我国自主研发铁路接触网故障监测装置实现关键突破 助力电气化铁路安全运行

(问题)电气化铁路供电系统中,接触网承担着向列车持续供电的关键任务,同时也是故障高发环节之一。受外部环境、运行工况、设备状态等多因素叠加影响,接触网故障往往具有突发性与不确定性,现场抢修需要保障行车安全的前提下快速判明故障点与诱因,难度较大。一旦对故障原因掌握不充分,处置容易陷入被动,不仅延长恢复时间,也会对运输组织与供电可靠性带来压力。随着电力机车运行密度提升、运维对象规模扩大,供电运行单位面临的核心课题正从“快速抢修”继续前移到“有效预防”和“精准管控”。 (原因)从技术机理看,接触网故障诊断中常用的高频暂态信息(行波)具有较强的故障指示意义,但在实际工程应用中面临“采得不真、传得不稳、测得不准”等难点。其一,行波信号沿接触网传播会发生衰减与畸变:导线电阻与对地电导会使部分能量耗散为热,导致幅值下降;此外,电能与磁能在传播过程中的消耗不均衡,会造成波形变形。若线路较长,信号到达牵引变电所时可能已明显失真。其二,牵引变电所内部一次设备与导线结构会引发折反射:站内导线呈感性特征,电压互感器等设备呈容性特征,叠加造成高频暂态在站内反射增强,进一步加重波形畸变。其三,传统电流互感器通常以工频测量为主,对兆赫兹级高频行波的响应能力有限,导致采集到的行波电流难以完整反映故障暂态特征,进而影响故障识别与定位精度。上述因素叠加,直接制约了基于行波的在线监测与预警在工程端的落地效果。 (影响)对供电运维来说,监测信号的可靠性直接决定预警与定位的可信度。若行波信息在采集链路中被显著衰减畸变,容易出现误判、漏判或定位偏差,导致检修资源投入与现场处置节奏被动,难以形成“数据驱动”的预防性检修闭环。在运行组织层面,故障处置时间被拉长,会放大对运输效率与客货运秩序的影响。更重要的是,在铁路网规模持续扩展、牵引供电系统复杂度提升的背景下,供电安全保障对监测手段提出了更高要求:既要看得见异常,又要说得清原因,还要指得准位置。 (对策)针对上述难点,武汉摩恩智能电气旗下全资子公司武汉泛克斯特电气提出面向接触网故障监测的技术方案与装置配置思路,重点围绕行波采集、工频量测与时间同步等环节提升工程适配性。据介绍,该企业前身可追溯至1992年有关高压试验设备制造单位的改制基础,长期聚焦高电压检测试验设备研发制造,并依托科研院所与高校的技术资源形成产品体系。目前推出的接触网故障监测装置以“工频量+行波量”联合监测为基础:在工频侧,电流测量范围覆盖1A至2000A,电压测量范围覆盖0.1kV至30kV,并设置相应采样频率与采样时长以满足运行数据获取需要;在行波侧,电流测量范围覆盖0.1A至1000A,采样频率达到1MHz,并配置不小于规定时长的采样窗口,以提升对暂态细节的捕捉能力。装置同时引入高精度授时能力,授时精度指标达到百纳秒量级,并采用感应取电与太阳能等供电方式组合,适配线路沿线部署需求。在定位能力上,装置宣称区间定位准确率可达较高水平,为运维人员“先定位、再处置”的流程中提供辅助依据。 (前景)业内认为,接触网运维正在从“经验依赖”走向“模型与数据并重”,从“单点告警”走向“全链路状态感知”。面向未来,行波监测若要在铁路供电系统形成规模化应用,还需在多场景适应性、抗干扰能力、数据融合与运维闭环机制上持续完善:一上,改进高频信号采集与传输链路,减少传播衰减和站内反射带来的影响;另一方面,加强与现有运维系统的协同,推动故障录波、在线监测、检修工单与资产管理贯通,形成可追溯、可评估的预防性检修体系。同时,伴随运量增长与装备更新换代,具有自主可控、易部署、可维护等特点的国产监测装备有望在更多线路与区段获得应用空间,为提升牵引供电可靠性提供更坚实的技术支撑。

接触网故障治理的关键不仅在于快速抢修,更在于早期识别和准确定位。通过持续突破高频行波采集、时间同步和可靠供电等关键技术环节,有助于实现对复杂故障的准确识别、分析和定位,确保电气化铁路在高密度运行条件下保持更高的安全性和稳定性。