技术，尽量减少对线路正常运行的影响，确保国家铁路客货运的运力不打折。

2、电气化铁路接触网在线防冰技术策略2.1接触网材料和结构改善为了更好的做到线路的防冰，材料的选择是关键，首先要保证冰雪不容易滞留在材料上，其次可以调整线路的工作模式，在面对极端低温天气时，线路可以更改为发热模式，将热量传递到电线外层，将线路表面粘附的冰雪快速融化、滴落，防止冰雪在线路上的积累，避免冰雪积累给线路造成巨大的压力，进而导致输电线的断裂，电塔的倾斜、倒塌，而一旦出现线路断裂等情况，对于整个铁路线来说都是致命的，会造成铁路大量客货运车次的积压，进而带来严重的经济损失。

电气化铁路接触网在线防冰方法研究的开题报告一、选题背景在气候寒冷的地区，铁路的接触网往往会因为结冰而影响线路的正常运行。

尤其在北方等寒冷地区，由于大雪天气的影响，铁路接触网的冰雪问题更为严重，不仅影响列车的正常行驶，还会带来安全问题。

因此，研究电气化铁路接触网在线防冰方法是当前一个重点研究方向。

二、研究内容本文将采用文献资料法、实验测试法、数学计算法等方法，结合国内外防冰技术的最新进展，研究电气化铁路接触网在线防冰方法问题，包括以下内容：1. 防冰基本理论和技术方案的概述。

2. 分析电气化铁路接触网在线防冰技术的原理和特点。

3. 研究不同温度、湿度、风速等气象参数对接触网结冰的影响，探索影响因素与结冰的关系。

4. 比较常规防冰方法和在线防冰方法的优缺点，探讨在线防冰技术的经济性和可行性。

5. 分析在线防冰方法在不同环境中的适用性，比较试验结果。

6. 根据以上研究结果，提出适合中国实际情况的电气化铁路接触网在线防冰技术方案。

7. 最后进行防冰效果评价，总结和归纳研究成果。

三、研究意义随着铁路网络的不断扩展和改建，电气化铁路在我国的比重越来越大。

然而，冰雪天气对铁路通行的影响也越来越大。

针对这一问题，电气化铁路接触网在线防冰方法的研究可以有效遏制冰雪天气的影响，保证铁路的安全运行。

同时，这项研究可为国内外相关企业提供技术支持，促进技术交流与合作，具有重要的实际应用价值。

四、研究方法本文采用文献资料法、实验测试法、数学计算法等研究方法。

1. 文献资料法：对国内外技术规范、专业论文、学术报告、先进的科研成果进行详细调研，分析研究问题。

2. 实验测试法：采用现场试验、模拟实验等方法，开展必要的实验测试工作，验证实验结论的可靠性。

3. 数学计算法：运用数学模型，分析电气化铁路接触网在线防冰方法的原理和特点。

五、研究进度计划本文的研究进度计划如下：第一阶段（1个月）：文献调研，查阅国内外相关文献，明确研究目标和技术路线。

城市轨道交通接触网在线防冰技术方案研究摘要：接触网是牵引供电系统的重要组成部分。

接触网裸露在外，极易遭受冰冻，冰冻会破坏弓网之间的联系，导致弓网虚接，进而引发线路烧毁、设备损坏、列车运行中断等问题。

针对这一现状，论文重点研究了城轨接触网的防结冰技术。

关键词：城市轨道交通；接触网；防冰技术引言：接触网作为保障铁路运行的关键电力设备，其结冰不仅会对受电弓的正常运行造成影响，还会对铁路运行造成不利的影响。

为有效解决接触网覆冰问题，对轨道交通电力系统的结构进行优化，研究同时具有牵引和反馈双重特性的电力装置是必然的发展方向。

一、覆冰的形成条件导线覆冰的形成条件包含：一是具有冰封水滴的外部及电线表面的温度，通常低于0摄氏度。

二是具备较高的空气相对湿度，通常在85%以上，作为导线覆冰的水来源。

三是有足够的速度，一般为1—100米/秒，这样就能捕捉到空气中的水分和雾气，从而在电线上凝结成冰。

二、接触网覆冰分析在零下的环境中，由于气流的作用，液态水与导线发生接触，导致导线上的结冰。

由此可知接触网覆冰的严重性取决于环境温度、风速、水滴、导线面积和撞击因子，其中，温度对水滴的降温有影响，风速和导线面积对撞击因子有影响，它们在某种程度上是相互耦合的。

大气流场可划分为层流与紊流，其中层流是一种理想的流动形态，而在外部环境下，其流动形态多以紊流形态出现，并与轨道交通运营条件相联系，分析了温度、空气含水率、风速等因素对接触网覆冰的影响。

当气温、湿度不变时，列车行驶引起的风速、风向等显著改变，使得接触网上表面结冰比下表面结冰更厚，且在接触网分段连接部分更加严重，在一定程度上增加了受电弓的机械损伤风险。

三、接触网覆冰监测（预警）系统接触网覆冰监测（预警）系统主要包含监控层、网络层、数据库及客户端。

它能实时监控接触网导线的温度和工作环境；采用智能视频识别算法，建立覆冰计算模型，实现接触网覆冰状态的在线自动监测和预警；采用了多个界面，并与其它线路监控系统进行了集成，基于现场监测的环境指标，建立一个数据库，用于预测接触网上的结冰情况；当接触网覆冰被确定后，根据监测到的环境参数、覆冰厚度等信息，由运行和维修部门对接触网融冰投切方案进行辅助。

电气化铁路接触网在线防冰技术研究摘要：我国的铁路系统,悬链线的设备,因为频繁的裸露在外面,运行环境非常恶劣,因此,运行环境中很容易受到外部环境的影响和产生变化。

据不完全统计,每年由于悬链线设备故障的外部环境已达到70%以上。

因此,我们需要从根本上改善悬链线设备使用外部环境的能力,大大降低了设备的故障率,保证机车的安全运行。

关键词：接触网覆冰预防措施接触网在初冬和初春季节因降雨、雪表面冻结成冰的线索(奶油)形成冰,冰冷的雨水溅落在温度低于冰点(0℃)对象形成雨夹雪(见相应的指令的解释釉)。

如果是在接触互联网,这是冰链。

如果所有电线都是冰雪覆盖的范围内,这是冰接触线的开销。

冰上舞蹈经常引起悬链线和出现冰,冰下降的现象,严重威胁电力机车的安全,emu受电弓运行,扰乱正常的铁路运输秩序。

因此,基于线索的冰机理、特点和影响因素的研究,制定切实可行的预防措施,减少伤害受电弓上的冰,在最大程度上减少对铁路运输的影响。

1．接触网产生覆冰的机理和分析（1）接触网覆冰按冰的表观特性分为雨淞、粒状雾凇、晶状雾凇、湿雪、混合淞。

雨淞：透明玻璃体、质地坚硬不易破碎，密度在0.6～0.9g/cm3，又称冰凌或明冰，与导线表面的附着力强大，不易脱落。

粒状雾凇:乳白色不透明体，其间含有气泡空隙，质地疏松较脆，表面起伏，无定形状，密度为0.1～0.3g/cm3。

晶状雾凇：白色结晶，冰体内含空气泡较多，质地疏松而软，与导线表面的附着力较弱，容易脱落，密度在0.01～0.08g/cm3。

湿雪：呈乳白色或灰白色，一般质地较软，是处于熔化状的雪花和水体粘附到导线表面而成的，密度一般在0.1～0.7g/cm3之间，粘结在导线上的湿雪当气温进一步降低时将变成坚硬的冰冻体。

混合淞：呈乳白色，体大，气隙较多，是雨淞和雾凇在导线上交替冻结而成的，密度在 0.2～0.6g/cm3之间。

（2）接触网覆冰的形成机理分为降水覆冰、云中覆冰、升华覆冰三类。