電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點產生及防治措施

袁忻敏

摘要：接觸網(wǎng)是電氣化鐵路系統(tǒng)的動力支持。接觸網(wǎng)硬點嚴重影響了電氣化鐵路機車的正常運行。使弓網(wǎng)關系、設備等受到損害。降低接觸網(wǎng)硬點帶來的影響是確保鐵路正常運行的基礎。本文針對電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點的形成及產生的原因進行分析，以及簡要的闡述了接觸網(wǎng)硬點有哪些危害，并針對接觸網(wǎng)硬點提出了防治措施。

關鍵詞：電氣化鐵路；接觸網(wǎng)硬點；防治措施

近年來鐵路列車的速度不斷的得到提升，尤其是電氣化鐵路的運行有效的緩解了城市交通的壓力。但由于接觸網(wǎng)硬點的產生使鐵路機車的正常運行、通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及周圍的環(huán)境都受到了不同程度的影響。接觸網(wǎng)硬點對鐵路弓網(wǎng)的受流質量有著不良影響。嚴重時會導致弓網(wǎng)故障、降低設備的使用壽命，威脅電氣化鐵路機車的安全運行。接觸網(wǎng)是電氣化鐵路建設中重要的組成部分，為電氣化鐵路提供了有效的動力支持。構建良好的接觸網(wǎng)和弓網(wǎng)環(huán)境，能夠有效的避免安全事故發(fā)生。因此，接觸網(wǎng)的硬點問題應得以重視，并提出有效的防治措施。

1、接觸網(wǎng)硬點的產生

1.1接觸網(wǎng)硬點的形成

在鐵路機車運行過程中，電弓和導線接觸面相互摩擦，相互作用，為了確保電器受流不受影響，使機車喪失牽引力和制動力，就要保證受電弓與接觸網(wǎng)系統(tǒng)之間相互適應，合理匹配。如果弓網(wǎng)關系突然出現(xiàn)變動達到一定程度，這時接觸網(wǎng)上引起接觸力突然變化的地點就形成了接觸網(wǎng)硬點。

1.2接觸網(wǎng)硬點產生的原因

接觸網(wǎng)硬點產生的原因有很多面，受設計、材質、施工、供電等眾多因素的影響。

其一，設計方面的原因。接觸網(wǎng)設計的過程中，需要選擇一些定位器安裝在關節(jié)式分相和絕緣錨段關節(jié)處。接觸網(wǎng)上存在一些特型定位器、元件式分相、分段接頭處，隔離開關、避雷器等。這些設備是接觸網(wǎng)不可或缺的元件。如避雷器是過電保護器，當遭到過電壓時，通過的電流高達數(shù)千安倍，容易對輸變電設備造成侵害。避雷器可以使電力系統(tǒng)、電氣化系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)不受到過電壓的損壞。所以這些必不可少的元件如果選擇銅、鐵等較重的材質，就會使關節(jié)處的重量比較集中而且負重過大，這種情況會使接觸網(wǎng)的彈性降低，從而引起受電弓的接觸力突變，于是形成了較大沖擊的接觸網(wǎng)硬點。因此這是由于設計上不合理引發(fā)的硬點。

其二，施工方面的原因。在接觸網(wǎng)施工過程中，如果不參考導線的張力參數(shù)就進行施工容易發(fā)生很多問題，導致張力分布不均勻，導線的穩(wěn)定性下降，甚至使接觸網(wǎng)導線因受力不均變形而形成硬點。接觸網(wǎng)導線在放線的過程中，如果工作人員沒有按施工工藝或者采用恒張力放線用力拉扯導線、放線速度不均勻、導線彎曲、踩踏導線等都容易形成硬點。接觸網(wǎng)元部件的安裝過程中，工作人員選擇的工具不合理、設備布置的位置不合理、施工工藝等都會造成導線發(fā)生偏斜，導致導線的高度、線面都不符合施工標準。最終因施工過程中施工人員不注意細節(jié)方面的影響因素導致硬點產生。

其三，供電方面的原因。由于工務部門與供電部門從屬于兩個部門，在施工的過程中雙方工作缺乏溝通協(xié)作，互相配合提供有力的技術參數(shù)作為參考，這就容易使供電與線路之間存在問題。如軌面與側面限界超出合理的工作范圍，促使導線高度及拉出值超過規(guī)定限值而形成接觸網(wǎng)硬點。同時接觸網(wǎng)上分布的各種線夾產生偏斜、定位器不達標彈性差、導線坡度變化大造成高差超標、吊弦受力不均等都會導致接觸網(wǎng)硬點產生。

其四，材質等方面的原因。接觸網(wǎng)導線在加工生產的過程中，內部使用的金屬材質會有所不同。而不同的材質之間就會存在剛度和平順性的區(qū)別。材質較硬的接觸導線內部容易存在應力、晶粒分布不均，在制造或纏盤的過程都可能生成接觸網(wǎng)硬點。在實際使用過程中，當導線承受一定的張力時，容易因外力沖擊引起弓網(wǎng)結構突然變化形成硬點。一些橋頭、隧道口、三角坑處、道床翻漿處等工務線路基、抬拔道等由于高差較大，線路分布問題容易引起接觸網(wǎng)硬點。另外接觸網(wǎng)硬點的產生還容易受到鐵路機車行駛速度、接觸網(wǎng)的震動、彈性等因素的影響。在機車頻繁運動造成弓網(wǎng)升降、路基問題引起鐵路機車晃動等都會間接的形成接觸網(wǎng)硬點。

2、接觸網(wǎng)硬點的危害

接觸網(wǎng)硬點的產生對接觸網(wǎng)導線、弓網(wǎng)、電弧、環(huán)境等都會帶來很多不利的影響。首先，接觸網(wǎng)產生硬點，會導致接觸導線與受電弓相互作用，產生擦傷、碰傷甚至變形，形成機械性的損害，使接觸網(wǎng)導線的壽命縮短，長期的機械性損害會導致受電弓折斷或者接觸網(wǎng)導線斷裂，使弓網(wǎng)產生故障不能持續(xù)供電，影響列車的正常運行。其次，接觸網(wǎng)硬點會對電磁波產生干擾，影響周圍正常的通訊信號的強度和穩(wěn)定性。形成的電磁輻射也會對環(huán)境造成污染。第三，接觸網(wǎng)硬點造成電弧傷害。硬點形成時，若接觸網(wǎng)撞擊加速度較大則容易引起弓網(wǎng)離線。弓網(wǎng)離線及離線的瞬間會產生高溫電弧，對電氣化鐵路的接觸網(wǎng)和受電弓會形成嚴重的危協(xié)，使電氣化鐵路接觸網(wǎng)受到燒熔、灼傷等。下圖1為接觸網(wǎng)承力索燒傷、吊弦熔斷。導致設備熔斷的原因就是電壓差過大產生高溫電弧。長時間的受到這種傷害，就會使接觸網(wǎng)導線斷裂，進一步擴大受損范圍，如弓頭、導線汽化、腐蝕等。對電源、牽引電機、變壓器等設備同樣會造成嚴重的損害，影響這些設備的使用壽命。當接觸網(wǎng)撞擊加速度較小，就會導致弓網(wǎng)接觸不良，使鐵路機車失去牽引動力和制動力。

3、接觸網(wǎng)硬點的防治措施

3.1完善接觸網(wǎng)的懸掛結構

接觸網(wǎng)的懸掛結構就是其形式和架構。對接觸網(wǎng)進行設計時，要細致的分析目前已經(jīng)采取的接觸網(wǎng)的形式和架構，針對接觸網(wǎng)硬點多發(fā)地段及容易引發(fā)接觸網(wǎng)硬點的方面進行重點設計，防止接觸網(wǎng)硬點的產生。例如針對橋頭、隧道口、三角坑處、道床翻漿處等工務線路基硬點多發(fā)、易發(fā)路段要保持接觸導線的坡度。在接觸網(wǎng)的材質選擇上，要針對現(xiàn)在正在使用的導線進行設計，要慢慢的進行過渡，防止接觸網(wǎng)集中產生硬點。電氣化鐵路的速度在不斷的提高，接觸網(wǎng)與弓網(wǎng)的質量一定要優(yōu)良使其能夠保障鐵路機車的正常運行。對于接觸網(wǎng)上器件、元件接頭處過重、過于集中的問題要盡量減少該區(qū)域導線的附加重量。還有加強懸掛彈性系統(tǒng)的穩(wěn)定性、選擇合適的零部件等防治措施，都可以最大限度的減少接觸網(wǎng)因懸掛結構形成的接觸網(wǎng)硬點。如安裝于接觸網(wǎng)上的定位器、避雷器等可以選擇耐腐蝕、體積小、抗老化、重量輕的新型材質，盡量選擇陶瓷、玻璃、氧化鋅等輕型材質的元部件。

3.2加強接觸網(wǎng)的施工質量管理

如果接觸網(wǎng)的施工質量在施工前期沒有得到有效的保障，工作人員應用錯誤的施工技術、選擇不合適的工具進行施工，那么在施工結束后即使要求其返工仍然不能挽回受到影響的接觸網(wǎng)質量。因此，應加強對接觸網(wǎng)施工過程中的質量檢驗工作的管理，施工工作要按照接觸網(wǎng)的施工標準和施工工藝來完成。預留一定的緩沖距離，使超負荷的部位能夠維持正常的運行。接觸網(wǎng)施工時，應設置專業(yè)的監(jiān)督部門對施工現(xiàn)場進行監(jiān)督，對施工單位的施工水平進行嚴格的評估。對人員、設備、施工工藝等進行嚴格的監(jiān)督管理。嚴禁工作人員、設備對接觸網(wǎng)導線進行踩踏、碾壓，避免接觸網(wǎng)在施工的過程中產生接觸網(wǎng)硬點。

3.3選擇質量更優(yōu)的接觸網(wǎng)導線

接觸網(wǎng)的載流能力由接觸網(wǎng)導線的載流量及空間結構來決定，是電氣化鐵路接觸網(wǎng)的重要指標之一。接觸網(wǎng)導線的載流量受材質、橫截面、日照、環(huán)境、工作最高允許溫度等因素的影響。在施工前對接觸網(wǎng)的導線進行選擇時，一定要參照以上幾方面進行多方面因素的考慮。盡量選擇延展性高，抗拉斷力強、彈性系數(shù)高、耐高溫等金屬材料的導線。一般接觸網(wǎng)導線采用恒張力單根導線。附加導線采用自由張力多股絞線。接觸網(wǎng)導線上的附加物也要盡量選擇材質輕一些的材料，如塑料、輕鋁等，而銅鐵等重材質的材料則盡量少用或者不用。以此來避免接觸網(wǎng)硬點的產生。

4、結束語

綜上所述，鐵路線路越來越朝著電氣化的方向發(fā)展，因此為了保證鐵路的正常運行人們對接觸網(wǎng)的質量要求也越來越嚴格。電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點的產生會對整個鐵路系統(tǒng)造成嚴重的影響，對整個電氣化鐵路系統(tǒng)的安全運行有著極大的危害。

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（作者單位：中鐵一局集團電務工程有限公司）