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摘要：通过对接触网线索覆冰的机理、特性与影响因素的研究，制定可行的
预防应对措施，减小覆冰对受电弓的危害，从而最大程度上降低对铁路运输的影
响。
关键词：接触网覆冰预防措施
中图分类号：TM922文献标识码：A
接触网在初冬和初春季节因降雨、雪在线索表面冻结而成冰（霜）形成覆冰
现象，冷的雨滴降落到了温度低于冰点（0℃）的物体上就形成雨淞（关于雨凇
的说明请看对应说明）。如果是凝结在接触网上，这就是接触网覆冰。如果一个
范围内的所有导线都被冰包住，这就是接触网线路覆冰。覆冰往往造成接触网舞
动和出现覆冰、冰坠现象，严重威胁电力机车、动车组受电弓的安全运行，打乱
了铁路正常运输秩序。因此，通过对线索覆冰的机理、特性与影响因素的研究，
制定可行的预防应对措施，减小覆冰对受电弓的危害，从而最大程度上降低对铁
路运输的影响。
1．接触网产生覆冰的机理和分析
（1）接触网覆冰按冰的表观特性分为雨淞、粒状雾凇、晶状雾凇、湿雪、混
合淞。雨淞：透明玻璃体、质地坚硬不易破碎，密度在0.6～0.9g/cm3，又称冰
凌或明冰，与导线表面的附着力强大，不易脱落。粒状雾凇:乳白色不透明体，
其间含有气泡空隙，质地疏松较脆，表面起伏，无定形状，密度为0.1～0.3g/cm3。
晶状雾凇：白色结晶，冰体内含空气泡较多，质地疏松而软，与导线表面的附著
力较弱，容易脱落，密度在0.01～0.08g/cm3。湿雪：呈乳白色或灰白色，一般
质地较软，是处于熔化状的雪花和水体粘附到导线表面而成的，密度一般在0.1～
0.7g/cm3之间，粘结在导线上的湿雪当气温进一步降低时将变成坚硬的冰冻
体。混合淞：呈乳白色，体大，气隙较多，是雨淞和雾凇在导线上交替冻结而成
的，密度在
0.2～0.6g/cm3之间。
（2）接触网覆冰的形成机理分为降水覆冰、云中覆冰、升华覆冰三类。降水
覆冰是空气中的冻雨（过冷却水滴）或雪花降落到温度接近0℃或负几度的导线
表面形成覆冰或覆雪。冻雨覆冰形成的雨淞因其密度大、附着力强，对接触网危
害最大。云中覆冰是空气中过冷却的云或者雾与导线相接触冻结成冰，叫云中覆
冰。地面无降水摘要：量和降雪量，覆冰主要取决于湿度、风速等气象参数是云
中覆冰的一个特点。升华覆冰是大气中的水蒸气直接冻结在物体表面所产生的一
种霜，也成为晶状雾凇，因是经过升华而产生的晶状雾凇，所以叫升华覆冰。晶
状雾凇不会发展很大，其附着力较小易脱落，对接触网基本上不产生多大危害。
（3）接触网覆冰的形成条件：足够可以冻
结水滴的气温及导线表面温度，0℃以下，一般为-20～-2℃，能使液滴在冻
结时及时释放出潜热；具有较高的湿度，因为空气过冷却的液水含量是各种覆冰
的水来源，空气相对湿度一般要在85％以上；具有可使空气中的过冷却水滴或
过冷却云粒产生运动的相应风速，以便水滴与导线发生碰撞，被导线捕获，一般
风速为1～10m/s。观察和研究表明，当空气相对湿度很小或无风和风速很低时，
即使温度很低，导线也基本上不发生覆冰现象。影响导线覆冰的气象因素主要包
括气温、空气湿度、风速、风向、云中过冷却水滴的直径及凝结高度等参数。
（4）接触网覆冰厚度的计算公式：
①冻结系数为1，即所有被导线捕获的水滴全部冻结成冰，且雨淞冰的密度
ρi=0.9g/cm3水的密度ρw=1.0g/cm3；②导线为半径R的无限长圆柱体；③风
速为零。这样，相对于1cm的降水量对应的冰厚为：Rep=ρw/ρi•1/π=0.35cm
在以上假设下，覆冰厚度与导线的直径无关，只与降水量有关。
2.覆冰对接触网设备造成的危害当接触网覆冰时，产生的危害主要有受电弓
铦弓、线索损伤、接触网部件受损等设备故障。
（1）弓故障
当接触网覆冰，受电弓在其滑动过程中就会产生冲击力，在较高速度运行下
受电弓的取留器与接触线表面的冰凌发生碰撞损坏，无法正常取留。造成受电弓
铦弓故障的发生。
（2）线索损伤
由于接触网覆冰而产生的线索舞动，容易导致线索的断股、磨损及断裂。在
大幅度的线索舞动过程中线索悬挂位置就会长生扭力，长时间摆动会使地位点处
线索损伤。
（3）接触网部件受损
在发生线索舞动后，容易造成零部件螺栓松动、金具破损现象。线索的舞动
使得支持、连接的金具发生剧烈的振动、扭曲，造成零部件的“内伤”，间接出
现部件脱落、损坏，设备故障。
例如：接触网设备一旦覆冰即存在舞动隐患。2003年2月9日20：43至10
日12：22，京广线许昌-孟庙段、孟宝线孟庙-平顶山东区段接触网设备发生了我
国电气化铁道历史上罕见的舞动现象，造成接触网设备大量损坏。此次事故中断
京广线行车上行4h49min、下行8h34min、孟宝线14h。由于正处于春运期间，
给繁忙的春运工作带来了巨大的压力。
3.采取的相应对策和措施
牵引供电设备维护管理单位，应以“预防为主”的原则，从加强设备巡检力
度，增强设备抵抗恶劣气候的能力，合理组织人员机具及时有效的处理接触网设
备覆冰问题，以下分别从除冰技术方法、导线舞动的基本防护对策和人员、机具
组织方面进行阐述，采取相应的措施，减小因覆冰对接触网设备造成的危害。
（1）除冰技术方法：
①机械破冰方法:对结冰较厚并导致受电弓无法取流的区段，采用打冰车和
人工除冰相结合的方法，进行打冰工作。人工除冰时，用铲刀、木锤等工具刮除
冰快，不可敲打接触线，避免接触线产生硬弯。
②热力融冰方法是提高线路中通过的电流，利用焦尔效应来加热导线，一种
是短路电流融冰法。另一种是接触线中预埋加热电阻丝融冰（设计时考虑）。
③自然脱冰方法是无需外界加入能量，是零能耗脱冰方法，例如阵风、引力、
太阳辐射、温度变化等都可能引发导线脱冰，只是这种脱冰方法可遇而不可求，
完全是自然力作用的结果。然而，通过在导线上加装某种装置（如平衡重块、抑
冰环等）可以使导线引发自然脱冰。
（2）导线舞动的基本防护对策：
虽然导线舞动机理迄今还没有完全弄清楚，但根据已知的形成舞动的主要因
素和在现浅谈接触网线索覆冰预防措施场的实验探索，对导线覆冰引发的舞动的
防止对策大致分类如下：①预先排除发生舞动的外因（如选择不利于形成覆冰的
路径，大电流融冰，使用低居里点合金作融冰套管防止导线覆冰）。
②减少舞动造成的危害（如加固线索悬挂点）。
③采用机械方法减轻或防止舞动（如安装增加导线阻力的器件，由阻力垂直
分量抑制升力）。
④改变导线空气动力特性防舞（使导线沿档距改变其覆冰后的空气动力截面，
产生各自不同的空气动力效应，相互干扰抑制舞动）。
（3）电化区段因冻雨、降雪造成接触网结冰、供电中断时。通过人员、机具
组织方面最大限度的减少由于接触网覆冰造成的危害：
①机务系统安排电力机车在有电区段担当牵引，内燃机车在无（停）电区段
担当牵引，并在发生故障时，实施互救；在供电不稳定区段安排电力机车、内燃
机车共同担当牵引，优先保证受灾区段的旅客列车和重点列车运行。因覆冰影响
导致受电弓无法正常取流的区段，要求电力机车上安装硬度较高的铜基粉末冶金
滑板，保持电力机车开行密度，利用电弧熔化接触线上的薄冰。同时将受电弓静
态压力调到上限。
②供电部门、设备管理单位a组织员工不间断地巡视设备，明确轨道车、
梯车备用，确保接触网贯通线等设备工作正常。对结冰较厚并导致受电弓无法取
流的区段，采用人工除冰。每工区至少配备15支打冰杆及一定数量铲刀、木锤
等（每车不少于3个），用于对接触网上较大冰凌的人工处理。供电工区（车间）
现场派驻人员观察列车通过覆冰区段时，受电弓的拉弧情况。b出现接触网舞
动现象时，接触网上下晃动量为200～300mm或左右晃动量为
100～150mm，采取电力机车限速（45Km/h）通过晃动区断，并观察弓网运
行情况。接触网晃动，导致接触网已有明显缺陷，无法保证受电弓安全运行时，
应停电、果断采取禁止电力机车通过并做好处理缺陷的措施。c根据现场覆冰、
拉弧情况，设置电力机车限速条件（一般电力机车走行速度不超过60公里/小
时），遇有牵引变电所出现反复跳闸（如比率差动保护动作）的特殊现象时，可
先撤除差动保护。
4.结束语
只有不断研究接触网覆冰产生的原因和相关因素，通过改变接触网抗冰设计
和预防措施，使接触网覆冰的危害降到最低，从而减少接触网设备因覆冰对供电
运输安全造成的影响。同时建立一套科学严谨的防冰除冰规程与标准，对接触网
防冰除冰工作具有十分重要的意义。为此，我们将继续对接触网覆冰进行深入探
索和研究。
参考文献：
《架空导线覆冰防冰的理论与应用》刘和云著
预防应对措施，减小覆冰对受电弓的危害，从而最大程度上降低对铁路运输的影
响。
关键词：接触网覆冰预防措施
中图分类号：TM922文献标识码：A
接触网在初冬和初春季节因降雨、雪在线索表面冻结而成冰（霜）形成覆冰
现象，冷的雨滴降落到了温度低于冰点（0℃）的物体上就形成雨淞（关于雨凇
的说明请看对应说明）。如果是凝结在接触网上，这就是接触网覆冰。如果一个
范围内的所有导线都被冰包住，这就是接触网线路覆冰。覆冰往往造成接触网舞
动和出现覆冰、冰坠现象，严重威胁电力机车、动车组受电弓的安全运行，打乱
了铁路正常运输秩序。因此，通过对线索覆冰的机理、特性与影响因素的研究，
制定可行的预防应对措施，减小覆冰对受电弓的危害，从而最大程度上降低对铁
路运输的影响。
1．接触网产生覆冰的机理和分析
（1）接触网覆冰按冰的表观特性分为雨淞、粒状雾凇、晶状雾凇、湿雪、混
合淞。雨淞：透明玻璃体、质地坚硬不易破碎，密度在0.6～0.9g/cm3，又称冰
凌或明冰，与导线表面的附着力强大，不易脱落。粒状雾凇:乳白色不透明体，
其间含有气泡空隙，质地疏松较脆，表面起伏，无定形状，密度为0.1～0.3g/cm3。
晶状雾凇：白色结晶，冰体内含空气泡较多，质地疏松而软，与导线表面的附著
力较弱，容易脱落，密度在0.01～0.08g/cm3。湿雪：呈乳白色或灰白色，一般
质地较软，是处于熔化状的雪花和水体粘附到导线表面而成的，密度一般在0.1～
0.7g/cm3之间，粘结在导线上的湿雪当气温进一步降低时将变成坚硬的冰冻
体。混合淞：呈乳白色，体大，气隙较多，是雨淞和雾凇在导线上交替冻结而成
的，密度在
0.2～0.6g/cm3之间。
（2）接触网覆冰的形成机理分为降水覆冰、云中覆冰、升华覆冰三类。降水
覆冰是空气中的冻雨（过冷却水滴）或雪花降落到温度接近0℃或负几度的导线
表面形成覆冰或覆雪。冻雨覆冰形成的雨淞因其密度大、附着力强，对接触网危
害最大。云中覆冰是空气中过冷却的云或者雾与导线相接触冻结成冰，叫云中覆
冰。地面无降水摘要：量和降雪量，覆冰主要取决于湿度、风速等气象参数是云
中覆冰的一个特点。升华覆冰是大气中的水蒸气直接冻结在物体表面所产生的一
种霜，也成为晶状雾凇，因是经过升华而产生的晶状雾凇，所以叫升华覆冰。晶
状雾凇不会发展很大，其附着力较小易脱落，对接触网基本上不产生多大危害。
（3）接触网覆冰的形成条件：足够可以冻
结水滴的气温及导线表面温度，0℃以下，一般为-20～-2℃，能使液滴在冻
结时及时释放出潜热；具有较高的湿度，因为空气过冷却的液水含量是各种覆冰
的水来源，空气相对湿度一般要在85％以上；具有可使空气中的过冷却水滴或
过冷却云粒产生运动的相应风速，以便水滴与导线发生碰撞，被导线捕获，一般
风速为1～10m/s。观察和研究表明，当空气相对湿度很小或无风和风速很低时，
即使温度很低，导线也基本上不发生覆冰现象。影响导线覆冰的气象因素主要包
括气温、空气湿度、风速、风向、云中过冷却水滴的直径及凝结高度等参数。
（4）接触网覆冰厚度的计算公式：
①冻结系数为1，即所有被导线捕获的水滴全部冻结成冰，且雨淞冰的密度
ρi=0.9g/cm3水的密度ρw=1.0g/cm3；②导线为半径R的无限长圆柱体；③风
速为零。这样，相对于1cm的降水量对应的冰厚为：Rep=ρw/ρi•1/π=0.35cm
在以上假设下，覆冰厚度与导线的直径无关，只与降水量有关。
2.覆冰对接触网设备造成的危害当接触网覆冰时，产生的危害主要有受电弓
铦弓、线索损伤、接触网部件受损等设备故障。
（1）弓故障
当接触网覆冰，受电弓在其滑动过程中就会产生冲击力，在较高速度运行下
受电弓的取留器与接触线表面的冰凌发生碰撞损坏，无法正常取留。造成受电弓
铦弓故障的发生。
（2）线索损伤
由于接触网覆冰而产生的线索舞动，容易导致线索的断股、磨损及断裂。在
大幅度的线索舞动过程中线索悬挂位置就会长生扭力，长时间摆动会使地位点处
线索损伤。
（3）接触网部件受损
在发生线索舞动后，容易造成零部件螺栓松动、金具破损现象。线索的舞动
使得支持、连接的金具发生剧烈的振动、扭曲，造成零部件的“内伤”，间接出
现部件脱落、损坏，设备故障。
例如：接触网设备一旦覆冰即存在舞动隐患。2003年2月9日20：43至10
日12：22，京广线许昌-孟庙段、孟宝线孟庙-平顶山东区段接触网设备发生了我
国电气化铁道历史上罕见的舞动现象，造成接触网设备大量损坏。此次事故中断
京广线行车上行4h49min、下行8h34min、孟宝线14h。由于正处于春运期间，
给繁忙的春运工作带来了巨大的压力。
3.采取的相应对策和措施
牵引供电设备维护管理单位，应以“预防为主”的原则，从加强设备巡检力
度，增强设备抵抗恶劣气候的能力，合理组织人员机具及时有效的处理接触网设
备覆冰问题，以下分别从除冰技术方法、导线舞动的基本防护对策和人员、机具
组织方面进行阐述，采取相应的措施，减小因覆冰对接触网设备造成的危害。
（1）除冰技术方法：
①机械破冰方法:对结冰较厚并导致受电弓无法取流的区段，采用打冰车和
人工除冰相结合的方法，进行打冰工作。人工除冰时，用铲刀、木锤等工具刮除
冰快，不可敲打接触线，避免接触线产生硬弯。
②热力融冰方法是提高线路中通过的电流，利用焦尔效应来加热导线，一种
是短路电流融冰法。另一种是接触线中预埋加热电阻丝融冰（设计时考虑）。
③自然脱冰方法是无需外界加入能量，是零能耗脱冰方法，例如阵风、引力、
太阳辐射、温度变化等都可能引发导线脱冰，只是这种脱冰方法可遇而不可求，
完全是自然力作用的结果。然而，通过在导线上加装某种装置（如平衡重块、抑
冰环等）可以使导线引发自然脱冰。
（2）导线舞动的基本防护对策：
虽然导线舞动机理迄今还没有完全弄清楚，但根据已知的形成舞动的主要因
素和在现浅谈接触网线索覆冰预防措施场的实验探索，对导线覆冰引发的舞动的
防止对策大致分类如下：①预先排除发生舞动的外因（如选择不利于形成覆冰的
路径，大电流融冰，使用低居里点合金作融冰套管防止导线覆冰）。
②减少舞动造成的危害（如加固线索悬挂点）。
③采用机械方法减轻或防止舞动（如安装增加导线阻力的器件，由阻力垂直
分量抑制升力）。
④改变导线空气动力特性防舞（使导线沿档距改变其覆冰后的空气动力截面，
产生各自不同的空气动力效应，相互干扰抑制舞动）。
（3）电化区段因冻雨、降雪造成接触网结冰、供电中断时。通过人员、机具
组织方面最大限度的减少由于接触网覆冰造成的危害：
①机务系统安排电力机车在有电区段担当牵引，内燃机车在无（停）电区段
担当牵引，并在发生故障时，实施互救；在供电不稳定区段安排电力机车、内燃
机车共同担当牵引，优先保证受灾区段的旅客列车和重点列车运行。因覆冰影响
导致受电弓无法正常取流的区段，要求电力机车上安装硬度较高的铜基粉末冶金
滑板，保持电力机车开行密度，利用电弧熔化接触线上的薄冰。同时将受电弓静
态压力调到上限。
②供电部门、设备管理单位a组织员工不间断地巡视设备，明确轨道车、
梯车备用，确保接触网贯通线等设备工作正常。对结冰较厚并导致受电弓无法取
流的区段，采用人工除冰。每工区至少配备15支打冰杆及一定数量铲刀、木锤
等（每车不少于3个），用于对接触网上较大冰凌的人工处理。供电工区（车间）
现场派驻人员观察列车通过覆冰区段时，受电弓的拉弧情况。b出现接触网舞
动现象时，接触网上下晃动量为200～300mm或左右晃动量为
100～150mm，采取电力机车限速（45Km/h）通过晃动区断，并观察弓网运
行情况。接触网晃动，导致接触网已有明显缺陷，无法保证受电弓安全运行时，
应停电、果断采取禁止电力机车通过并做好处理缺陷的措施。c根据现场覆冰、
拉弧情况，设置电力机车限速条件（一般电力机车走行速度不超过60公里/小
时），遇有牵引变电所出现反复跳闸（如比率差动保护动作）的特殊现象时，可
先撤除差动保护。
4.结束语
只有不断研究接触网覆冰产生的原因和相关因素，通过改变接触网抗冰设计
和预防措施，使接触网覆冰的危害降到最低，从而减少接触网设备因覆冰对供电
运输安全造成的影响。同时建立一套科学严谨的防冰除冰规程与标准，对接触网
防冰除冰工作具有十分重要的意义。为此，我们将继续对接触网覆冰进行深入探
索和研究。
参考文献：
《架空导线覆冰防冰的理论与应用》刘和云著