接觸網(wǎng)硬點的產(chǎn)生及消除方法

郭志東

摘要：在電氣化鐵路中，若想改善接觸網(wǎng)站的使用質(zhì)量首先需做好重建與改造工作，創(chuàng)造良好的環(huán)境讓弓網(wǎng)使用更加安全，這也是電力系統(tǒng)運行支持機電車輛高速行駛的必要條件。而其中接觸網(wǎng)之間的施工質(zhì)量是影響其運行的頑固問題之一，多數(shù)硬點的存在非常容易導(dǎo)致接觸線與電弓運作期間由于機械的長期物理運作導(dǎo)致電弧燒傷嚴重，很多時候會導(dǎo)造成斷線、塌網(wǎng)等事故，進而要減少硬點對接觸網(wǎng)的損耗提升其使用質(zhì)量，這樣也保障了高速電氣化鐵路機車運行。弓網(wǎng)的使用安全得到保障也間接使鐵路經(jīng)濟穩(wěn)定上升，基于此，本文章主要針對硬點在電氣化使用過程中容易產(chǎn)生的危害和常見故障原因進行分析，結(jié)合張呼高鐵開通段動檢發(fā)現(xiàn)的問題，整理出幾點硬點的消除方法，以指導(dǎo)張呼高鐵非開通段下一步的施工和精調(diào)工作。

Abstract： In electrified railways， if you want to improve the quality of the use of contact sites， you must first do a good job of reconstruction and reconstruction， and create a good environment to make bow nets safer to use. This is also a necessary condition for power system operations to support high-speed driving of electromechanical vehicles. Among them， the construction quality between the contact nets is one of the stubborn problems affecting its operation. The existence of most hard points can easily lead to severe arc burns due to the long-term physical operation of the machine during the operation of the contact line and the pantograph. In many cases， it will lead to accidents such as disconnection and collapse of the net，and it is necessary to reduce the loss of the contact point by the hard points to improve its use quality， which also ensures the operation of high-speed electrified railway locomotives.Based on this， this article mainly analyzes the hazards and common faults that are easily generated during the use of hard points in the process of electrification. Combined with the problems found during the dynamic inspection of the Zhanghu high-speed railway opening section， this article sorts out several hard point elimination methods to guide the next step of construction and fine-tuning of the non-opening section of the Zhanghu High-speed Railway.

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng);硬點;策略

Key words： catenary;hard point;strategy

中圖分類號：U225? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）04-0169-02

0? 引言

現(xiàn)如今經(jīng)濟社會的到來，使我國各地區(qū)的城市、鄉(xiāng)村鐵路建設(shè)圈也在漸漸提高，其中人們對電氣化鐵路發(fā)展較為關(guān)注，它關(guān)系著人們的出行便捷程度與穩(wěn)定安全性，因此對行車的建設(shè)質(zhì)量要求越發(fā)嚴格，列車運行速度的提高對弓網(wǎng)的質(zhì)量要求就越高，在建設(shè)之初工作人員對此的理想使用狀態(tài)便是可以讓弓網(wǎng)之間接觸可靠，電力機車能在此基礎(chǔ)上正常通過接觸網(wǎng)獲取穩(wěn)定的運行電能資源，而接觸網(wǎng)中硬點的存在是影響弓網(wǎng)關(guān)系的主要因素。在張呼高鐵開通段動態(tài)檢測期間檢車發(fā)現(xiàn)的多處接觸網(wǎng)硬點問題，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間處理起來很費時間，難度也大，有個別硬點太嚴重，無法整改到位，最后換線了兩個錨段，造成不小的經(jīng)濟損失，本文通過詮釋硬點產(chǎn)生的原因，分析硬點的危害，并結(jié)合開通段已發(fā)現(xiàn)的硬點問題，總結(jié)處一套消除硬點缺陷的方法，來指導(dǎo)后續(xù)非開通段接觸網(wǎng)工程的精調(diào)。

1? 接觸網(wǎng)站的基本含義與組成

硬點現(xiàn)象的發(fā)生主要是指在接觸線上的定位懸掛部位彈性逐漸減弱，隨后懸掛部位上重量被動增加，機動車電弓的使用持續(xù)保持高速狀態(tài)下，此位置出現(xiàn)抬升異常就會引發(fā)撞弓與碰弓等不良事件的發(fā)生。

硬點問題的存在本身即是接觸網(wǎng)建設(shè)時所形成的隱項問題之一，屬于結(jié)構(gòu)上的欠缺，主要由此項懸掛技術(shù)本身不均勻題所導(dǎo)致，勻稱狀態(tài)相對有問題。若電氣機車運行狀態(tài)速度越高此項故障的表現(xiàn)形式就越發(fā)明顯。當狀況嚴重時電弓的使用安全無法保證，造成此軟件發(fā)生損壞，極有可能在運行時發(fā)生突然斷線或者踏網(wǎng)的現(xiàn)象。所以在正常情況下很多工作人員在維護接觸網(wǎng)的硬點工作時已經(jīng)將其作為主要觀察高速電氣化鐵路的電弓網(wǎng)是否運作正常的一項參數(shù)。

電力高速機車在運行的過程中，受到電引同接觸導(dǎo)線的接觸面是滑動摩擦的狀態(tài)，保證接觸網(wǎng)的正常電流取值使電網(wǎng)弓網(wǎng)間有接觸壓力，弓網(wǎng)關(guān)系會發(fā)生瞬態(tài)變化，當變化達到量化標準時，便將其稱為硬點[1]。接觸網(wǎng)的硬點會導(dǎo)致弓網(wǎng)之間無法正常的接觸、受流，造成導(dǎo)線與受電弓滑板出現(xiàn)拉弧或火花，發(fā)生撞擊性損害和異常磨耗，損傷到受電弓和接觸線，降低其使用壽命，不安全的同時又增加了經(jīng)濟損失。并且，在接觸線的位置存在硬點還會影響牽引機電的正常取流，牽引機出現(xiàn)故障便會導(dǎo)致不斷的拉弧暫態(tài)中對其的傷害性加大，從而降低高速車的牽引機車的質(zhì)量保證。到目前為止，其作用力、運行速度、加速取值與位置等數(shù)值突然發(fā)生變化會一般是由于檢測的是電弓加速控制傳感器反應(yīng)得出。反觀接觸網(wǎng)中硬點的存在是此項技術(shù)結(jié)構(gòu)具有欠缺性，同時也是接觸網(wǎng)發(fā)生懸掛不穩(wěn)定、不均勻的統(tǒng)一稱呼，但是這種狀態(tài)也是相對的。當它的運行速度越高表現(xiàn)就越顯著，相關(guān)工作人員在檢測與評價高速機動電氣化鐵路的弓網(wǎng)接觸面的硬點時會將此作為一項重要的參考指數(shù)。

2? 接觸網(wǎng)中硬點對高速鐵路的危害

在通常情況下若高速鐵路上的機車出現(xiàn)受弓現(xiàn)象與接觸線暫時離線，大部分是由主要接觸網(wǎng)中硬點所導(dǎo)致的。當高速機車的沖擊運行速度與加速數(shù)值并不高時，便會造成弓網(wǎng)之間發(fā)生暫時性接觸不良，當沖擊參數(shù)值加速顯示較大時就會導(dǎo)致離線。以上情況會造成受電弓和接觸導(dǎo)線之間發(fā)生三方面的損傷。

一是機械損傷。尤其當列車運行速度很快時，受電弓和接觸線之間會產(chǎn)生較大的水平和垂直方向的撞擊，并會持續(xù)發(fā)生機械撞擊，產(chǎn)生較大的機械特性傷害。相對來說，輕微的機械特性傷害是由受電弓碳滑板所致，而嚴重的機械特性傷害則是由打弓和刮弓造成的，很可能引發(fā)重大弓網(wǎng)事故，造成接觸網(wǎng)局部刮傷，嚴重時會出現(xiàn)塌網(wǎng)事故，導(dǎo)致電力機車無法正常運行。

二是電弧傷害。通常情況下，弓網(wǎng)的傷害是由于硬點在其中產(chǎn)生作用，在弓網(wǎng)離線后或者離線的瞬間處于高溫狀態(tài)因此而產(chǎn)生的損害。硬點不僅對接觸網(wǎng)會產(chǎn)生損害，而且對于受電弓的危害也不小，由此可見，接觸網(wǎng)的硬點是導(dǎo)致高速機車出現(xiàn)受電弓離線的影響原因之一，電器、牽引變壓器、接觸網(wǎng)及供電系統(tǒng)均會發(fā)生危害[2]。列車低速運行時，在硬點處會由于接觸不良造成離線，離線產(chǎn)生電弧，因為離線的幅度小導(dǎo)致車速慢，電弧的接觸線高熱燃燒情況更加明顯，長期發(fā)生高溫的燒傷會造成接觸導(dǎo)線斷線。

三是設(shè)備傷害。當受電弓和接觸線因硬點產(chǎn)生的瞬間不接觸而出現(xiàn)碰撞離線時，受電工和接觸線之間空氣間隙就會產(chǎn)生電弧，使機車取流發(fā)生突然變化，形成過電壓和電磁諧波等，進而使供電系統(tǒng)的設(shè)備受損。

3? 接觸網(wǎng)硬點產(chǎn)生原因

①在接觸網(wǎng)道岔非支下錨時，設(shè)計圖紙要求接觸線過交叉點后直接轉(zhuǎn)彎下錨，但非支距離太短，轉(zhuǎn)彎太大，從而引起導(dǎo)線邊坡突然抬升，造成弓壓突變引起的硬點。

②些許地段大干時，常使用人力放線或與穩(wěn)定性差的小張力放線架放線。工作人員在進行導(dǎo)線架構(gòu)建設(shè)過程中，其常因為受力不均勻，導(dǎo)線出現(xiàn)時松時緊，導(dǎo)線上下竄動，出現(xiàn)碰撞鋼軌、軌枕，出現(xiàn)的打擊傷害，卡在彈簧墊和懸掛“S”鉤處出現(xiàn)硬折彎等現(xiàn)象，造成導(dǎo)線的硬傷，出現(xiàn)硬點。

③若工作者已經(jīng)完成承力索搭建與接觸線結(jié)構(gòu)建設(shè)后，由于某些原因無法及時安裝吊弦及定位裝置，而采用“S”鉤臨時懸掛，但對“S”鉤的制作、安裝沒有統(tǒng)一規(guī)格，導(dǎo)致“S”鉤長度并不在同一水平線上，就會致使短的一根“S”懸吊點承受的力更大，長時間后就會因承受力達到極限進而接觸線中硬點的產(chǎn)生。

④相關(guān)工作人員的工作細節(jié)并不規(guī)范，以至于在實際工作的時候接觸線遭受到人為踩踏與用力拽拉等現(xiàn)象，這種“野蠻施工”多數(shù)是由于管理部門的管理工作不嚴謹，故而施工的時候?qū)Ь€的安裝線面不平直，出現(xiàn)硬彎或者扭曲嚴重，進而出現(xiàn)硬點。

⑤接觸網(wǎng)懸掛負荷太集中造成重量不均衡引起硬點，如在分相、關(guān)節(jié)，上網(wǎng)引線、電連接線夾、導(dǎo)線定位、線岔、中心錨結(jié)等處，由于重量突然增加，該處的導(dǎo)高沒有進行一定的抬高，造成受電弓在該處的接觸力壓力突變形成硬點。

⑥接觸線調(diào)整坡度超標，不合規(guī)范造成硬點。如在接觸網(wǎng)精調(diào)過程中的懸掛點處兩側(cè)吊弦懸吊處出現(xiàn)“V”型懸掛，相鄰兩根吊弦安裝高度相差超過標準，引起接觸線坡度突然增大，弓網(wǎng)接觸壓力突變出現(xiàn)硬點。

4? 減少接觸網(wǎng)硬點采取的措施

以目前電氣化鐵路中接觸網(wǎng)弓網(wǎng)架構(gòu)建設(shè)及日常使用、運行情況而言，無法從根本上將硬點消除，唯一可以做到的是減少硬點的存在。減少接觸網(wǎng)硬點的有效措施有以下幾點：

①接觸網(wǎng)道岔下錨時，非支延長下錨長度，降低承導(dǎo)線下錨的角度，下錨轉(zhuǎn)角最大不能超過10°，從而減少硬點。②接觸線架設(shè)過程中，規(guī)范工人的施工作業(yè)，嚴禁工人抬升接觸線和踩踏接觸線，避免人為直接造成硬彎出現(xiàn)硬點。③接觸網(wǎng)架設(shè)施工中，采用恒張力架設(shè)，張力控制在8～12kN，放線速度控制在3～5km/h，勻速行駛，放完線后每跨懸掛的“S”鉤按計算的長度分別懸掛，確保導(dǎo)線懸掛平直，缺懸掛數(shù)量不得少于5根，同時減少接觸線的臨時懸掛的時間，控制在接觸線超拉后的48小時內(nèi)安裝正式吊弦。④接觸網(wǎng)設(shè)備和線夾安裝過程中，嚴格控制接觸線夾的負馳度。中錨線夾處導(dǎo)高需比標準高度抬高5～10mm，電連接線夾處接觸線高度應(yīng)相鄰吊弦高0～5mm。⑤在安裝過程中接觸導(dǎo)線的質(zhì)量決定了其綜合質(zhì)量，其中包含導(dǎo)線張力、線密度、截面積、導(dǎo)點率、合金化等參數(shù)的測量，站在科學(xué)角度分析在安裝結(jié)構(gòu)與材料的選擇，借此來提升接觸懸掛的張力和穩(wěn)定性，來減輕在接觸懸掛上面的物體重量。接觸線工作支調(diào)整時，嚴格控制導(dǎo)線的高度變化，接觸線每300米檢查一下導(dǎo)線的平直度，導(dǎo)線的坡度控制在不大于1‰坡度（250km/h），坡度變化率不大于5‰，且兩相鄰定位點的高差不大于20mm，不能形成偏差峰值的倒“V”字形。⑥提升接觸網(wǎng)的日常運營狀態(tài)包括基本技術(shù)檢測、養(yǎng)護與維修工作，完善每項環(huán)節(jié)可以提高接觸網(wǎng)的使用質(zhì)量，施工部門與工務(wù)部門要加強聯(lián)系，減小因線路軌平面標高的抬升，造成對弓網(wǎng)間接觸壓力的影響。⑦注重施工過后的檢修質(zhì)量，減少因施工不當所造成的硬點生成。在初次檢查出問題時就應(yīng)大力整治工作，并在后續(xù)工作中持續(xù)加強力度。但是若無法從源頭出現(xiàn)控制檢修質(zhì)量的提升設(shè)備使用質(zhì)量則無法增強。因此，在施工檢修時應(yīng)該按照標準的檢修工藝來進行，負荷過于集中點應(yīng)該預(yù)留出10-20mm負馳度。

5? 結(jié)束語

接觸線硬點是影響弓網(wǎng)取流的一個頑癥，為減少甚至消除人為造成接觸網(wǎng)硬點產(chǎn)生，建議三點：第一：不斷總結(jié)以往的施工經(jīng)驗教訓(xùn)，在施工前加強施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，規(guī)范施工作業(yè)流程，掌握技術(shù)標準，減少人為施工造成硬點;第二：優(yōu)化設(shè)計的不足之處，對設(shè)計轉(zhuǎn)角過大的道岔直接下錨，改為延長一跨承導(dǎo)線下錨的施工優(yōu)化方案;第三：采用新材料、新技術(shù)，從設(shè)計角度優(yōu)化，改進接觸網(wǎng)布置結(jié)構(gòu)，從而改善接觸線的硬點。如采取接觸線內(nèi)預(yù)設(shè)光纖檢測技術(shù)，可提前做到檢測導(dǎo)線的溫度、振動、應(yīng)力分布、硬點等問題，提前預(yù)防減少硬點。只有通過不斷總結(jié)完善，才能早日消除接觸線硬點，確保電力機車在高速運行情況下弓網(wǎng)配合良好、受流穩(wěn)定，全面保證高速鐵路的運營安全。

參考文獻：

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