中国铁路沈阳局集团有限公司调度所 辽宁沈阳 110000
摘要：众所周知，随着我国经济的快速发展，铁路运输已经成为主要的形式之一。我国《铁路“十三五”发展规划》中指出，预计到2020年底，我国高速铁路里程将达到3万公里，其电气化比例也均达到70%，这将进一步提升我国铁路运输能力，使总运营里程突破15万公里，基本完成对我国各区域的覆盖，并构建起层次分明、安全高效的铁路网络。接触网系统作为现代铁路的关键组成，为动车组及电力机车提供着电能保障，其安全高效运行将事关全局，因此必须在接触网故障分析与防范能力，为电气化铁路提供不间断的能源支持，避免因接触网故障而引发的运行问题，真正凸显我国铁路运输网的规模优势。
关键词：复杂艰险山区；电气化铁路接触网；关键技术
引言
我国自1961年开通第一条电气化铁路（宝成线宝凤段）以来，至今已建成投运电气化铁路总里程达10万公里，其中高速铁路总里程达3.5万公里，无论是电气化铁路总里程还是高速铁路总里程，均居世界第一。60多年来，随着科学技术的不断进步和综合国力的不断增强，在不断总结设计、施工及运营经验的基础上，我国电气化铁路接触网的设计技术水平也得以不断提升，并已自成技术体系。
1电气化铁道接触网特点
接触网指的是在露天架设、没有备用的户外供电装置，极易受各种外界自然因素的影响，在出现故障问题时，会威胁列车运行的稳定性。因此，电气化铁道接触网必须具备以下特点：(1)接触网悬挂弹性须均匀；(2)接触线坡度变化须平滑；(3)在受电弓压力和风力的作用下，接触网具备一定的稳定性；(4)接触网结构和零件需要轻巧、简单，具有一定的标准化；(5)接触网要具有抗腐蚀性和耐磨性；(6)接触网建设在满足各项性能的基础上，能节省更多的成本。
2复杂艰险山区电气化铁路接触网关键技术问题及应对措施
2.1高地震烈度
复杂艰险山区铁路沿线多发生错断、震坏和地震次生灾害，地震动峰值加速度甚至大于
0.4g，接触网工程应充分考虑抗震以及减震、隔震设计，具体应对措施主要如下。
（1）合理选取地震设计波形，考虑强震环境下“基础+支柱+腕臂定位+导线+坠砣”共同耦合作用。
（2）满足“大震不倒、中震可修、小震不坏”设防目标，差异化设计接触网服役功能需求。
（3）支柱宜选用抗震性能好、易于抢修的法兰连接形轻型钢管柱，支柱的自振周期应避免与桥梁土建结构等自振周期接近。
（4）接触网系统设计参数应考虑抗震系数修正，包括钢结构件的承载力、地基抗震承载力以及锚栓有效锚固深度等。
2.2大峡谷
山高谷深易导致峡谷风盛行，复杂的地形地貌对风速影响极大，峡谷风的加速、越山风的紊流及山体斜坡风爬坡效应比较明显，风向、风速时空差异较大，相应的峡谷风荷载对接触网系统影响较大，具体应对措施如下。
（1）峡谷风荷载方面：考虑峡谷风特征和风场效应，合理选取风荷载设计参数；基于风-桥-柱-网-弓动态耦合作用，结合列车风雨限速规则，考虑接触网正常（列车运行）和非正常（列车停运）工作状态。
（2）供电馈线方面：优化供电方案、所亭位置以及供电线路径，尽量避开复杂的峡谷地形；采取输电大铁塔方案，采取可靠性高、载流量大的导线，增大档距、减少塔基。
2.3冻土
复杂艰险山区铁路沿线伴有季节性冻土，不同深度的冻土直接影响接触网支柱基础及接地设计，具体应对措施如下。
（1）支柱基础：优先采取与土建同步施工预留方案，降低后期基础施工难度以及对路基防护的破坏程度；采用受冻胀及融沉影响小的机械钻孔桩基础，桩基穿透土壤冻结深度；采用高等级、防水、抗冻胀及耐寒性混凝土，在基础周围涂抹防冻剂；基础设计考虑冻胀切向力和融沉承载力，适当加大基础埋深，合理优化基础外形结构。
（2）接地方案：接地线采用韧性较好的柔软绞线，避免设置在冻土层中避免在冻土解冻时断裂、破坏；充分考虑冻土解冻前后引起的土壤电阻率的变化，准确进行接地电阻值的校核。
2.4极寒、频繁大温差
复杂艰险山区特别是高海拔地区空气稀薄，太阳幅射强，日照长，形成日温差大且频繁，阴坡与阳坡温差大等特点。接触网系统面临的关键技术问题主要包括极端温度、频繁大温差环境下接触悬挂参数设计，材料、零部件选型及加工工艺等，具体应对措施如下。
（1）悬挂参数方面：充分考虑温度变化引起的线索长度、弛度变化，应适当缩短跨（档）距、锚段（耐张段）长度，加大线索或装备间距离；考虑昼夜温差、天气急剧变化引起的大温差且温度变化频繁等特点，考虑接触网系统的张力偏差以及补偿装置的工作行程、往返频次等影响。
（2）材料及装备方面：优先选用铝合金、铜合金及不锈钢等有色金属或耐候钢；合理选择钢结构材质等级，避免选用Q235A、Q235B.F，优选模锻件；合理进行热处理，严格控制构件金相和焊缝低温等性能，提高产品质量；考虑温差大、温度变化频繁等特点，选取高可靠性、耐疲劳的接触悬挂及补偿装置。
2.5强雷电
隧道外接触网多裸露在空旷地带，高于周边地形或位于高山峡谷地段，接触网防雷设计主要面临的问题在于艰险无人区雷电环境资料的获取，以及复杂多变线路的差异化防雷等，具体应对措施如下。
（1）收集沿线雷暴日、地闪密度等相关资料，有效开展差异化防雷设计。
（2）结合“V”形峡谷等特殊地形地貌，科学进行接触网防雷设计。
（3）优化隧道群间接触导线、回流导线、架空地线、避雷线以及供电线等多种导线合架时布置方案。
2.6施工及运营维护
2.6.1施工方面
（1）系统化：结合沿线地理环境、生产生活设施，科学合理编制施工组织方案，研究各种复杂、恶劣工况下的施工方案及工法工艺。
（2）一体化：基础优先采取与土建同步预留施工；采用精细化的预配工艺，进行工厂化预装、集成，减少现场二次组装或返工。
（3）轻型化：支柱等构件宜考虑轻型、便于运输；装备宜考虑质量轻、易于搬运和安装。
（4）机械化、智能化、信息化：采用机械钻孔或打桩基础；采用GIS、BIM等信息化手段；采用数字化、智能化的接触网测量、打孔、装配以及放线等先进装备。
2.6.2运营维护方面
（1）结合高海拔、无人区等特点，合理规划抢修、运营、检测、维修等运营维护体系，提高应急抢修救援策略。
（2）结合地形地貌、站区分布、生活条件等，合理设置运营维护机构和车辆、设备。
（3）结合高海拔低温、低压、缺氧、交通极不便、长大坡道以及隧道等恶劣条件，配备制氧、医疗等生活设施，配置快捷、智能化的高性能作业车辆、工机具。
（4）设置6C、PHM及监测预警系统等接触网智能运维系统。
结语
复杂艰险山区电气化铁路接触网工程面临着多项技术难题，基于接触网服役性能，通过总结和分析其面临的关键技术及薄弱点，研究并提出应对措施，为复杂艰险山区电气化铁路接触网设计、施工和运营维护提供系统的理论指导和技术保障。
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