冻雨为何会影响高铁运行？

2月2日至4日，湖北、湖南等地突降冻雨，受恶劣天气影响，多趟列车晚点甚至停运。由于正值春运，大量旅客出行受到影响。

冻雨对铁路运输的影响是多方面的，钢轨结冰容易造成车轮打滑，不利于高速行驶；道岔结冰会影响转辙机运行，造成道岔转换困难；车站站台结冰会给上下车的旅客带来安全风险；接触网和受电弓结冰会影响列车取电……

冻雨是一种灾害性天气现象，一般发生在初冬或冬末春初。当较强的冷空气南下遇到暖湿气流时，冷空气像楔子一样插在暖空气的下方，近地层气温骤降到0℃以下，湿润的暖空气被抬升并成云致雨，水滴通过温暖空气层下降，在接近地面时经过一个浅层的冰冻空气层，在略低于0℃的空气中保持过冷状态但并未立即凝固。这些过冷的雨滴一旦落到0℃以下物体上时，将立刻冻结，形成外表光滑而透明的冰层。这就是冻雨。

高速铁路上行驶的动车组是靠电能驱动的，铁路线上架设的接触网是专门给动车组输送电能的。动车组车顶上安装有取电装置——受电弓。受电弓升起时，其头部的导电滑板会与其上架设的接触线紧密接触，通过滑动摩擦将电流从接触线上接引到动车组上。

动车组的高速行驶必须依靠电流连续传输，保持良好的弓网受流质量是高速铁路的一项关键技术。由于冰层是绝缘体，接触线一旦覆冰，受电弓导电滑板和接触线无法实现可靠的电接触，会导致绝缘击穿，接触线与滑板间会产生电弧放电。如果此时列车处于行驶中，电弧跟着滑板一路行走就会烧蚀滑板。在网上的一些视频中，大家能看到这种现象。

如果列车停靠在车站或轨道上，持续的电弧放电不仅会烧蚀滑板，还可能烧断接触线，造成供电中断。接触网没有备用的设施，一旦断线，只能等待运维人员完全修复才能通车，往往时间较长、影响的车次较多。此外，接触线覆冰会增加导线重量，导致接触网机械负载增加，导线被拉断甚至塌网的风险也会增大。

这几日的冻雨对高铁运行造成了很大影响。比如，2月2日，沪蓉线D5807次列车车顶4个受电弓在湖北荆州站被冻住无法升起，不得已采用热备动车组换乘。2月3日，D5986次列车在汉宜线造成接触线烧熔断线；武汉地区多个车站道岔受冻雨影响转换困难，造成客车大面积晚点。

我国已建成世界上运营里程最长、运行速度最快的高铁网，极大推动了经济社会发展。但从这次冻雨灾害给我国高铁运行带来的挑战看，我们在提高高铁运行“韧性”、提升应对自然灾害能力方面，还要不断努力。

铁路运行部门应该加强天气预报和灾害预警，变被动应急为主动预防。这方面可以借鉴电力行业的做法。2008年，南方冻雨灾害发生之后，国家电网在长沙建设了电网防灾减灾全国重点实验室，增强了气象预报能力，并结合输电线路特点，实现了导线覆冰、山火等灾害风险预警，为电网安全提供了技术支持。铁路部门加强与气象部门的协调，引入天气预报数据，实现区段级灾害（冻雨、大雪、台风等）预警十分必要。

我国东北地区铁路几乎每年冬季都存在接触网覆冰问题，这不是冻雨引起的，在特定气象条件下在个别区段出现，目前主要靠人工除冰。在接触网防融冰方面，北欧、日本均有比较成熟的技术和经验，我们可以学习借鉴。概括来说，主要有接触线涂油防冰、接触网通电加热防融冰、机械（机器人）除冰等。在道岔防融冰雪方面，北美和日本都有一些解决方案可供借鉴。

提高高铁应对灾害的能力，还需要加大资源投入。希望铁路部门充分汲取这次冻雨灾害教训，及时总结经验，补齐应急预案，进行系统研发，提高技术装备水平，持续提升高铁运行的可靠性。

（作者：吴命利，系北京交通大学电气工程学院教授）

来源： 中国科学报