浅谈如何提高接触网安全及稳定性

周升伟 高健 王桂轩 邢西沙

【摘 要】本文简单介绍了电气化铁路中的接触网的重要性，并从设备的构造、特点等方面进行了分析，查找存在的问题并提出了相关的改进措施，达到提高接触网安全及稳定性的目的。

【关键词】接触悬挂;定位装置;支柱基础

随着中国大规模的新建及改建的电气化铁路的增多，而作为电气化铁路牵引供电系统的主要设备的接触网，其性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量，最终影响列车的运行速度与安全。现实中接触网的特殊性主要表现为：露天设置，无备用性，负荷的不确定性和移动设备的不固定性。由于这些特殊性，接触网故障复杂而且频发。为了解决接触网的一些常见故障和提高接触网的性能，本文从接触悬挂、定位装置和支柱基础三个方面进行了阐述。

1 接触悬挂

接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。接触悬挂的弹性是其质量优劣的主要标志。接触悬挂的弹性是指悬挂中某一点在受电弓的压力下，每单位垂直力使接触线升高的程度。

接触悬挂弹性的衡量标准：一是弹性的大小，取决于接触线的张力;二是弹性的均匀程度，它取决于接触悬挂的结构。为了使接触悬挂具有良好的弹性，以使受电弓高质量地取流，从而提高电力机车的运行速度，就必须对与悬挂弹性有关的设备结构进行研究和改革。

改善接触悬挂弹性及取流：（1）尽量使受电弓对接触线的压力不随受电弓的起伏波动而变化，这就需要从受电弓结构方面研究改进;（2）使受电弓沿接触线滑行时接触点的轨迹，尽可能地近于水平直线。这就要尽量地减小接触线的驰度，改善接触悬挂的弹性、性能。改善接触悬挂的弹性性能，重点应在于提高定位点、分段分相、绝缘器、线岔等处的弹性，同时尽量使全线接触悬挂的弹性均匀一致，有条件的话可以采用双链形接触悬挂和其他办法。

改善接触网弹性的措施很多，但由于有些办法改造难度大，投资高，不适合我国的国情，基于我国的接触悬挂的现状，对于提高接触悬挂的弹性，本文仅介绍采用带弹性吊弦的接触悬挂。

我国电气化铁道大多采用简单链形悬挂，这种悬挂型式在定位点处易产生硬点，受电弓在跨距中间和定位点处的导线抬高量相差较大，整个跨距内的接触网弹性不均匀，高速行车时受电弓离线、拉弧现象比较明显。根据资料显示简单链形悬挂弹性的非均匀度，在静态情况下为25%，动态情况下为28%，而这些远大于10% 的非均匀度是不适合高速行车要求的（国外高速铁路接触网的弹性非均匀度标准为不大于10%）。根据国外比较成熟的经验，电气化水平较高的国家均采用带弹性吊弦的接触悬挂，这种悬挂型式在支柱處的弹性可达到跨中的90%，从而可以使非均匀度小于10%。低于10%的非均匀度是高速铁路接触网所追求的目标。所以必须从改善弹性的非均匀度人手，将现有的简单链形悬挂改为带弹性吊弦的链形悬挂，从而使整个跨距内弹性趋于均匀。

2 定位装置

定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。

因腕臂定位环断裂后定位管（器）脱落低于接触线以及定位环断裂后接触线失去定位使拉出值发生变化造成的弓网事故屡见不鲜。这类事故一般发生在定位偏移量大、偏转活动频繁的锚段关节处以及曲线内侧反定位和靠近锚段关节反定位的腕臂定位环处。接触网运行时间越长，这类事故的发生就越频繁。

腕臂定位环断裂的现象96%均发生在锚段关节处的非支反定位、曲线内侧支柱反定位和靠近锚段关节反定位处。造成以上部位定位钩环经常断裂及环钩脱离的原因除部分属材质问题外，95%以上的是定位处的定位钩与定位环之间一直处于非正常的受压状态造成的。当定位管受力偏转时，由于压力作用使定位环根部将对定位钩顶部产生一个摩擦阻力，此时定位环顶部的点将同时受到定位环根部侧缘给它的推力的作用，其大小与相等且与定位环所受压力成正比。推力将使定位环顶部产生一个以定位环根部为轴心的转动扭矩。该扭矩将使定位环以定位环根部内缘的点为支点发生一定程度弯曲，其弯曲程度与定位环所受压力大小及定位管偏转角度有关。同时，当定位管偏转角度较大时，定位环很容易从定位钩的开口处挤出而使定位钩失去固定。为防止以上事故的发生，本文采取的措施是：用灵活偏转且各零部件之间的连接没有开口的新零件取代反定位处的腕臂定位环，以减少故障，增加它的稳定性。

3 支柱基础

支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。

随着电气化铁道的运营，接触网支柱基础长期遭受环境和列车载荷的反复作用，并由于线路路基修建以及电气化改造时受经济条件、施工质量的限制和影响，接触网支柱基础存在着一些影响安全供电的潜在隐患。如支柱基础下沉、支柱基础边坡滑塌等。接触网支柱基础病害的存在，直接影响了接触网检修质量的稳定性，加重了接触网养护维修工作质量，也缩短了支柱所挂接触网维护周期。作为一项影响安全供电的潜在重要隐患予以充分重视并加以研究。为此本文提出以下三个建议：

（1）改造支柱基础底部。在既有营运线上施工改造，这项措施工程量大，在支柱基础下沉量大的情况下才可采用，否则尽量不动支柱基坑基础。采用这种整治办法，主要用于以下几种情况：1）分层夯实基坑底部土质，提高基坑下基床密实度;2）采用浆砌一定厚度片石，甚至浇筑一定强度的钢筋混凝土法，加固支柱基础基底。

（2）整治电化改造所遗留支柱基础工程质量问题以及因支柱上部接触网纵向受力不均引起的支柱基础偏斜，按不同情况，可采用检调接触网支柱附加悬挂、支持定位装置等方式改善支柱纵向受力、横向受力情况，再进行支柱基础的扶正、加固措施。

（3）对于早期出现的支柱基础沉陷，在不影响接触网安全供电的情况下，可采用做好加固措施后，用混凝土浇筑成砼横卧板的方法进行综合整治，现浇钢筋混凝土横卧板面积大小、厚度、数量可根据支柱周围土体条件以及基础外载荷情况决定，达到增强支柱基础稳定性，以防支柱基础的继续沉陷。

4 总结

接触网是一种特殊的供电线路，根据其特有的特点，以及对高速、稳定的要求，本文通过对接触网各部分的认识以及对现存问题的建议，希望可以提高接触网的运行安全性和可靠性，以适应大规模、高速铁路的需求。

【参考文献】

[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].西南交通大学出版社，2003.

[2]吉鹏霄.电气化铁路接触网[M].化学工业出版社，2011.

[责任编辑：薛俊歌]