铁道电气化接触网硬点原因和改进方法

文静

摘要：针对铁道电气化接触网硬点的问题，在论述接触网硬点危害的基础上，从设计、施工、检修、材质以及线路等多个方面分析了接触网硬点产生的原因，提出了对应的检测方案和技术，并针对性的提出了改进方法，以供参考。

关键词：铁道；接触网；硬点；原因；改进

中图分类号：X731文献标识码： A

一、铁道电气化接触网硬点产生的原因

1、 设计原因

接触网弹性的均匀程度是对接触悬挂方式质量的一个重要评价标准。在对接触网进行设计之时，在绝缘锚段的关节和分相绝缘锚段关节中采用的定位器件具有较大的重量，容易造成重量的集中，导致接触网在定位器出出现严重的重量集中现象，造成该处弹性下降。而且在分段接头以及设备元件分相等地方，隔离开关、避雷设备以及上网连线等的重量都较大，使得接触网线弹性的均匀程度不够，容易引发受电弓在接触的过程中出现较大的接触力突变，进而在这些地方形成较大的冲击硬点。

2、接触网悬挂形式的选用

由于受到机车运行、线路以及悬挂形式等多个方面的影响，接触网的悬挂形式应该根据实际情况加以选择。在使用半补偿的简单联形悬挂方式时，在一些特殊的条件下，将导致接触线与锚段中部以及下部出现较大的张力差，使得接触网的弹性及张力不够均匀，尤其是在支点处容易出现硬点。同时，由于三跨锚段关节在转换接触线存在着一个从负坡度向正坡度的过渡点，这时对受电弓的冲击也较大。因此，应该根据线路和环境等多方面的因素，考虑接触网的悬挂方式。

3、 日常检修原因

.在进行日常例行检查的过程中，由于测量工具自身或者是测量方法的不恰当，都有可能导致接触网线在跨距之内发生较为明显的变化，导致电力机车的受电弓在高速通过的过程中形成过大的接触冲击，在接触网上形成硬点。加之，在检修的过程中由于对检修人员的培训等较为欠缺，没有根据检修规文制度来进行严格的检修，在作业过程中直接踩踏接触网线，对接触线的平直度造成影响，引发线面扭曲等问题，形成硬点。

4、 接触线材质的原因

高速铁路的提速增加了人们对接触网线材质的要求，人们在设计的过程中需要通过对传统材质的改变来降低接触材质对接触网线硬点产生的影响程度。图 1 为分别采用镁铜接触线和银铜接触线交界处的硬点与冲击时检测到的波形。图 1 采用镁铜接触线和银铜接触线交界处硬点与冲击信号波形从该实验的结果可以得到接触材质的不同在对弓网振动方面具有对应的影响，试验采用的接触网材质存在着不匹配的问题，因此在弓网材质方面应该有所选择。同时，在选择定位器时，也应该做到科学合理，避免由于定位器质量过重而导致接触网的质量集中，形成硬点。

5、线路质量的原因

当线路路基，尤其是桥头、隧道口、钢轨的接头、道床翻浆或者是三角坑处等地方，都会对形成线路的质量造成影响，给接触网的参数带来变化。同时线路晃车也是导致接触网线出现硬点的一个重要原因。在一些地势不够平缓的地区，由于线路可能直接从正坡变为负坡，这时将在弓网上表现出一个明显的变坡点。若假设接触导线处于一个变坡点上，这时将在接触网线上形成一个强烈的硬点。再次，线路道床的铺设质量以及施工方式等都对接触网造成重大的影响，尤其是道床的振动周期、弹性系数以及其他的病害等都将丢接触力有一定的影响。加之硬点在线路上的分布也表现为一种随机性，在现场的维护与作业过程中不容易把握。

二、悬挂硬点的测量方式

1、受电弓在高速滑动取流的过程中，受电弓会产生三个方向的振动，包括上下、前后以及左右。其中，上下方向称之为振动，前后方向称之为冲击，左右方向则称之为摆动。滑动过程中若遇到悬挂硬点，将导致受电弓的加速度发生突变。这时，在受电弓的弓头部分设置了两个方向不同的加速度传感设备，用于测量机车运行过程中在弓头处产生的加速度与冲击，然后根据测量得到了加速度变化来确定线路何处存在有硬点。根据实际情况来看，即是导致硬点的因素完全相同，当机车的行使速度不同时，硬点给受电弓造成的影响也是有差别的。所以，当运行工况相同的时候，电力机车的运行速度越高，硬点对受电弓的影响也就越大、越明显。因此，在检测机车运行的过程中还应该对接车的运行速度加以考虑。

2、车体振动补偿的检测。机车在运行的过程中自然会产生多种多样的振动，各种各样形式的振动将导致机车在运行的过程中可能会产生一个相对线路中心的位移，或者是产生一个与轨道面垂直的位移，导致机车的受电弓与接触网之间出现相对位置的明显变化。这一点也表明机车的弓网接触关系是动态的，是持续可变的。但是，由于所采用的检测方式决定了检测得到的属于静态值。这就导致静态检测值与动态工况之间存在着固有的差别。这时，就需要将将车体的振动位移量采用对应的方式将之折算到受电弓上，保证对受电弓位移变化量精确程度。其中，进行车体振动位移检测的原理图如图 2 所示。

图表 1

图表 2

图 2 车体振动位移监测原理图

两个激光雷达对称的安装在车体底盘，激光雷达的中心距离为 l，激光雷达分别向下扫描两侧的钢轨断面轮廓，通过识别计算方法来确定两侧钢轨内沿点与激光雷达之间的距离分别为 d1，d2，扫描的角度分别为12,。.

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三、接触网硬点的改进措施

基于上述对接触网硬点原因的分析，当前无法完全将接触硬点予以消除，只能够通过整治和改进测量来将之减小到可接受的范围。其整治与改进策略包括下面这样几个方面：

1、调整定位处，确保其良好的弹性

通过对定位处的调整，保证其良好的弹性，不会由于重量的集中而造成硬点的出现，保证高速电力机车的受电弓能够顺利的通过。在对接触网线进行调整时，限位定位器之间的间隙是限位定位器调整的关键。为了能够有效的避免出现由于受电弓抬升过高造成的“打弓”现象，在适当的时候采用限位定位器是十分必要的。而安装过程中又应该对限位的间隙及大小进行选择和确定，间隙过大将使得定位器的坡度过大，而过小则导致其坡度过小。

2、加强重点故障部位的检测工作

对于检测车检测出的硬点数值大、存在数值突变、数据明显叠加以及在一跨内导线的高度差超过了 150mm 的地方要进行重点检测。以检测车所提供的硬点数据为依据，在其范围内利用接触网激光在检测车检测出硬点的公里标志后进行查找，尤其是在一跨之内的各个定位点、吊弦点以及线夹等载荷集中处进行重点检测。

3、接触网架设过程中年采用恒张力放线

恒张力布线可以很好的保证弓网取流的质量，在进行恒张力放线过程中，应该根据事先设定的张力，以恒定的速度实施放线作业。其具体的技术要求如下。

3.1、放线工必须接收过专业的技术培训，且工作态度要积极细致。

3.2、操作过程必须以相关的规定为依据，严格予以执行。

3.3、预先清楚架线锚段之内的施工障碍，对于特殊地段的支柱和腕臂等要进行加固作业。

3.4、根据接触网线的材质选取对应的放线工具，诸如放线滑轮、S 钩等。

3.5、架线所采用的张力应该根据接触线材质的硬度、弹性以及线路的弯曲半径等来进行综合选取。

3.6、架线车的行走速度控制在 3～5km/h 的范围为宜。

3.7、为了避免冲击对线路造成的破坏，紧线作业时应该尽量采用均匀的力度。进行恒张力放线时施工设备的基本要求如下。

（1）放线车族的限界、制动方式以及控制方式等项目都应该与“铁路技术管理规程”以及其他相关规范、标准中的要求一致。

（2）放线过程中所采用的张力可以在 3～30kN的范围之内加以选取，保证放线张力能够满足各种铜铝合金的放线张力要求。放线过程中应该尽量将静态张力误差控制在 l％的范围之内，而尽量将动态张力控制在 5%的范围之内。

（3）所采用的放线车组维护周期应该尽量长，日常维护较为简单，零部件容易购买。

四、 结论

综上所述；接触网的硬点问题虽然不能够完全避免，但是可以采用对应的方式尽量降低其对行车的影响。应该从接触网材质、施工以及日常的检修等方面着手，并逐步提高接触网的运行与管理水平。

参考文献

[1] 冯靖波. 铁道电气化接触网硬点产生原因及改进措施[J]. 石家庄铁路职业技术学院学报, 2008,7(2):66-68.

[2] 霍一瑞.接触网硬点产生的原因及分析[J]. 上海铁道科技, 2010(3):55-57.