重载铁路接触网关键技术方案应用

陈立国

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

我国的能源资源特点决定了煤炭在国内能源消费中长期占主导地位，一般以煤炭为主的矿产资源均通过重载铁路进行运输。在重载铁路中接触网属于关键设备，可以影响重载铁路行车速度与效率。若不针对重载铁路接触网技术方案研究特殊技术，将无法满足大型货物的运输需求，基于此，需要对重载铁路接触网关键技术方案进行深入分析。

1 重载铁路与接触网的概念分析

1.1 重载铁路概念

重载铁路主要指货运铁路中的一种特殊铁路，主要运输目标是大型货物，对车辆载重具有一定要求，铁路与其他铁路差异较大，具备大功率、大取流等特性。以大功率特性为例，重载铁路在功率比正常铁路高出一倍，如果重载铁路与正常铁路同样均为六轴列车，重载铁路功率可达14 000 kW，正常铁路功率约为7 200 kW；如果同样为八轴列车，重载铁路功率可以达到19 000 kW，正常铁路功率约为9 600 kW。

1.2 接触网概念

接触网为柔性架空接触网，主要包括接触悬挂、支持与定位、支柱、支柱基础以及其他电气辅助设备。其中，接触悬挂是接触线、承力索、吊弦及线夹等各类安装于支持与定位装置上的结构的总称，主要作用是为机车提供电力；支持装置主要有腕臂结构及软横跨结构，主要作用是将负荷传递到周围建筑或支柱中；定位装置主要对接触网拉出值进行定位，以保证受电弓具有良好的受流条件；支柱及支柱基础主要作用是承受接触网设备的机械负荷，确保接触网处于稳定状态；其他电气辅助设备包括附加导线，防雷、接地及回流等设施及设备。

2 重载铁路接触网应用意义与现状

2.1 应用意义

接触网对重载铁路较为关键，如果没有接触网重载铁路便无法继续运输货物，社会各界将无法通过重载铁路运输矿石与煤炭等资源，各类企业发展速度会受到限制。接触网运行状况可以直接决定重载铁路运输效率与质量，如果接触网可以保持良好状态，可促使大型货物及时抵达运输地，避免各类企业由于运输速度过慢导致一定损失。

2.2 应用现状

目前，我国在重载铁路方面已构成基础网络，可以将大部分地区涵盖其中，最为著名的是包神-神朔-朔黄铁路、大秦铁路、蒙华铁路。目前，重载铁路中的接触网依然存在各种问题，如在重载铁路中应用的接触网类型，已无法继续为车辆运输提供所需动力，这种问题会在后期发展中越发显著。如今在重载铁路中应用的接触网腕臂底座有三种类型，整体效果处于区间位置的腕臂底座最不稳定，易导致弓网发生故障，处于隧道位置的腕臂底座会受到漏水问题的限制，一旦进入冬季会出现大面积结冰，导致接触网频繁出现短路情况。

3 重载铁路接触网关键技术方案

3.1 零件的选择

接触网在重载铁路中需要承受诸多冲击，如设备振动冲击、寒冷温度冲击、粉尘污染冲击、巨大承载量冲击等。如果接触网零件整体性能较差，会导致接触网在大量冲击下出现各种事故，导致重载铁路无法正常运输。因此，接触网零件最好具备抗磨损、抗低温、抗冲击等性能，以下对接触网中重要零件的类型选择技术展开分析。

其一，电连接线夹。主要有螺栓与全压接两种类型，其中螺栓类型在安装环节较为简单，但具备大电阻特性；全压接类型具备稳定、可靠、安全、小电阻等特点。在实际应用中对技术工艺有一定标准，可以满足重载铁路的大量电流，因此，可优选这种类型的电连接线夹。

其二，终端锚固线夹。这种零件主要有锥套与双耳楔形两种类型，其中双耳楔形属于钢材，整体结构为铸造技术，锥套类型材质有不锈钢和铝合金，整体结构为锻造技术与加工技术。在重载铁路实际需求上，可选择锥套类型的终端锚固线夹。

其三，定位线夹。这种零件类型较多，如T形、有插销以及无插销等，其中T形定位线夹属于铸造技术，整体性能较差；有插销类型可能会在长时间振动中出现断裂情况。因此，为了避免在设备高强震动下出现位移问题，可选用无插销类型的定位线夹，以保证接触网线路足够牢固。

其四，腕臂底座。这种零件可以根据技术工艺分成锻造与铸造两种类型，其中锻造类型主要材质为钢材，正常使用型号是Q235A，如果在低温状态下可以使用Q345B型号；锻造类型材质为中碳铸钢，具备一定强度、韧性以及硬度，但铸造效果比低碳钢材质差。在最终选择零件类型时，可根据接触网性能、制造成本与效率等多方面展开综合判断，优先选择模锻类型。

其五，补偿装置。这种零件需要根据重载铁路特性进行选择，由于重载铁路运输路线通常处于山区之间，对制动效果没有过多需求，且由于运输物品大多为矿石与煤炭，整条运输线路上会遗留大量粉尘。因此，可选择轮滑补偿装置，这种装置具备密封结构与双面轴承，在使用期间无须频繁维护，能够避免接触网部分位置磨损过于严重，可保证重载铁路稳定运输。

3.2 规格与配置

在重载铁路接触网关键技术方案中，导线规格与张力配置均属于主要环节，其中核心技术主要有以下几点。

其一，导线截面。在重载铁路中运输货物较重，因此，在对其展开牵引时，牵引电流与功率均会比正常铁路牵引大，需要适当增加导线截面。可按照我国大部分重载铁路接触网运输情况、供电信息、功率变化等条件展开分析，并将这些条件作为基础模拟牵引方案，有关人员完成多次模拟后表示，可将重载铁路的接触网导线截面控制在150 mm2，选择铜作为导线主要材质。

其二，悬挂种类。通过导线截面确定为150 mm2后，便可将此作为基础对悬挂种类展开挑选，主要可以在弹性链与简单链两种悬挂种类中进行挑选。其中，弹性链种类较为简单，但自身弹性较强，对重载铁路无法提供显著帮助；简单链种类无须过多成本，在前期安装、中期运行、后期维护等环节中较为方便。因此，在作用、成本以及性能等角度上，可选择简单链型悬挂。

其三，张力配置。将以上导线截面与悬挂种类作为基础，可通过弓网模拟软件对张力配置展开动态仿真，可得出三组配置情况，分别是15 kN+10 kN、15 kN+15 kN、15 kN+20 kN。为了确定张力的最终配置，可以在三组配置基础上，对重载铁路接触网展开数据统计，可选取中间配置作为张力的最终配置。

3.3 电分相确定

在重载铁路接触网电分相中，主要有器件与关节两种形式，如果在实际应用中无法确定适宜形式，会造成诸多困扰与限制。因此，以下对电分相两种形式展开深入分析。

其一，器件形式的电分相。在大部分车型与升弓中均比较适用，如果重载铁路在运输中导致接触网出现晃动时，会导致绝缘装置遭到冲击，电分相会无法稳定运转，影响整个接触网。这种不足对接触网较为关键，但这种形式在安装环节十分简单，目前大部分重载铁路大多处于山区中，运输路线坡度较大，运输速度基本会保持在匀速状态，这种速度不会产生较大的晃动，可在重载铁路接触网中使用器件形式的电分相。

其二，关节形式的电分相。其具备两断口类型、三断口类型两种类型，在重载铁路接触网中实际效果存在差异。如果使用两断口类型的关节式电分相，应尽可能通过短分相技术方案进行落实。由于在重载铁路中的车辆行驶较多，如果双弓之间距离大于1 km，易导致车辆处于失点状态，但通过短分相技术方案，可在双弓之间安设高压线路，且双弓距离比电分相距离短，可保证重载铁路车辆时刻处于电力充沛状态。如果使用三断口类型的关节式电分相，能够保证重载铁路车辆不会出现短路情况。由于其中蕴含三个断口，即便双弓间距离过远，将在一瞬间导致三个断口全部短路，可降低短路故障发生率。这种电分相安装难度较大，在山区间安装，会增加安装难度，同样也会增加检修工作和维护工作的难度。

4 结语

综上所述，在我国铁路发展中，重载铁路属于重要的组成部分。在重载铁路中接触网属于主要动力，目前我国在重载铁路中应用接触网时存在较多不足，需要对重载铁路中的接触网关键技术方案做好全面分析，针对其中零件的选择、规划与配置、电分相确定等方面进行有效优化，重载铁路可在实际运输中获取更多动力，以满足社会各界对矿石与煤炭的实际需求。