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京沪高铁首遇滑铁卢 接触网谜团待解

2011年07月12日 01:07 来源: 21世纪经济报道 【字体:

  一场雷电,让开通运营仅11天的京沪高铁短暂瘫痪。

  7月10日傍晚18时10分左右,京沪高铁北京往上海方向19列客车因故障不同程度晚点。经抢修,于当晚19:37才恢复正常供电和行车,以至于有的列车晚点时间达两个多小时。

  京沪高铁正式运营11天发生这样大规模延误引人注目。对于事故原因,上海铁路局人士向记者解释是因为滕州至枣庄段供电线路遭受雷击,造成接触网故障所致。

  不过,这一说法却被负责京沪高铁接触网建设商中铁电化局所否认。“初步检查,问题并不是出自接触网,详细原因还有待调查。” 中铁电气化局人士向记者表示。

  据悉,接触网因属于露天使用设备,本身有防灾系统,因此对于此次雷雨竟使其断电停车的事故,有关人士亦不解,表示原因待查。截至发稿时,铁道部及北京、上海、济南铁路局仍未就这起事故的真实原因给出明确说法。

  “京沪高铁作为新生事物,其运营过程必然会出现各种状况,此次故障只是开始而已。”西南交通大学一位不愿具名的铁路专家7月11日向本报记者评价说,德国日本这些高铁都运营了几十年的国家尚发生这样那样的故障,何况我国这个新兴的高铁国家。中国高铁技术需要在运营过程所发现的不同故障中摸索前进。“能停车就说明安全没问题。”

  是不是接触网故障?

  上海铁路局宣传处人士11日向记者证实,10日晚上18:10左右,从北京南站开来的G151次高铁在滕州至枣庄段出现故障。故障原因起自暴雨雷电天气,致使供电系统故障,进而影响了接触网,令列车停电停运。

  据介绍,京沪高铁是电气化铁路,其牵引供电系统是其动力来源,22万或者11万伏电流从地方电力系统输配电线路的铁塔上,被引入铁路的牵引变动所,变成27500伏的单相电流。高铁机车运行所仰赖的电流就是通过机车上端的接触网来输送的。

  由于接触网是露天使用设备,按照上海局的说法,当晚山东的雷电天气由于损伤了接触网,从而导致输电故障而停车。

  然而,本报记者随后采访负责全线接触网铺陈的公司时,却获得完全不同的说法。

  中铁电气化局与通号公司组成的联合体,负责京沪高铁电力、牵引专业的系统集成、设计、采购、安装、调试、试运行、技术服务等工作,以及“四电”房屋施工任务。两家公司均向记者表示:“暂未发现故障发生的原因与接触网有关。”

  据中铁电气化局介绍说,为适应高速接触网大张力、大电流、耐磨耗、高可靠性的需求,京沪高铁采用镁铜合金接触导线和高强高导合金接触导线。这些设备的性能早就经过验证,这么快就出问题的可能性很小。

  本报记者在6月17日初次体验京沪高铁试运行时,列车行至山东至江苏境内时也曾遭遇狂风暴雨,当时记者发现窗外接触网似乎在狂风中摇摆。同车的电气化局一位工程师解释称,这是因为线路并非直线前行,而是每隔一段有一个Z形接触口,以便接触网线路迂回前进,避免对线路损耗过大。在这位工程师看来,大风暴雨会对列车的运营速度会有一定影响,但不至于会危及接触网。

  中铁电气化局还向记者表示,考虑到接触网是在露天使用的设备,其需要承受多种自然灾害,如雷电、覆冰等影响。因此京沪高铁牵引供电系统采用的是绝缘子保护间隙等雷电防护技术,运用差异化雷害防护策略,提高接触网雷害的预防水平,来确保系统的安全运行。“照理说,雷雨天会影响速度,但还不至于引发故障,我们有防雷技术”。

  据介绍,除了雷雨外,即使在冬天,接触网本身也有防护系统。其牵引供电系统可接入防(融)冰装置,采用电气融冰技术,根据现场的环境参数给出防(融)冰预案,并通过远动智能控制模块,在接触悬挂导线产生持续电流,实现接触悬挂导线的安全融冰。

  “即便高铁接触网出现故障,也未必是接触网本身的原因,也有可能是避雷针等,据我们所知,不是产品本身问题。”7月11日,京沪高铁接触网设备的生产商、陕西宝鸡保德利电气设备有限责任公司的人士向本报表示。

  接触网是与高速电气化铁路运营最为直接相关的架空设备,它的性能直接决定着电力机车受电弓的受流质量,最终影响列车的运行速度与安全。高速铁路比一般电气化铁路对铜线的耐磨性、强度等都要求更高,被视为高速技术的主要难点。

  中国的接触网技术和高铁机车一样,走过了一个“引进—吸收—再创新”的过程。

  宝鸡保德利人士11日向本报记者表示,宝鸡保德利在国内引进接触网技术算是比较早的。公司是中国中铁(601390)电气化局和德国保富铁路公司、意大利布诺米公司三方的合资公司。2007年,三方代表签署了合资生产高速铁路和客运专线接触网零配件合同。

  据介绍,目前国际上高速铁路接触网大体有三种悬挂类型:以日本为代表的复链型悬挂;以德国为代表的弹性链型悬挂;以法国为代表的简单链型悬挂。

  复链型悬挂受流质量最好,即接触网间电流的流畅程度好,可以提高机车运行速度,增加安全可靠性,减少中途停车事故。缺点在于一次性投资太大,接触网运营维修费用高昂,发生事故时抢修难度大、运输中断时间长。

  简单链型悬挂结构简单、施工方便、工程造价低、运行维修费用,日益被世界各国所认可,成为高速铁路接触网首选的悬挂类型。不过缺点是弹性不均匀度较大,容易造成硬点。受电弓通过该点时,会产生较大的火花,使导线腐蚀和磨耗加剧,缩短使用寿命。

  关于弹性链型悬挂弓网,宝鸡保德利人士介绍说,这一类型的优势在于“弹性好,硬点少”。接触线有弯曲的地方称为硬点,冲击加速度数值较小时造成弓网之间接触不良,冲击加速度数值较大时会对接触网、受电弓产生机械破坏。

  但也有专家认为,弹性链型悬挂也有缺点,即弹性吊索本身的长度和张力是随着温度发生变化的,要想保证它在各种温度条件下不使附近的接触网变形,是一件相当困难的事情。

  法国在上世纪80年代建成的巴黎-里昂东南新干线采用弹性链型悬挂。但是在正式运营的三个月内,发生了两次重大事故,造成导线拉断、接触网损坏。

  “对于接触网悬挂类型的选择会根据高铁速度而有所不同。” 中国工程院院士隧道及地下工程专家王梦恕解释说。目前我国在350 km/h高速电气化铁路工程建设中都采用弹性链型悬挂,京沪高铁也是如此。

  今年3月18日,京沪高铁“四电”系统集成电气化工程全线送电成功。京沪高铁枣庄至蚌埠先导段还曾进行16列大编组双弓受流动车试验世界最高运营时速486.1公里的试验。

  当时,铁道部给予京沪高铁牵引供电系统的评价是:“稳定可靠,弓网关系良好,接触网无硬点、无高差、无离线火花”。官方媒体更赞誉“京沪高铁接触网实现了无硬点、无高差,无离线,是国内也是世界上最稳定、质量最好的牵引供电系统”。

  “京沪高铁尚处在磨合期,包括许多螺丝松紧都需要不断调整,但是接触网故障还是不应该出现的。” 王梦恕说。

  接触网由于是露天布置,使用条件苛刻,是整个牵引供电系统最为薄弱的环节。根据铁道部发布的2007年牵引供电运行统计资料,由外部环境(如倒树、桥隧漏水、雷电、大雾等)引发的接触网故障高居不下,占到了总件数的48%以上。

  王梦恕介绍说,接地电阻较大,接触网的接地数量不足,都有可能造成接触网耐雷水平降低。

  事实上国内铁路接触网发生故障并非首次。早在2008年8月15日,从上海开往无锡的D458次曾被雷电击中,“趴窝”2小时。2009年8月22日下午,铁路上海站一辆发往杭州的D5673次列车发生故障,晚点1小时36分后才发车,途中再度停驶, 2小时左右时间里车厢空调几乎没有运作。

  而为了应付“滚雷”等极端天气非常频繁的状况,青藏铁路就采取了铁丝网防护的措施。

  一般的铁路则通过避雷针来对接触网进行防护。王梦恕指出,“避雷器件性能不佳,也有可能导致电气化铁路接触网发生故障。”

  神华准能大准铁路公司供电段助理工程师黄玉章在一篇论文中也强调,以往电气化铁路接触网所使用的各种避雷器件,其性能指标不仅不高,而且稳定性也很差,需要进一步提高。 为了提高接触网设备运行的安全可靠性,铁道部运输局曾提出了“九统一”,即统一铝合金定位器等九项标准对接触网进行大改造。

  也有学者提出,由于接触网脆弱,我国电气化铁路接触网应急装备水平不高,提高抢修水平成为必需。

  应急预案之考

  7月10日的故障,也使高铁部门的应急能力面临考验。不少业内人士提醒铁路部门注意提前做好延误预案,并需考虑如何妥善处理受影响旅客的善后工作。

  中国民用机场协会秘书长王健表示,高铁的延误原因与民航完全不同,其技术的规范和可靠可以避免出现大规模延误的,且机械故障的解决速度较快,因此料不会因延误造成太大问题。

  但王健提醒说,因其旅客量更大,为避免今后高铁像民航一样,因延误发生旅客过激行为,铁路部门有必要尽快思忖应急公关预案,及早建立良好公众形象。

  对于专家的建议,上海铁路局向记者表示,故障发生后,铁路部门迅速启动应急预案,沿线各站及各趟列车加强力量,全力做好旅客服务工作,调度部门加强指挥,尽力赶点,以减少晚点影响,同时通报地方交通部门,做好运输衔接。

  据上海局介绍,10日当晚上海虹桥站和上海地铁部门立即启动应急预案,在上海市建交委协调下,与虹桥枢纽HOC和地铁公司及时沟通,增派夜间公交和出租车,延长地铁2号线定点末班车至23:30开车,并于00:00、00:30再次增开地铁列车,以疏导延误的旅客。

  至于是否会对受延误影响的公众予以赔偿,上海铁路局人士表示:“这是天气原因,不可抗力因素,估计无法赔偿。”这位人士还向记者透露,应急预案里并没有考虑赔偿事宜。

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