城市轨道交通架空接触网雷电防治研究
完成单位：中铁电气化勘测设计院有限公司
获奖情况：2012年度中国铁路工程总公司科学技术奖特等奖
2013年度中国铁道学会三等奖
2015年度天津市科学技术进步三等奖
成果水平：国际领先
简要技术说明：
雷电是联合国公布的10种最严重的自然灾害之一。近年来我国由于雷电引发的城市轨道交通安全事故日益增多。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》将“交通运输安全与应急保障”作为交通运输业的优先主题。国内外在城市轨道交通雷电灾害防护领域缺乏深入的技术研究，因此该研究属于开创性研究课题。
架空接触网是城市轨道交通中架设在轨道上方、为车辆提供电能的特殊输电线路，容易遭受雷击。由于无法实现备用，一旦出现故障只能中断运营才能维修，其安全可靠性极为重要。因此架空接触网的雷电防护是该领域研究的核心。在国内本课题组最先开展对此研究，主要有三大方面内容：
第一方面，开展架空接触网雷电过电压仿真计算研究。采用网络综合法将高架桥复杂结构体等效成等值电路模型，基于贝瑞龙和道梅尔算法建立架空接触网多导体雷电电磁暂态计算模型，基于电气几何模型法建立雷击闪络率计算模型。仿真计算结果的有效性均通过工程实际获得验证。该部分研究从根本上解决了架空接触网雷击危害无法有效计算的技术难点。
第二方面，提出架空接触网雷电过电压新型防护技术。采用带串联间隙金属氧化物避雷器防止雷击造成系统绝缘破坏、降低跳闸率;采用雷电冲击接地装置快速泄放雷电冲击电流，减少雷电危害范围。
第三方面，建立动态雷电活动监测网，实时监测雷电活动、收集雷电参数并进行预警。
城市轨道交通架空接触网雷害防治研究在国内尚属首次。国际上由于架空接触网在地面及高架桥上应用较少且雷害活动不严重，所开展的这方面研究也较少。研究成果填补了该领域雷电防护研究的空白，总体技术达到国际领先水平。本项目共获国家发明专利1项、实用新型专利6项。
推广应用情况：
课题研究成果目前在国内城市轨道交通工程中广泛应用，创造了巨大的社会效益及经济效益。
(1)天津津滨轻轨工程采用本项目研发的新型防护技术进行架空接触网雷电防护改造。至2014年底，所有采用新型防护方案的架空接触网绝缘子再没有发生雷击损坏故障，变电所雷击跳闸率由每年平均约24次下降为每年平均约2次，应用后防护效果十分明显。动态雷电活动监测网的建立方便了运营维护工作。
(2)北京地铁十四号线工程西段在跨永定河区段高架接触网线路采用了本项目研发的新型防护技术进行架空接触网雷电防护。至2016年底，经过了4个雷雨季节验证，架空接触网未发生雷击造成的设备损坏故障，运行情况良好。
(3)南京宁天城际轨道交通一期工程采用了本项目研发的新型防护技术进行架空接触网雷电防护。至2016年底，经过了3个雷雨季节验证，所有采用新型防护方案的接触网绝缘子没有发生雷击损坏故障，相比南京地铁地铁1、2号线架空接触网雷害情况，防护效果十分明显。
随着我国城市轨道交通的快速发展，该研究成果的应用前景将更加广阔。
