城市軌道交通架空接觸網雷電防治研究
完成單位：中鐵電氣化勘測設計院有限公司
獲獎情況：2012年度中國鐵路工程總公司科學技術獎特等獎
2013年度中國鐵道學會三等獎
2015年度天津市科學技術進步三等獎
成果水平：國際領先
簡要技術說明：
雷電是聯合國公布的10種最嚴重的自然災害之一。近年來我國由于雷電引發的城市軌道交通安全事故日益增多！秶抑虚L期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》將“交通運輸安全與應急保障”作為交通運輸業的優先主題。國內外在城市軌道交通雷電災害防護領域缺乏深入的技術研究，因此該研究屬于開創性研究課題。
架空接觸網是城市軌道交通中架設在軌道上方、為車輛提供電能的特殊輸電線路，容易遭受雷擊。由于無法實現備用，一旦出現故障只能中斷運營才能維修，其安全可靠性極為重要。因此架空接觸網的雷電防護是該領域研究的核心。在國內本課題組最先開展對此研究，主要有三大方面內容：
第一方面，開展架空接觸網雷電過電壓仿真計算研究。采用網絡綜合法將高架橋復雜結構體等效成等值電路模型，基于貝瑞龍和道梅爾算法建立架空接觸網多導體雷電電磁暫態計算模型，基于電氣幾何模型法建立雷擊閃絡率計算模型。仿真計算結果的有效性均通過工程實際獲得驗證。該部分研究從根本上解決了架空接觸網雷擊危害無法有效計算的技術難點。
第二方面，提出架空接觸網雷電過電壓新型防護技術。采用帶串聯間隙金屬氧化物避雷器防止雷擊造成系統絕緣破壞、降低跳閘率；采用雷電沖擊接地裝置快速泄放雷電沖擊電流，減少雷電危害范圍。
第三方面，建立動態雷電活動監測網，實時監測雷電活動、收集雷電參數并進行預警。
城市軌道交通架空接觸網雷害防治研究在國內尚屬首次。國際上由于架空接觸網在地面及高架橋上應用較少且雷害活動不嚴重，所開展的這方面研究也較少。研究成果填補了該領域雷電防護研究的空白，總體技術達到國際領先水平。本項目共獲國家發明專利1項、實用新型專利6項。
推廣應用情況：
課題研究成果目前在國內城市軌道交通工程中廣泛應用，創造了巨大的社會效益及經濟效益。
（1）天津津濱輕軌工程采用本項目研發的新型防護技術進行架空接觸網雷電防護改造。至2014年底，所有采用新型防護方案的架空接觸網絕緣子再沒有發生雷擊損壞故障，變電所雷擊跳閘率由每年平均約24次下降為每年平均約2次，應用后防護效果十分明顯。動態雷電活動監測網的建立方便了運營維護工作。
（2）北京地鐵十四號線工程西段在跨永定河區段高架接觸網線路采用了本項目研發的新型防護技術進行架空接觸網雷電防護。至2016年底，經過了4個雷雨季節驗證，架空接觸網未發生雷擊造成的設備損壞故障，運行情況良好。
（3）南京寧天城際軌道交通一期工程采用了本項目研發的新型防護技術進行架空接觸網雷電防護。至2016年底，經過了3個雷雨季節驗證，所有采用新型防護方案的接觸網絕緣子沒有發生雷擊損壞故障，相比南京地鐵地鐵1、2號線架空接觸網雷害情況，防護效果十分明顯。
隨著我國城市軌道交通的快速發展，該研究成果的應用前景將更加廣闊。