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冻雨袭击高铁!高铁如何应对?

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继2008年后,今年春运多地再次出现冻雨恶劣天气,湖北、湖南高速公路部分路段大范围结冰积雪,造成大量车辆拥堵滞留在高速路上,最长达三天之久,各级政府动员人手,全员上路人工加机械共同清除路面结冰与积雪,疏通道路,解救受困的返乡民众。

公路结冰无法通行可以理解,但是今年又出现了高铁不能动的双重叠加坏消息,不但自驾车无法回家,就是坐高铁途经“冻雨”路段依样也要趴窝,最后还要动用“老太爷”--内燃机车火速救援,将动车牵引出“冻雨”路段才成。
现在中国高铁技术已是世界领先水平,还在向国外输出技术与标准,或许很多人就纳闷了,为啥此前一路高歌猛进的中国高铁咋还能被一场大雪给“冻”住了呢?

其实,现在高铁确实有四种天气下会存在隐患:下雪、下雨、雨夹雪、冻雨,尤其是最后一种,落下的雨水直接就在电线上结冰,是高铁最怕的一种天气。

高铁线路上的输电线路叫做“接触网”,而高铁自己头上举的那根架子就是“受电弓”,当高铁行驶过程中,“受电弓”始终与“接触网”连接,从而可以保持持续供电,保持均衡的时速。

而此次湖北“冻雨”让“接触网”上直接结冰,导致高铁行驶时上方的“受电弓”接受到的电流不均匀甚至无法持续受电,所以我们才看到有的高铁行驶过程中“受电弓”上方像烧电焊似得拉出一长条电弧,其实就是因为受电不均造成的特有拉电弧现象。

接触网结冰这会导致火车电能供应不足,高铁速度此时太快就可能发生冰层打坏“受电弓”的情况,太慢又影响线路运营,造成大面积路网的延误,而最严重的是,部分路段即便冒着打坏“受电弓”的危险硬闯都过不去,直接无法受电而原地停摆,这就是例年春运中困扰中国高铁的世界性难题——接触网覆冰。

那这个问题在设计高铁时莫非就没有想到过么?

答案是,有设想过的,毕竟中国南北跨度大,海拔气候差异大,肯定需要综合考量不同地域的温湿度与极端天气影响,所以上述四种天气情况下的高铁应对方案也是有的,包括“冻雨”情况下的线路结冰现象。

那通常解决方法是怎样的呢?

最简单的解决方式是直接上“热滑”,提前将一列有两个“受电弓”装置的动车或者电力机车开到轨道上,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,这个负责打冰的“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“,第二个“受电弓”取流,但这样也只能适用于结冰比较薄的情况下。

如果“接触网”上的冰层太厚,前面这列专门的刮冰车就起不了什么作用了,甚至会出现前面刚刮过,后面就很快再结冰的情况。

有专家提出过使用中国电网的“直流融冰技术”来解决高铁线路融冰问题,最后验证也是不太适用的,而且中国高铁内部也搞过调研,最后发现成本很大,实施非常复杂。电网融冰是因为冰层太厚会压跨线路与塔架,对输电损耗其实影响有限,而且融冰后如果再次结冰只要冰层在承受范围内不影响继续送电的安全,也就不需要短时间内再次融冰。但是铁路不行,连续结冰现象是影响线路上机车的持续运营的,而且使用这种技术反复融冰实现流程很复杂,且耗能很大,也影响设备和线路寿命,为了少数极端天气而对大范围的设备进行改造,得不偿失。

所以目前来看,这个问题依旧还是中国高铁技术部门需要持续攻关与克服的难关,最终找到一个商业可持续与技术实现上都能接受的方案才能彻底解决这一世界性难题。目前中国在高原上尚未普及动车的一个重要原因中也有上述因素在,不过相信中国工程师在高铁上的持续成就一定会在不远的将来解决掉这个“拦路虎”的。

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