春运大量延误停摆!困扰中国高铁多年冻雨难题,为何至今仍未解决

2008年的春运瘫痪局面又要重演了? 159趟列车被迫停摆,武铁因为又下冻雨又下雪大面积停运、晚点。

明明轨道上没有积雪,为什么经过湖北的高铁都要将速度降低缓慢通过,而且列车上方的输电线路还一路冒火花呢?

中国高铁全球领先,但至今都没有解决抗冻难题吗?

对,遇到这种极端天气还根本就没法解决。四种降水模式——下雪、下雨、雨夹雪和下冻雨,其中最恶劣的就是下冻雨,下的雨掉下来就直接结冰,导致高铁上方的电线全部包裹着厚厚的一层冰。

高铁上方的这根电线专业点说叫作“接触网”,而这根架子就是“受电弓”,当受电弓与接触网连接时,高铁在滑行状态下就可以得到供电。

武汉的这次冻雨让接触网结冰,导致高铁行驶时上方的受电弓接受到的电流不均匀,所以我们看到高铁行驶过程中受电弓上方像烧电焊似得,这就是拉弧、闪电弧。

途径汉口站的列车拉弧火花

接触网结冰这会导致电能供应不足,高铁速度太快可能发生冰层打坏受电弓的情况,再加上轮轨上结冰影响刹车,所以高铁动车只能以很低的速度通过,甚至有的列车组被迫停电直接原地停摆,这就是每年春运困扰中国高铁十多年的世界难题——接触网覆冰。

接触网覆冰

情况极其严重的还需要通过内燃机车救援。

武汉铁路微博就在2月3日发文称,武汉到宜昌的一段路线因为“接触网覆冰”导致停电。

武铁发布的停运原因

高铁以往接触网结冰时是如何立即解决的呢?

简单点可以直接上“热滑”,开一列有两个受电弓的动车或者电力机车到轨道上,前面一个受电弓升弓出去滑一遍,不通电不取流,专门将冰层打掉,第二个受电弓取流,但这样也只能短暂保证接触网的供电。

其中机车上打冰的受电弓需要安装碳铝滑板或者铜基粉末冶金滑板,这种滑板像刀片一样硬,但不会损伤接触网。

两种滑板

如果接触网上的冰层太厚的话,刮冰车起不了作用,那么我们就只能上人力了。

先把需要去冰的路段断电,然后一群接触网工直接拿棍子敲打冰层,其实人工去冰这种方式是很低效落后的,但也是迫不得已。

人工给接触网去冰

目前铁路上面对“接触网覆冰”这个自然灾害时,基本只有这两种解决办法。虽然接触网覆冰看起来没啥,只是供电路线上结了一层冰,却能直接瘫痪一方的铁路运力,甚至影响整个春运路线这条大动脉。

一场冻雨几乎让整个武汉铁路瘫痪停运,“高铁供电线路去冰”除了机车刮冰和人力敲打这些传统落后方式外,有没有其他超前的技术解决这个世界难题呢?

确实有专家提到过、利用电网的直流融冰装置去冰,当接触网线路覆冰严重时,我们可以给这段路线通过稳定可调的直流电流,直接对线路加热融化冰层。

其实从上世纪50年代开始,我国东北就从苏联引进了高压线的融冰技术,大致原理就是将融冰装置和结冰线路连到同一回路上,使线路短路发热来融化冰层。2008年全国雪灾之前,基本只有华北一小部分电网和东北电网搞了这个,南方是08年雪灾过后才开始弄的。

短路发热去冰原理

2022年12月,云南昭通突现极端雨雪冰冻天气,很多地方的高压电线全部附着厚厚的雪层和冰层,一旦不及时去冰,2008年冰灾高压线路和塔被压倒的情况又会重现。

幸好从2008年后昭通电网搞了七套融冰装置,将110千伏以上的中、重冰灾区全部覆盖,所以当时利用输电线路直流加热融冰时,所有冰块轻松掉落,去冰方式极其高效和节省人力。

现在电网用的这种直流融冰方式需要断电进行,直流电是额外的电源提供的,这种电源能自由调节不同大小的电流,从而调节发热量。

那这种直流去冰方式能用在高铁路线上吗?

目前来看还真不行,现在国内还没有用直流短路方式解决过高铁线路结冰问题,中国国家铁路集团运输调度指挥中心发表过这样一篇论文——高铁铁路接触网直流融冰技术,就是用直流装置将高铁结冰线路进行短路去冰。

相关直流融冰技术论文

虽然高铁接触网去冰用直流装置去冰理论上可行,但实施起来非常复杂。中国铁路总公司呼和浩特局的翁尔朋发表的论文探讨过这个问题,他认为过程虽然简单,但是需要的设备很多,比如牵引变压器、换流变压器和整流设备等等,操作起来也麻烦,所以具有一定的局限性。

翁尔朋论文给出电流融冰局限性的理由

我个人分析认为接触网和输电线路的功能是不同的,商业运营性质也不太相同。高压输电线路去冰一次能管很长时间,远程输电主要是担心冰层过重压垮线路,去冰一次后面即使结冰但重量轻也不太影响送电。

但高铁输电线路但凡结冰,就会影响列车的通行,需要不断跟着去冰,可能现在去除了,过一会儿冻雨袭来又会结冰,用直流装置短路反复去冰的话耗能太严重,也会影响设备和线路寿命,成本上过于超标。

但不管怎样,如今的去冰方式已经无法解决接触网结冰对春运运力的影响,你认为高效的去冰方式是什么呢?

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