接觸網硬點產生原因及如何減少硬點的建議

張秀秀 趙明學

摘要：接觸網硬點的產生會導致電力機車不能穩定取流進而影響機車的安全運行，同時會造成電力機車和弓網的使用壽命縮短，消除接觸網硬點的產生對電氣化鐵路有著重大的現實意義。在對接觸網硬點產生的原因及其危害進行深入分析的基礎上，提出了減少硬點產生的建議。主要從接觸網結構的優化設計、提升施工質量及檢修效率等一些重要方面對接觸網的改進提出相應措施。

關鍵詞：接觸網；硬點；電力機車；措施

引言

由于電力機車具有高效、快捷等的優勢而在運輸市場中具備較強的競爭實力，其應用范圍也在日益擴大。隨著電力機車運行速度的不斷提升，對弓網關系的要求也更加嚴格，因弓網關系在很大程度上限制了國內電力機車的發展而備受關注。提高電氣化鐵路接觸網的整體質量，為弓網創建優越的環境對于電力機車的安全高速運行至關重要。當電氣化鐵路的弓網系統處在理想運行狀態下時，受電弓與接觸網間的接觸壓力不變，受電弓將沿接觸線均勻行駛，使得電力機車能夠持續獲取穩定的電能。但是受到各種因素的制約，現實狀態下的接觸壓力并非恒定不變，而是時刻處于動態變化中。接觸網硬點的產生對電力機車的穩定取流及正常運行具有直接影響，極易導致接觸導線與機車受電弓發生機械磨損、化學燒傷及沖擊力過大，甚至會造成打弓、接觸網斷線而引起弓網事故，使列車不能正常運行。硬點出現后，不僅導致重要部位的耗損，還使硬點位置處出現拉弧現象，嚴重縮短弓網壽命。所以，如何減少接觸網硬點，確保受電弓和接觸網間的可靠接觸早已成為鐵路行業研究者們考慮的重要問題。同時，對產生硬點的原因進行分析并提出防治措施是確保弓網關系處于良好狀態的重要途徑。

1.接觸網硬點

在電氣化鐵路中，接觸網是用于受電弓穩定取流的一種特殊的高壓供電線，其任務主要是對電力機車進行持續供電。在電力機車行駛過程中，受電弓與接觸導線間產生滑動摩擦，只有在弓網間保持穩定的接觸壓力，才能夠正常取流。因為接觸懸架并非鋼性固定，而是具有一定的彈性，因此接觸網與受電弓間的接觸壓力也處于動態變化中，當這種非線性變化達到一定程度時就稱為硬點。硬點來源于結構上的固有缺陷，同時具有相對性。機車運行速度越高，表現越是突出。當前對硬點的檢測一般采用將加速度或壓力類傳感器安裝到受電弓上測得，對接觸網硬點進行準確有效的評價是關系到電氣化鐵路提速的關鍵因素。

2.硬點產生的危害

接觸網硬點產生的不良影響主要為：使處于高速運行狀態的電力機車不能取得穩定的電能，受電弓發生異常的升高或降低，加速了弓網間的機械損耗，甚至使受電弓遭到破壞，同時在發生碰撞時產生的拉弧容易燒傷接觸導線及受電弓。總的來說，硬點帶來的危害分為物理、化學傷害兩個方面。

2.1 物理危害

從物理角度來說，硬點的產生導致接觸導線及受電弓的擦傷、碰傷及變形，在機車長期運行中，損傷后的受電弓容易造成接觸網導線斷開而不能持續供電，從而使列車無法正常行駛。

2.2 化學危害

硬點對弓網帶來的化學傷害通常是指弓網在離線時出現的高溫電弧帶來的受電弓及接觸網的燒熔、灼傷等，持續時間過久，則會使接觸網導線斷開，導致事故范圍的進一步擴大。弓網離線發生的主要原因便是硬點的產生，離線會產生較大的電弧，給牽引電機、受電弓、接觸網及整個供電系統帶來危害。因為接觸網導線上存在有硬點，所檢測到的加速度參數較小時導致接觸網與受電弓間不能良好接觸，該參數較大時則引起離線，此時產生的電弧達到某種程度就會對弓網產生破壞。表現在受電弓上主要是弓頭發生汽化、點蝕失效，表現在接觸導線上則可能發生點蝕、汽化甚至高溫退火。此外，所產生的高溫電弧會給周圍環境帶來強烈的電磁波而干擾正常通信。

3.硬點檢測

電力機車在運行過程中應該實時完成各項重要參數的檢測以提早找出隱患所在，確保接觸懸掛時刻工作在正常狀態，這樣方能保證弓網間的穩定接觸和可靠取流。硬點的檢測主要有基于加速度傳感器的檢測、基于壓力傳感器的檢測兩種方式，前者在我國應用較為廣泛。隨著現代科技的飛速發展，采用領先技術制造的檢測車按照列車車速運行進行硬點檢測，并將測得數據傳送至電腦經數據分析后得出結果。對接觸網硬點進行檢測與電力機車的安全運行和速度提升關系密切，所以確保弓網穩定接觸對于整個系統來說都是有益的。

4.硬點形成原因

4.1施工原因

4.1.1進行現場施工時，接觸導線的架設過程通常按照小張力放線方法完成。因為缺少重要的張力參數標準這一理論指導，使得穩定性降低，架設接觸導線后形成的張力分布更為不均，尤其是進行起錨、拋錨時要再次緊線、松線，導致張力不均勻性加劇，更容易造成接觸線受外力影響發生扭曲等變形，從而形成硬點。

4.1.2在架設好接觸導線和承力索之后，因各種原因未能及時將固定裝置安裝到兩者間進行定位。再者，通常使用的臨時吊線并未按照統一的制作及安裝標準，使得現場施工時選用的臨時吊線在長度上有很大差別，對于長度較短的情況，其懸吊點會由于長期承受較重載荷而形成硬點。

4.1.3現場施工過程中對接觸網導線進行踩踏、用力拉扯等隨意性較大的作業，這種不規范性會導致線面未能平直放置，因硬彎硬扭而形成硬點。

4.2 設計原因

在設計過程中，因定位器、分線接頭、分段接頭、電連接等處載荷較為集中，導致接觸網的彈性減小而形成硬點。接觸網導線在不少位置存在較大坡度且變化程度明顯，容易形成沖擊硬點。

4.3 材質原因

由于接觸導線在生產制造時，選用的金屬材料材質不同，金相組織并未均勻分布，使接觸線不同位置處剛度及平順性變化明顯。當承受一定的張力后，極易遭受沖擊，使得受電弓與接觸網間的接觸壓力瞬時出現明顯變化，從而產生硬點。

4.4 線路原因

線路問題同樣是造成弓網間接觸壓力發生突變的重要原因，尤其對于高速運行的列車，線路質量的影響更大。比如道床振動的固有周期及彈性因子等。此外，部分工務部門與供電部門溝通不暢，擅自進行的各種作業，導致軌面、側面限界等超出許用范圍，引起接觸網導線拉出及高度超出規定值而形成硬點。

4.5 檢修原因

供電部門進行接觸網重要零部件的制造安裝時，因工具選擇錯誤、安裝布置不精細或省略部分制作工藝等而使新生產的導線及分相接頭底部出現偏斜而形成硬點。在日常簡單的維修工作中，檢修工作者未能嚴格要求自己，督導工作不到位，致使檢修之后的線面不平整、高度不平順，或重要參數未調整至正確位置，這也是造成接觸網硬點產生的原因。

4.6 受電弓結構特性

電氣化鐵路部門的機車受電弓的固定方式是通過三角支架固定到車頂的，鉸鏈連接處的鋼性大，彈性較差，是硬點形成的因素。在機車頻繁啟動升降弓處、進出庫檢修機車等處，因司機未正確操作、受電弓在接觸處的壓力不能達到要求等都會導致硬點的產生。

除以上因素及機車運行速度、加速度之外，線路路基，尤其是隧道口、軌道連接處、橋頭等處容易導致電力機車晃動而產生間接硬點。

5.減少硬點的建議

根據當前我國電氣化鐵路采用的弓網結構及現場運行情況來看，完全消除硬點基本是不可能實現的，只有盡量減少接觸網硬點的產生，以下是進行硬點防范及整治的幾項建議。

5.1 優化接觸網設計

進行接觸網設計時，考慮到結構上的特殊性，要綜合結構設計、材料使用及現場環境等多個方面進行合理優化，選用結構最具穩定性、材料輕型化的方案，最大程度的避免集中載荷的出現，盡量降低接觸網剛度，從而在根本上減少因接觸網自身結構設計不當產生硬點。

5.2 提高施工質量

進行接觸網施工時，要嚴格依照設計的工藝流程及技術要求逐項規范施工，盡可能將接觸導線放置平直，防止硬彎硬扭。同時，要盡可能少用器件式分段及分相，而用錨段關節式電分段及電分相。架設接觸導線時，運用高科技電子監測技術進行恒張力放線，及時將吊線安裝到導線上以使導線平順。禁止操作人員踐踏或者破壞導線，從而減小硬點的形成。

5.3 確保維護、檢修質量

受電后的接觸網由供電部門接管，主要任務就是進行設備的維護及檢修。因此，供電部門必須按相關的技術資料對各項運行設備進行定期、可靠、標準的保養及維修。

6.結束語

電氣化鐵路近年來發展迅速，對接觸網的要求更加嚴格。接觸導線上硬點的成因非常復雜，對整個鐵路系統的安全有極大的危害，必須在各個環節上盡量減少硬點的產生。優化接觸網設計、選擇輕型材料、嚴格按照生產及施工工藝完成每個環節及確保安裝質量都不可忽視，在后期的運行維護過程中還要提高維修工作者的綜合素質，如此才可以盡量減少硬點的產生，為列車提供良好的運行環境。

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