電氣化鐵路接觸網硬點產生因素及改進措施

王亞軍

[摘? ? 要]因為電力機車的高效性、便捷性和穩(wěn)定性，目前在運輸市場中具有非常高的競爭優(yōu)勢，其應用范圍越來越大。同時對弓網系統(tǒng)的要求也在不斷提高，因此提高電氣化鐵路接觸網的質量，為弓網系統(tǒng)營造良好的環(huán)境對于保障電力機車的安全穩(wěn)定運行具有重要意義?；诖?，文章對電氣化鐵路接觸硬點產生因素及造成影響進行分析，在這一前提下提出有效的改進措施，希望能夠提高電氣化鐵路接觸網硬點的整體質量。

[關鍵詞]電氣化鐵路;接觸網;硬點;產生因素;改進措施

[中圖分類號]U225 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–0–03

Causes of Hard Points in Overhead Contact System of Electrified

Railway and Improvement Measures

Wang Ya-jun

[Abstract]Its application is becoming more and more extensive and the scope of application is becoming larger and larger. At the same time， the requirements of the pantograph catenary system are constantly improving， and the influence of the pantograph catenary system on the electric locomotive in China has also been widely valued. Therefore， it is of great significance to improve the quality of electrified railway catenary and create a good environment for pantograph catenary system to ensure the safe and stable operation of electric locomotive. Based on this， this paper first analyzes the factors and influence of electrified railway contact hard point， and puts forward effective improvement measures on this premise， hoping to improve the overall quality of electrified railway contact hard point.

[Keywords]electrified railway; catenary; hard point; factors; improvement measures

對電氣化鐵路來說，其運行質量和效率同弓網系統(tǒng)關系密切，為了能夠提高電氣化鐵路運行的穩(wěn)定性和安全性，加強對弓網的重視十分必要，通常情況下始終保持弓網接觸壓力不變，這樣才能確保其為電動機車提供有效的電能，然而在實際運行環(huán)節(jié)，接觸網形成的壓力并不是一成不變的，極易受到其他的因素影響發(fā)生變化，其中硬點便是一大影響因素。硬點問題的出現(xiàn)對電氣化鐵路接觸網運行的安全性和穩(wěn)定性造成嚴重的影響，同時對電氣機車的平穩(wěn)運行有較大的影響，所以為了提高運行整體質量，則需要對電氣化鐵路接觸網硬點問題進行全面分析，進而采取有效的改進措施。

1 電氣化鐵路接觸網硬點概述

對電氣化鐵路來說，接觸網是指一種被廣泛應用于受電弓穩(wěn)定取流的高壓供電線，具有一定的特殊性和復雜性，其主要作用是保障對電力機車的供電功能。在其實際運行的過程中，受電弓和接觸導線會產生相應的滑動和摩擦，需要確保弓網間具備一定的接觸壓力，這樣才能提高取流的有效性。由于接觸懸掛并不是剛性固定，并且具備一定彈性。因此電氣化鐵路接觸網和受電弓間的壓力處于靈活變化的狀態(tài)下，當達到一定的程度便被成為硬點。因此硬點主要出現(xiàn)于結構中存在的缺陷，具有一定的相對性。電力機車的行駛速度越快，硬點問題也就越明顯。目前工作人員對硬點的主要檢測方法為加速度或者壓力傳感器安裝于受電弓進行檢測，對硬點進行全面精準評估對于電氣化鐵路增速具有重要的意義。

2 電氣化鐵路接觸網硬點造成的危害

如果電氣化鐵路接觸網出現(xiàn)硬點問題，其造成的主要影響表現(xiàn)為提供的電能缺乏穩(wěn)定性，受弓也會出現(xiàn)異常提升或者下降，導致弓網間的機械磨損情況明顯，甚至導致受電弓受損嚴重，并且在碰撞的過程中形成的拉弧極易被燒傷導線和受電弓?？偠灾?，可以將電氣化鐵路接觸網硬點造成的危害分為下述幾點，本文對此進行一一分析。

2.1 物理危害

從物理層面展開分析，電氣化鐵路接觸網中產生硬點后致使接觸導線和受電弓出現(xiàn)受損、變形的情況，在電動機車長期運行的過程中，受損的受電弓會導致電氣化鐵路接觸網斷開，無法有效供電，進而使機車運行困難。

2.2 化學危害

化學危害主要體現(xiàn)在弓網處于離線狀態(tài)時形成的高溫電弧，進而導致受電弓和電氣化鐵路接觸網出現(xiàn)嚴重燒傷情況，且持續(xù)時間較長，導致電氣化鐵路接觸網的導線存在斷裂情況，造成嚴重的損失。弓網離線形成的主要因素在于硬點的形成，離線會形成較大的電弧，對鐵路接觸網和供電系統(tǒng)造成威脅。因為硬點存在于電氣化鐵路接觸網的導線上，檢測到加速度參數(shù)較小會致使電氣化鐵路接觸網與受電弓接觸不良，如果參數(shù)較大則會導致離線情況，該過程出現(xiàn)的電弧達到某種程度則會嚴重損壞弓網。主要體現(xiàn)于受電弓弓頭汽化、點蝕，接觸導線極可能發(fā)生高溫退火等不良情況。除此之外，形成的高溫電弧還會對周圍環(huán)境造成影響，主要表現(xiàn)在電磁波對正常通信產生不良影響。

3 硬點檢測

在實際運行的過程中，電力機車需要實現(xiàn)對各項參數(shù)的實時檢測，這樣才能夠保證及時發(fā)現(xiàn)風險問題，保證接觸懸掛始終處于良好的運行狀態(tài)下，同時還需確保弓網與弓網間接觸的有效性，保證取流的有效性。硬點檢測的主要基礎為加速度傳感器檢測機壓力傳感器檢測。其中加速度傳感器檢測的使用率較高，隨著科技水平的提高，可以使用檢測車根據(jù)車速運行速度對硬點進行檢測，將檢測結果傳輸?shù)诫娔X，通過數(shù)據(jù)分析得到具體結果。硬點檢測工作的順利實施有助于保障整個電力機車的安全穩(wěn)定運行，對整個系統(tǒng)的運行來說具有積極作用。

4 電氣化鐵路接觸網硬點產生因素

4.1 施工因素

在現(xiàn)場施工的過程中，多數(shù)情況下工作人員會使用小張力放線法進行接觸導線的架設作業(yè)。因為在施工過程缺乏對重要張力參數(shù)理論等方面的指導，架設接觸導線后形成的張力分布不平衡，特別是在起錨、落錨的過程中需要進行再次的松線和緊線處理，致使張力不均勻的情況更加明顯，極易致使接觸線因為其他一系列因素的影響，進而導致扭曲等不良情況出現(xiàn)，產生硬點。

在完成接觸導線和承力索的架設作業(yè)后，因為受到其他因素的影響，沒有及時在二者之間安裝專門的固定裝置并進行定位處理。并且多數(shù)情況下工作人員選擇的臨時吊線不能滿足標準的安裝于制作要求，現(xiàn)場施工過程中臨時吊線的長度差異性較大，在這一背景下，懸吊點會因為長時間受到重載荷的影響，進而產生硬點。除上述2點施工因素外，如果在現(xiàn)場施工的過程中，施工人員工作過于隨意，缺乏規(guī)范，例如踩踏電氣化線路接觸網導線或者拉扯力量較大，則會直接致使線面平行放置難度增加，也會形成硬點。

4.2 設計因素

設計因素也是導致電氣化鐵路接觸網硬點形成的主要因素，設計人員工作過程中，對定位器、分線接頭、分段接頭等裝置進行設計時，因為處載荷載過于集中，導致鐵路接觸網彈性不斷下降，進而產生硬點。電氣化鐵路接觸網導線多數(shù)位置具有坡度大、變化程度大的特點，因此極易形成沖擊硬點。

4.3 材質因素

在生產和制造接觸導線時，因為該過程中使用的金屬材料材質存在差異，金相組織不平衡分布情況明顯，因此接觸線不同位置的剛度和平順度存在明顯的變化。如果承受的張力較大，則會產生嚴重的沖擊，導致受電弓和電氣化鐵路接觸網之間的接觸壓力存在明顯變化，導致硬點產生。

4.4 線路因素

線路對弓網之間接觸壓力的變化有決定性影響，是主要因素之一。對并且電力機車如果處于高速運行的狀態(tài)下，受到的影響也會變大，影響整個線路的質量。例如，道床振動的規(guī)定周期以及彈性因子等，均對線路的質量存在一定的影響。除此之外，一些鋪軌單位和電氣化單位缺乏有效的交流與溝通，工作缺乏規(guī)范性，致使軌面、側面限界與規(guī)定范圍存在嚴重不符，導致接觸網導線拉出值、導高超標，如果導高超過規(guī)定值，進而形成硬點。

4.5 檢修因素

工作人員在對接觸網的相關零部件安裝過程中，如果存在工具選擇不合理、安裝不規(guī)范或者將一些重要的工藝流程省略，進而導致導線和分相接頭的底部位置偏斜情況嚴重，這也是形成硬點的主要因素。完成常規(guī)檢修工作后，一些工作人員因為沒有做好相關的監(jiān)管工作，導致完成檢修作業(yè)后的線面仍然不平整，高度不合理或者一些關鍵參數(shù)沒有進行有效調整，這也是導致電氣化鐵路接觸網形成硬點的主要因素。

4.6 受電弓結構特性

結合現(xiàn)狀分析，目前電氣化鐵路機車受電弓的主要固定方法為三角支架固定，需要在車頂對其進行固定。鉸接連接位置的剛性十分強，導致其彈性嚴重不足，進而直接致使硬點形成。如果機車啟動升降弓過于頻繁或者工作人員操作缺乏規(guī)范性，這些因素也會直接導致硬點的產生，對工程質量產生一定的影響。除了上述影響因素外，導致間接硬點出現(xiàn)的因素還包括機車的行駛速度、加速度以及軌道連接的位置等，上述因素都會致使機車出現(xiàn)晃動情況，形成硬點。

5 電氣化鐵路接觸網硬點的改進措施

根據(jù)當下我國電氣化鐵路在實際工作環(huán)節(jié)中采用的弓網結構以及現(xiàn)場運行狀況可知，如果想要將電氣化鐵路接觸網硬點完全消除，需要最大程度上減少硬點的形成才是目前改進措施實施的主要方向。

5.1 實現(xiàn)對電氣化鐵路接觸網設計工作的全面優(yōu)化

對電氣化鐵路接觸網進行設計具有一定的復雜性，主要體現(xiàn)在其結構的復雜性，因此需要從宏觀的角度對整體結構、材料使用情況以及環(huán)境因素等多方面進行優(yōu)化，盡量防止集中負荷情況的發(fā)生，最大程度減少電氣化鐵路接觸網的剛度，從根源處解決由于電氣化鐵路接觸網結構設計不合理形成硬點的問題。

5.2 強化施工質量水平

在具體施工的過程中，工作人員要遵守設計要求以及相關流程進行施工，保證施工的規(guī)范性和合理性，需要保證接觸導線的放平和放直，以防出現(xiàn)硬彎硬扭的不良情況。同時施工過程中需要減少對器件式分段和分相的使用，多使用錨段關節(jié)式分段以及電分相。在對接觸導線進行架設作業(yè)的過程中，因此對工作人員來說，需要全面掌握電子監(jiān)測技術，有序進行恒張力放線，確保導線的合理裝設，并且確保導線的平直。在這一過程還需要嚴格禁止施工人員對導線踩踏，進而有效降低硬點的產生率。

5.3 提高維護檢修水平

開通運營后鐵路接觸網的主要管理部門為供電部門，其工作職責便是對設備進行定期維護和保養(yǎng)。所以對相關工作人員來說，需要嚴格遵守技術資料相關要求，實現(xiàn)對設備的規(guī)范化、標準化保養(yǎng)和維護，確保設備始終處于安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)下。

6 結束語

綜上所述，近些年來隨著我國城市化、工業(yè)化步伐的逐漸加快，電氣化電路得到了廣泛的應用，因此對電氣化鐵路接觸網的要求也在不斷提高。接觸導線上硬點產生的因素具有一定的復雜性，對整個牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成嚴重影響，所以減少其產生具有重要意義。工作人員可通過優(yōu)化設計工作、合理選擇材料、提高施工安裝質量、提升維護檢修水平等方面采取有效的改進措施，進而有效避免接觸導線形成硬點問題，為電力機車的穩(wěn)定運行夯實基礎。

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