铁道电气化接触网硬点原因和改进方法探究

付波

摘要：近年来，我国在铁路以及城市轨道交通建设方面的发展迅速，铁路轨道的最优牵引方式为电力牵引。在对线路进行设置的过程中，铁路安全的关键是弓网受流关系，而线路的接触网由于造价高无法备用，如果发生故障将会导致大面积的压车和列车晚点。文章分析了接触网硬点可能带来的危害以及接触网硬点产生的原因，并提出了改进办法。

关键词：接触网；硬点原因；铁道电气化；改进方法；铁路轨道；电力牵引 文献标识码：A

中图分类号：U225 文章编号：1009-2374（2016）30-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.013

接触网是电气化铁道的重要组成部分。近几年来，我国在铁路以及城市轨道交通建设方面的发展迅速，列车运行速度也在不断提高，因此这就对接触网提出了更高的要求。尤其是当今计算机技术的广泛应用，提高了电力机车的负载能力以及牵引供电装置的性能。能耗低、速度快、效率高的电力牵引技术已经慢慢发展成为了全球铁道发展的方向，成为了铁道现代化的标志。

电气化铁路是指通过电力机车作为牵引动力的铁路，电气化铁路的核心部分就是在沿铁路上空所架设的特殊输电线路，其确保了电力机车在铁道上的高速运行。在电力机车处于高速运行的过程中，供电过程是利用接触网通过电力机车的受电弓来连续地对其进行供电。接触网应该保持与电力机车的受电弓接触，在理想状况下，它们相互之间的接触压力应该为一个恒定的值，电力机车的受电弓沿接触线行进，从而获得稳定的电压。然而，由于线路设计的缺陷以及施工方法和平时的检修不到位等因素而造成接触网硬点会严重地影响电力机车稳定地运行，易导致机车受电弓和接触网导线的损伤。将接触网硬点的危害降到最低，确保接触网和受电弓之间的正常接触及导通，是提高电气化铁路安全稳定的前提。

1 研究接触网硬点的意义

在电力机车的运行过程中，电力机车是依靠机车顶部的受电弓和沿铁道线上空所架设的接触网相接触来获得电能的。为了保证机车获取电能的可靠性，需要保持受电弓大约70N的抬升力。但是铁道沿线的接触网不是完全刚性的固定，因此接触网与受电弓之间的接触压力不是固定的，而是变化的，并且该变化还是非线性的变化。接触网的硬点就是导致接触网与受电弓接触压力发生突变的地方。现今，对接触网硬点检测方法主要是利用接触网检测车来进行检测，此外还可以在机车行进过程中，通过人工观察来检测。接触网硬点是由于接触网导线的弹性不均匀引起的，是不可避免的，而且由于硬点所造成的危害很大程度上与机车运行速度有关，电力机车的行进速度越快，接触网硬点就表现得越显著，因此在评价电气化铁道接触网的质量好坏上，接触网硬点是一个很重要的标准。

2 接触网硬点的危害

接触网硬点具有很严重的危害，在电力机车高速行进的过程中，接触网硬点会导致受电弓出现升高以及降低的问题，使得接触网与受电弓之间的正常接触受到影响，阻碍了机车的取流，引起了受电弓滑板与接触网导线之间的不正常磨损，在情况严重时会撞损受电弓，此外，在撞击过程中产生的高压电弧也会使得接触线和受电弓烧毁。因此对于接触网硬点的危害可分为两种：第一种是机械损伤；第二种是电弧伤害。

2.1 接触网硬点造成的机械损伤

物理伤害是从损伤的外形而言的。在机车高速行进的过程中，接触网硬点会导致接触网导线以及机车的受电弓发生刮伤、撞伤以及变形等损伤。而当受电弓产生变形后，其又会导致接触网导线被刮断，进而引起供电中断，使得列车的正常运行受到影响。

2.2 接触网硬点造成的电弧伤害

化学伤害是从损伤的性质来说的。由于接触网硬点的存在，在机车高速行进过程中产生的高压电弧对接触网以及机车的受电弓造成烧损、退火以及导线烧熔等损伤，情况严重时可能会导致接触网导线被烧断，而造成严重的事故。接触网硬点还会造成高速行进的机车上方的受电弓产生间断式的接触，这种情况称之为“离线”。“离线”产生的电弧相当大，它会引起电力机车的取流发生瞬变，形成过电压与电磁谐波，而且还会导致接触网以及受电弓烧损，这会导致设备受损，严重影响供电系统与电力机车的性能。

3 形成接触网硬点的主要原因

3.1 结构原因

3.1.1 接触网的电连接线（特别是在供电线上网处以及隔离开关处）及其导线夹头，由于垂直负载比较大，可能会在此处形成较大的垂直硬点，此外在吊弦与接触线中心锚结线夹处也会因此而出现垂直硬点。当集中载荷过大且还受到其他因素的影响时，该线路的某些地方容易出现弛度，从而导致在原来的垂直方向和水平方向上都出现冲击硬点。

3.1.2 在接触网中，分段绝缘器是载荷比较集中的地方，并且负载还比较大，而分段绝缘器是刚性部件，在其与柔性的接触线相连接的过程中，肯定会出现刚柔过渡的地方，在该处就容易形成较大的冲击，导致出现水平以及垂直方向上的加速度，在此处就形成接触网硬点。当电力机车以较高的速度运行时，对受电弓的冲击将会非常大，而这将会导致电力机车受电弓损毁，最终导致受电弓与接触网的断线。

3.1.3 在两接触线的交叉处或者转换处，例如锚段关节以及交叉式线岔处，由于一小范围内的接触线质量比较集中，机车受电弓在高速通过时，会产生瞬间的集中载荷，并且在垂直方向上容易出现垂直加速度（由于硬点的存在），机车的行进速度越快，垂直加速度就会表现得越明显。

3.1.4 在接触网的定位装置处，由于定位器与定位线夹头等具有比较大的集中负载，而出现接触网硬点，很可能会造成垂直方向上的冲击。

3.2 施工原因

3.2.1 在对接触网导线进行施工时，由于在放线过程中没有根据相应的施工工艺来进行，造成导线的损伤而形成的无意识的硬点，此外，在导线的运输过程中，由于一些磕磕碰碰也会对导线本身造成一定的损伤，因此也会引起接触网硬点。

3.2.2 在对接触网正线的限位定位器进行施工安装调整时，由于限位间隙的调整不到位，造成间隙值比较小，当机车的行进速度比较高时，机车上方的受电弓的抬升量较大，因此抬高了限位定位器，然而限位间隙又比较小，限位定位器的尾部会钉上定位钉。由于限位定位器的抬升量不足不能达到要求，进而形成接触网硬点。

3.2.3 在对接触网进行架线时，如果线路的张力不够、不为设定值以及不按照正规的施工规程来进行架线，将很容易导致接触线产生弯曲以及扭面。此外，在进行调整作业时，由于施工人员的不注意，直接踩踏接触线，引起导线的弯曲变形，在机车高速通过时，弯曲变形的导线在接触压力的作用下很可能引起线夹的偏斜，由此就会出现水平的或垂直方向上的硬点。

3.3 材料原因

通常情况下，接触线的内部材质务必要做到颗粒大小规整、均匀分布，并且导线的线材刚度也需要尽可能均匀。然而由于生产厂家的不同，会导致整个接触网的接触线材质不同，造成线路刚度分布不均，在长时间的磨损下就会出现接触网硬点。此外，在对接触网导线进行加工制造的过程中，还可能由于导线的金属材料不合格或者加工制造工艺的不合理等因素而造成接触网硬点。

4 对接触网硬点的改进方法

4.1 对接触网的结构改进

由于接触网的结构是比较独特的，为了防范接触网硬点的出现需要从接触网结构形式、设计方案、材料运用以及所处环境等方面入手，进行优化与改进，设计出一种不仅能使得接触网结构的稳定性得到保证，而且能尽可能使得选择合适的材料，保证零部件的轻型化，以使得集中负载降低，保证接触网的弹性，从结构上来减少铁道电气化的接触悬挂结构由于自身原因而导致的硬点。

4.2 对接触网施工的改进

在对接触网进行施工的过程中，因机械化程度比较低，很可能会产生接触网硬点，并且在开挖支柱基坑、架设支柱、安装设备以及放线等施工过程中，如果其中有一道工序出现问题，导致施工质量不达标，就会出现连锁反应。当偏差出现后，如果反复不断对其进行调整，又会导致导线底平面受到损伤，所以在对接触网进行施工的过程中：第一，一定要严格按照施工的工艺流程以及技术标准来进行标准化的施工，尽可能地保证导线安放得平缓且平直，防止出现扭曲变形；第二，要尽可能地减少器件式分段与分相的使用，而要采用锚段关节式的电分段和电分相。另外，接触网在进行架设过程中，应该采用先进的计算机技术，利用电脑监控检测来保证张力的恒定，应当多安装吊线在导线上，维持导线的平衡，同时一定要禁止工作人员对导线进行踩踏，引起导线的损伤，以此来尽力避免接触网硬点的产生。

4.3 对导线的选择

在选购导线时，应该尽可能选择同一个生产厂家同一种制造工艺生产的导线，还要对其性能进行评测，保证导线的线材刚度尽可能的均匀，并且导线的内部材质一定要做到颗粒细小规整且均匀分布。

5 结语

近年来，我国在铁路以及城市轨道交通建设方面的发展迅速，对铁道电气化接触网的要求也越来越高，减少接触网硬点的产生已经成为一种具有重要研究意义的课题。本文从接触网的结构、接触网施工以及接触网导线的选择方面来进行改进，减少接触网硬点的产生，以满足新形势下电气化铁道以及城市轨道交通建设的要求。

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