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《基于接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理及其防冰方法研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理及其防冰方法研究摘要：接觸網(wǎng)是電氣化鐵路牽引網(wǎng)的重要組成部分，接觸網(wǎng)覆冰是一種嚴(yán)寒天氣時所產(chǎn)生的自然現(xiàn)象，與氣候有著密切關(guān)系。若接觸網(wǎng)大面積形成覆冰，直接影響電氣化鐵路的安全運(yùn)行。因此，探究接觸網(wǎng)覆冰防冰方法具有重要意義。本文首先闡述接觸覆冰機(jī)理及危害，然后探討其防冰方法。關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理再線防冰中圖分類號：U22文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0123-02近幾年來，伴隨著我國電氣化鐵路的不斷發(fā)展，一些較大規(guī)模的重載鐵路線路延伸到高海拔、低溫及高濕度地區(qū)，例如：朔黃鐵路跨越橫山、云中山、沿滹沱河峽谷穿越太行山，此
2、類區(qū)域極易發(fā)生覆冰現(xiàn)象，長時間導(dǎo)致列車無法運(yùn)行、降低接觸網(wǎng)的可靠性及安全性、影響弓網(wǎng)的收流質(zhì)量，使得接觸網(wǎng)在線防冰迫在眉睫。同時，如何確保列車或貨運(yùn)重載車在此區(qū)域運(yùn)行的安全已受到各界人士重視，引起廣泛關(guān)注。1接觸網(wǎng)覆冰機(jī)理及危害6通常情況，覆冰狀態(tài)主要是由氣候條件造成的，其中溫度、空氣中液態(tài)水含量及風(fēng)向、風(fēng)速是重要因素。當(dāng)空氣中有足夠的液態(tài)水時，同時受到較大風(fēng)速影響，使空氣中的液態(tài)水受冷，與接觸網(wǎng)相接觸，加上溫度低于0℃，極易使小水滴冷固，進(jìn)而在接觸網(wǎng)上形成一層厚厚的覆冰。從這一角度來看，接觸網(wǎng)覆冰是一種物理現(xiàn)象，一方面是流體力學(xué)的過程，主要是因?yàn)椴东@氣體中過度冷卻的水滴
3、進(jìn)而發(fā)生的現(xiàn)象；另一方面也是熱力學(xué)的過程。液態(tài)過冷卻水滴釋放熱量而固化的物理現(xiàn)象。其覆冰的厚度及密度與覆冰表面碰撞過程及熱平衡過程有較大關(guān)系。因此，高海拔山區(qū)接觸網(wǎng)覆冰在很大程度上由于冬季溫度低、晝夜溫差大且濕度大而導(dǎo)致的。最為常見的覆冰類型有雨凇、濕雪、混合淞及粒狀霧凇等，其中危害最大的就是雨凇，通常由凍雨而形成，與接觸網(wǎng)表面有著極強(qiáng)附著力，并不易脫落，影響時間較長。覆冰造成危害：首先，影響列車正常通行。如：2008年春運(yùn)期間，發(fā)生的雪災(zāi)，導(dǎo)致多處地段發(fā)生接觸網(wǎng)覆冰現(xiàn)象，使大多數(shù)列車取消車次。其次，降低接觸網(wǎng)的安全性。由于在風(fēng)的作用下，接觸網(wǎng)設(shè)備在承受覆冰自身荷載的同時
4、，還承受風(fēng)面積大導(dǎo)致的最大風(fēng)荷載，極易增加導(dǎo)線張力，破壞支持裝置。此外，高海拔山區(qū)多風(fēng)雪天氣，絕緣子表面容易出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，導(dǎo)致短路，引起閃路放電及接觸網(wǎng)跳閘現(xiàn)象，進(jìn)而影響列車通行。最后，降低弓網(wǎng)的收流質(zhì)量。接觸線波動傳播速度直接影響弓網(wǎng)運(yùn)行速度，若接觸網(wǎng)發(fā)生覆冰時，在工作張力不變的條件下，輸電線路的密度得到提高，從而減少了接觸線的波動傳播速度，影響弓網(wǎng)收流質(zhì)量。62接觸網(wǎng)防冰方法為了有效確保列車通行安全，使電氣化鐵路得到安全穩(wěn)定運(yùn)營，眾多學(xué)者紛紛提出接觸網(wǎng)防冰方法，主要有人工除冰、電力機(jī)車受電弓帶負(fù)荷運(yùn)行除冰、接觸電加熱、涂抹防凍劑、在線防冰法等，但沒有哪一種防冰方法成為
5、主流。電力機(jī)車受電弓帶負(fù)荷運(yùn)行除冰是由內(nèi)燃機(jī)牽引電力機(jī)車弓不取流，其防冰效果較一般，不提倡使用。下面主要對后幾種方法進(jìn)行詳細(xì)闡述：2.1接觸電加熱防冰接觸電加容防冰主要是利用電流的焦耳效應(yīng)對導(dǎo)線進(jìn)行加熱，進(jìn)而融化覆冰。當(dāng)前，主要分為直流融冰與交流融冰。其中直流融冰主要是將覆冰線路作為負(fù)載，連接線路末端，并逐段施加直流電源，采用較低的直流電壓提供短路電流，進(jìn)而使導(dǎo)線加熱，融化覆冰。直流融冰需要增設(shè)融冰變壓器、斷路器及其整流器等。該融冰方法僅僅需要較小電源功率，并對電力系統(tǒng)的影響較小。唯一不足的是投資成本較大，需要資金支持。交流融冰是一種將融冰線路的一端線路與地連接，并在另一
6、端施以融冰電源，進(jìn)而由較大的短路電流使導(dǎo)線加熱，使之冰水融化。該交流融冰方法操作較簡單，且實(shí)施較方便，但會產(chǎn)生較大的無功功率，消耗大量電量，進(jìn)而影響供電能力。2.2涂抹防凍劑6防凍劑技術(shù)最先是由德國發(fā)明的，事前根據(jù)天氣預(yù)報得知有凍雨天氣后，進(jìn)而對接觸線涂抹大量防凍劑，預(yù)防接觸線結(jié)冰。涂抹防凍劑設(shè)備主要由兩個部件組成，其中一個部件安裝在軌道車輛內(nèi)部的固定框架上，而另一部件安裝在附件的車頂受電弓。車輛在行駛期間，將設(shè)備中的防凍劑由壓縮空氣通過組合管道系統(tǒng)進(jìn)而進(jìn)入到中空毛氈柜內(nèi)，當(dāng)毛氈柜滾動時能夠?qū)⒎纼鰟┩磕ㄔ诮佑|線上，進(jìn)而防止接觸網(wǎng)結(jié)冰。該方法使用較方便，且擁有較低的運(yùn)行使用
7、費(fèi)用，具有較高的防冰效率。更為關(guān)鍵的是不受天窗的限制及中性段無電區(qū)的影響。需要注意的是，若遇到較為嚴(yán)重的覆冰，其防冰效果不明顯。2.3在線防冰法在線防冰法是一種基于SVG（ScalableVector6Graphics）接觸網(wǎng)的在線防冰方法，具有極強(qiáng)的應(yīng)用前景。當(dāng)前，大多數(shù)地區(qū)還沒有應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，因此，本文對其進(jìn)行重點(diǎn)研究。要想實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)在線防冰必須堅(jiān)持以下幾條原則：首先，確保接觸網(wǎng)各個部分的電壓在允許范圍內(nèi)；其次，采用在任意區(qū)間都不會結(jié)冰的電流；再次，防冰電流應(yīng)保證各個部分所消耗的電能應(yīng)在經(jīng)濟(jì)能力范圍內(nèi)；最后，在進(jìn)行防冰時不
