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凍雨為何會影響高鐵運行?

發(fā)布時間:2024-02-08 16:24:00來源: 中國科學(xué)報

  2月2日至4日,湖北、湖南等地突降凍雨,受惡劣天氣影響,多趟列車晚點甚至停運。由于正值春運,大量旅客出行受到影響。

  凍雨對鐵路運輸?shù)挠绊懯嵌喾矫娴?,鋼軌結(jié)冰容易造成車輪打滑,不利于高速行駛;道岔結(jié)冰會影響轉(zhuǎn)轍機運行,造成道岔轉(zhuǎn)換困難;車站站臺結(jié)冰會給上下車的旅客帶來安全風(fēng)險;接觸網(wǎng)和受電弓結(jié)冰會影響列車取電……

  凍雨是一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象,一般發(fā)生在初冬或冬末春初。當較強的冷空氣南下遇到暖濕氣流時,冷空氣像楔子一樣插在暖空氣的下方,近地層氣溫驟降到0℃以下,濕潤的暖空氣被抬升并成云致雨,水滴通過溫暖空氣層下降,在接近地面時經(jīng)過一個淺層的冰凍空氣層,在略低于0℃的空氣中保持過冷狀態(tài)但并未立即凝固。這些過冷的雨滴一旦落到0℃以下物體上時,將立刻凍結(jié),形成外表光滑而透明的冰層。這就是凍雨。

  高速鐵路上行駛的動車組是靠電能驅(qū)動的,鐵路線上架設(shè)的接觸網(wǎng)是專門給動車組輸送電能的。動車組車頂上安裝有取電裝置——受電弓。受電弓升起時,其頭部的導(dǎo)電滑板會與其上架設(shè)的接觸線緊密接觸,通過滑動摩擦將電流從接觸線上接引到動車組上。

  動車組的高速行駛必須依靠電流連續(xù)傳輸,保持良好的弓網(wǎng)受流質(zhì)量是高速鐵路的一項關(guān)鍵技術(shù)。由于冰層是絕緣體,接觸線一旦覆冰,受電弓導(dǎo)電滑板和接觸線無法實現(xiàn)可靠的電接觸,會導(dǎo)致絕緣擊穿,接觸線與滑板間會產(chǎn)生電弧放電。如果此時列車處于行駛中,電弧跟著滑板一路行走就會燒蝕滑板。在網(wǎng)上的一些視頻中,大家能看到這種現(xiàn)象。

  如果列車停靠在車站或軌道上,持續(xù)的電弧放電不僅會燒蝕滑板,還可能燒斷接觸線,造成供電中斷。接觸網(wǎng)沒有備用的設(shè)施,一旦斷線,只能等待運維人員完全修復(fù)才能通車,往往時間較長、影響的車次較多。此外,接觸線覆冰會增加導(dǎo)線重量,導(dǎo)致接觸網(wǎng)機械負載增加,導(dǎo)線被拉斷甚至塌網(wǎng)的風(fēng)險也會增大。

  這幾日的凍雨對高鐵運行造成了很大影響。比如,2月2日,滬蓉線D5807次列車車頂4個受電弓在湖北荊州站被凍住無法升起,不得已采用熱備動車組換乘。2月3日,D5986次列車在漢宜線造成接觸線燒熔斷線;武漢地區(qū)多個車站道岔受凍雨影響轉(zhuǎn)換困難,造成客車大面積晚點。

  我國已建成世界上運營里程最長、運行速度最快的高鐵網(wǎng),極大推動了經(jīng)濟社會發(fā)展。但從這次凍雨災(zāi)害給我國高鐵運行帶來的挑戰(zhàn)看,我們在提高高鐵運行“韌性”、提升應(yīng)對自然災(zāi)害能力方面,還要不斷努力。

  鐵路運行部門應(yīng)該加強天氣預(yù)報和災(zāi)害預(yù)警,變被動應(yīng)急為主動預(yù)防。這方面可以借鑒電力行業(yè)的做法。2008年,南方凍雨災(zāi)害發(fā)生之后,國家電網(wǎng)在長沙建設(shè)了電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)全國重點實驗室,增強了氣象預(yù)報能力,并結(jié)合輸電線路特點,實現(xiàn)了導(dǎo)線覆冰、山火等災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警,為電網(wǎng)安全提供了技術(shù)支持。鐵路部門加強與氣象部門的協(xié)調(diào),引入天氣預(yù)報數(shù)據(jù),實現(xiàn)區(qū)段級災(zāi)害(凍雨、大雪、臺風(fēng)等)預(yù)警十分必要。

  我國東北地區(qū)鐵路幾乎每年冬季都存在接觸網(wǎng)覆冰問題,這不是凍雨引起的,在特定氣象條件下在個別區(qū)段出現(xiàn),目前主要靠人工除冰。在接觸網(wǎng)防融冰方面,北歐、日本均有比較成熟的技術(shù)和經(jīng)驗,我們可以學(xué)習(xí)借鑒。概括來說,主要有接觸線涂油防冰、接觸網(wǎng)通電加熱防融冰、機械(機器人)除冰等。在道岔防融冰雪方面,北美和日本都有一些解決方案可供借鑒。

  提高高鐵應(yīng)對災(zāi)害的能力,還需要加大資源投入。希望鐵路部門充分汲取這次凍雨災(zāi)害教訓(xùn),及時總結(jié)經(jīng)驗,補齊應(yīng)急預(yù)案,進行系統(tǒng)研發(fā),提高技術(shù)裝備水平,持續(xù)提升高鐵運行的可靠性。

 ?。ㄗ髡撸簠敲?,系北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授)

  

(責編:常邦麗)

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