付波

摘要：近年來(lái)，我國(guó)在鐵路以及城市軌道交通建設(shè)方面的發(fā)展迅速，鐵路軌道的最優(yōu)牽引方式為電力牽引。在對(duì)線路進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程中，鐵路安全的關(guān)鍵是弓網(wǎng)受流關(guān)系，而線路的接觸網(wǎng)由于造價(jià)高無(wú)法備用，如果發(fā)生故障將會(huì)導(dǎo)致大面積的壓車和列車晚點(diǎn)。文章分析了接觸網(wǎng)硬點(diǎn)可能帶來(lái)的危害以及接觸網(wǎng)硬點(diǎn)產(chǎn)生的原因，并提出了改進(jìn)辦法。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)；硬點(diǎn)原因；鐵道電氣化；改進(jìn)方法；鐵路軌道；電力牽引 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U225 文章編號(hào)：1009-2374（2016）30-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.013

接觸網(wǎng)是電氣化鐵道的重要組成部分。近幾年來(lái)，我國(guó)在鐵路以及城市軌道交通建設(shè)方面的發(fā)展迅速，列車運(yùn)行速度也在不斷提高，因此這就對(duì)接觸網(wǎng)提出了更高的要求。尤其是當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提高了電力機(jī)車的負(fù)載能力以及牽引供電裝置的性能。能耗低、速度快、效率高的電力牽引技術(shù)已經(jīng)慢慢發(fā)展成為了全球鐵道發(fā)展的方向，成為了鐵道現(xiàn)代化的標(biāo)志。

電氣化鐵路是指通過(guò)電力機(jī)車作為牽引動(dòng)力的鐵路，電氣化鐵路的核心部分就是在沿鐵路上空所架設(shè)的特殊輸電線路，其確保了電力機(jī)車在鐵道上的高速運(yùn)行。在電力機(jī)車處于高速運(yùn)行的過(guò)程中，供電過(guò)程是利用接觸網(wǎng)通過(guò)電力機(jī)車的受電弓來(lái)連續(xù)地對(duì)其進(jìn)行供電。接觸網(wǎng)應(yīng)該保持與電力機(jī)車的受電弓接觸，在理想狀況下，它們相互之間的接觸壓力應(yīng)該為一個(gè)恒定的值，電力機(jī)車的受電弓沿接觸線行進(jìn)，從而獲得穩(wěn)定的電壓。然而，由于線路設(shè)計(jì)的缺陷以及施工方法和平時(shí)的檢修不到位等因素而造成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì)嚴(yán)重地影響電力機(jī)車穩(wěn)定地運(yùn)行，易導(dǎo)致機(jī)車受電弓和接觸網(wǎng)導(dǎo)線的損傷。將接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的危害降到最低，確保接觸網(wǎng)和受電弓之間的正常接觸及導(dǎo)通，是提高電氣化鐵路安全穩(wěn)定的前提。

1 研究接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的意義

在電力機(jī)車的運(yùn)行過(guò)程中，電力機(jī)車是依靠機(jī)車頂部的受電弓和沿鐵道線上空所架設(shè)的接觸網(wǎng)相接觸來(lái)獲得電能的。為了保證機(jī)車獲取電能的可靠性，需要保持受電弓大約70N的抬升力。但是鐵道沿線的接觸網(wǎng)不是完全剛性的固定，因此接觸網(wǎng)與受電弓之間的接觸壓力不是固定的，而是變化的，并且該變化還是非線性的變化。接觸網(wǎng)的硬點(diǎn)就是導(dǎo)致接觸網(wǎng)與受電弓接觸壓力發(fā)生突變的地方?，F(xiàn)今，對(duì)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)檢測(cè)方法主要是利用接觸網(wǎng)檢測(cè)車來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，此外還可以在機(jī)車行進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)人工觀察來(lái)檢測(cè)。接觸網(wǎng)硬點(diǎn)是由于接觸網(wǎng)導(dǎo)線的彈性不均勻引起的，是不可避免的，而且由于硬點(diǎn)所造成的危害很大程度上與機(jī)車運(yùn)行速度有關(guān)，電力機(jī)車的行進(jìn)速度越快，接觸網(wǎng)硬點(diǎn)就表現(xiàn)得越顯著，因此在評(píng)價(jià)電氣化鐵道接觸網(wǎng)的質(zhì)量好壞上，接觸網(wǎng)硬點(diǎn)是一個(gè)很重要的標(biāo)準(zhǔn)。

2 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的危害

接觸網(wǎng)硬點(diǎn)具有很嚴(yán)重的危害，在電力機(jī)車高速行進(jìn)的過(guò)程中，接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致受電弓出現(xiàn)升高以及降低的問(wèn)題，使得接觸網(wǎng)與受電弓之間的正常接觸受到影響，阻礙了機(jī)車的取流，引起了受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線之間的不正常磨損，在情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)撞損受電弓，此外，在撞擊過(guò)程中產(chǎn)生的高壓電弧也會(huì)使得接觸線和受電弓燒毀。因此對(duì)于接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的危害可分為兩種：第一種是機(jī)械損傷；第二種是電弧傷害。

2.1 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)造成的機(jī)械損傷

物理傷害是從損傷的外形而言的。在機(jī)車高速行進(jìn)的過(guò)程中，接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)導(dǎo)線以及機(jī)車的受電弓發(fā)生刮傷、撞傷以及變形等損傷。而當(dāng)受電弓產(chǎn)生變形后，其又會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)導(dǎo)線被刮斷，進(jìn)而引起供電中斷，使得列車的正常運(yùn)行受到影響。

2.2 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)造成的電弧傷害

化學(xué)傷害是從損傷的性質(zhì)來(lái)說(shuō)的。由于接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的存在，在機(jī)車高速行進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的高壓電弧對(duì)接觸網(wǎng)以及機(jī)車的受電弓造成燒損、退火以及導(dǎo)線燒熔等損傷，情況嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)導(dǎo)線被燒斷，而造成嚴(yán)重的事故。接觸網(wǎng)硬點(diǎn)還會(huì)造成高速行進(jìn)的機(jī)車上方的受電弓產(chǎn)生間斷式的接觸，這種情況稱之為“離線”?！半x線”產(chǎn)生的電弧相當(dāng)大，它會(huì)引起電力機(jī)車的取流發(fā)生瞬變，形成過(guò)電壓與電磁諧波，而且還會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)以及受電弓燒損，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備受損，嚴(yán)重影響供電系統(tǒng)與電力機(jī)車的性能。

3 形成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的主要原因

3.1 結(jié)構(gòu)原因

3.1.1 接觸網(wǎng)的電連接線（特別是在供電線上網(wǎng)處以及隔離開(kāi)關(guān)處）及其導(dǎo)線夾頭，由于垂直負(fù)載比較大，可能會(huì)在此處形成較大的垂直硬點(diǎn)，此外在吊弦與接觸線中心錨結(jié)線夾處也會(huì)因此而出現(xiàn)垂直硬點(diǎn)。當(dāng)集中載荷過(guò)大且還受到其他因素的影響時(shí)，該線路的某些地方容易出現(xiàn)弛度，從而導(dǎo)致在原來(lái)的垂直方向和水平方向上都出現(xiàn)沖擊硬點(diǎn)。

3.1.2 在接觸網(wǎng)中，分段絕緣器是載荷比較集中的地方，并且負(fù)載還比較大，而分段絕緣器是剛性部件，在其與柔性的接觸線相連接的過(guò)程中，肯定會(huì)出現(xiàn)剛?cè)徇^(guò)渡的地方，在該處就容易形成較大的沖擊，導(dǎo)致出現(xiàn)水平以及垂直方向上的加速度，在此處就形成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。當(dāng)電力機(jī)車以較高的速度運(yùn)行時(shí)，對(duì)受電弓的沖擊將會(huì)非常大，而這將會(huì)導(dǎo)致電力機(jī)車受電弓損毀，最終導(dǎo)致受電弓與接觸網(wǎng)的斷線。

3.1.3 在兩接觸線的交叉處或者轉(zhuǎn)換處，例如錨段關(guān)節(jié)以及交叉式線岔處，由于一小范圍內(nèi)的接觸線質(zhì)量比較集中，機(jī)車受電弓在高速通過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瞬間的集中載荷，并且在垂直方向上容易出現(xiàn)垂直加速度（由于硬點(diǎn)的存在），機(jī)車的行進(jìn)速度越快，垂直加速度就會(huì)表現(xiàn)得越明顯。

3.1.4 在接觸網(wǎng)的定位裝置處，由于定位器與定位線夾頭等具有比較大的集中負(fù)載，而出現(xiàn)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)，很可能會(huì)造成垂直方向上的沖擊。

3.2 施工原因

3.2.1 在對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線進(jìn)行施工時(shí)，由于在放線過(guò)程中沒(méi)有根據(jù)相應(yīng)的施工工藝來(lái)進(jìn)行，造成導(dǎo)線的損傷而形成的無(wú)意識(shí)的硬點(diǎn)，此外，在導(dǎo)線的運(yùn)輸過(guò)程中，由于一些磕磕碰碰也會(huì)對(duì)導(dǎo)線本身造成一定的損傷，因此也會(huì)引起接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。

3.2.2 在對(duì)接觸網(wǎng)正線的限位定位器進(jìn)行施工安裝調(diào)整時(shí)，由于限位間隙的調(diào)整不到位，造成間隙值比較小，當(dāng)機(jī)車的行進(jìn)速度比較高時(shí)，機(jī)車上方的受電弓的抬升量較大，因此抬高了限位定位器，然而限位間隙又比較小，限位定位器的尾部會(huì)釘上定位釘。由于限位定位器的抬升量不足不能達(dá)到要求，進(jìn)而形成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。

3.2.3 在對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行架線時(shí)，如果線路的張力不夠、不為設(shè)定值以及不按照正規(guī)的施工規(guī)程來(lái)進(jìn)行架線，將很容易導(dǎo)致接觸線產(chǎn)生彎曲以及扭面。此外，在進(jìn)行調(diào)整作業(yè)時(shí)，由于施工人員的不注意，直接踩踏接觸線，引起導(dǎo)線的彎曲變形，在機(jī)車高速通過(guò)時(shí)，彎曲變形的導(dǎo)線在接觸壓力的作用下很可能引起線夾的偏斜，由此就會(huì)出現(xiàn)水平的或垂直方向上的硬點(diǎn)。

3.3 材料原因

通常情況下，接觸線的內(nèi)部材質(zhì)務(wù)必要做到顆粒大小規(guī)整、均勻分布，并且導(dǎo)線的線材剛度也需要盡可能均勻。然而由于生產(chǎn)廠家的不同，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)接觸網(wǎng)的接觸線材質(zhì)不同，造成線路剛度分布不均，在長(zhǎng)時(shí)間的磨損下就會(huì)出現(xiàn)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。此外，在對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線進(jìn)行加工制造的過(guò)程中，還可能由于導(dǎo)線的金屬材料不合格或者加工制造工藝的不合理等因素而造成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。

4 對(duì)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的改進(jìn)方法

4.1 對(duì)接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

由于接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是比較獨(dú)特的，為了防范接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的出現(xiàn)需要從接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)方案、材料運(yùn)用以及所處環(huán)境等方面入手，進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種不僅能使得接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到保證，而且能盡可能使得選擇合適的材料，保證零部件的輕型化，以使得集中負(fù)載降低，保證接觸網(wǎng)的彈性，從結(jié)構(gòu)上來(lái)減少鐵道電氣化的接觸懸掛結(jié)構(gòu)由于自身原因而導(dǎo)致的硬點(diǎn)。

4.2 對(duì)接觸網(wǎng)施工的改進(jìn)

在對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行施工的過(guò)程中，因機(jī)械化程度比較低，很可能會(huì)產(chǎn)生接觸網(wǎng)硬點(diǎn)，并且在開(kāi)挖支柱基坑、架設(shè)支柱、安裝設(shè)備以及放線等施工過(guò)程中，如果其中有一道工序出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就會(huì)出現(xiàn)連鎖反應(yīng)。當(dāng)偏差出現(xiàn)后，如果反復(fù)不斷對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，又會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線底平面受到損傷，所以在對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行施工的過(guò)程中：第一，一定要嚴(yán)格按照施工的工藝流程以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的施工，盡可能地保證導(dǎo)線安放得平緩且平直，防止出現(xiàn)扭曲變形；第二，要盡可能地減少器件式分段與分相的使用，而要采用錨段關(guān)節(jié)式的電分段和電分相。另外，接觸網(wǎng)在進(jìn)行架設(shè)過(guò)程中，應(yīng)該采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用電腦監(jiān)控檢測(cè)來(lái)保證張力的恒定，應(yīng)當(dāng)多安裝吊線在導(dǎo)線上，維持導(dǎo)線的平衡，同時(shí)一定要禁止工作人員對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行踩踏，引起導(dǎo)線的損傷，以此來(lái)盡力避免接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生。

4.3 對(duì)導(dǎo)線的選擇

在選購(gòu)導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)該盡可能選擇同一個(gè)生產(chǎn)廠家同一種制造工藝生產(chǎn)的導(dǎo)線，還要對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)測(cè)，保證導(dǎo)線的線材剛度盡可能的均勻，并且導(dǎo)線的內(nèi)部材質(zhì)一定要做到顆粒細(xì)小規(guī)整且均勻分布。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)在鐵路以及城市軌道交通建設(shè)方面的發(fā)展迅速，對(duì)鐵道電氣化接觸網(wǎng)的要求也越來(lái)越高，減少接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生已經(jīng)成為一種具有重要研究意義的課題。本文從接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、接觸網(wǎng)施工以及接觸網(wǎng)導(dǎo)線的選擇方面來(lái)進(jìn)行改進(jìn)，減少接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生，以滿足新形勢(shì)下電氣化鐵道以及城市軌道交通建設(shè)的要求。

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