電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)產(chǎn)生及防治措施

袁忻敏

摘要：接觸網(wǎng)是電氣化鐵路系統(tǒng)的動(dòng)力支持。接觸網(wǎng)硬點(diǎn)嚴(yán)重影響了電氣化鐵路機(jī)車的正常運(yùn)行。使弓網(wǎng)關(guān)系、設(shè)備等受到損害。降低接觸網(wǎng)硬點(diǎn)帶來(lái)的影響是確保鐵路正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。本文針對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的形成及產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，以及簡(jiǎn)要的闡述了接觸網(wǎng)硬點(diǎn)有哪些危害，并針對(duì)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)提出了防治措施。

關(guān)鍵詞：電氣化鐵路；接觸網(wǎng)硬點(diǎn)；防治措施

近年來(lái)鐵路列車的速度不斷的得到提升，尤其是電氣化鐵路的運(yùn)行有效的緩解了城市交通的壓力。但由于接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生使鐵路機(jī)車的正常運(yùn)行、通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及周圍的環(huán)境都受到了不同程度的影響。接觸網(wǎng)硬點(diǎn)對(duì)鐵路弓網(wǎng)的受流質(zhì)量有著不良影響。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致弓網(wǎng)故障、降低設(shè)備的使用壽命，威脅電氣化鐵路機(jī)車的安全運(yùn)行。接觸網(wǎng)是電氣化鐵路建設(shè)中重要的組成部分，為電氣化鐵路提供了有效的動(dòng)力支持。構(gòu)建良好的接觸網(wǎng)和弓網(wǎng)環(huán)境，能夠有效的避免安全事故發(fā)生。因此，接觸網(wǎng)的硬點(diǎn)問題應(yīng)得以重視，并提出有效的防治措施。

1、接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生

1.1接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的形成

在鐵路機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，電弓和導(dǎo)線接觸面相互摩擦，相互作用，為了確保電器受流不受影響，使機(jī)車喪失牽引力和制動(dòng)力，就要保證受電弓與接觸網(wǎng)系統(tǒng)之間相互適應(yīng)，合理匹配。如果弓網(wǎng)關(guān)系突然出現(xiàn)變動(dòng)達(dá)到一定程度，這時(shí)接觸網(wǎng)上引起接觸力突然變化的地點(diǎn)就形成了接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。

1.2接觸網(wǎng)硬點(diǎn)產(chǎn)生的原因

接觸網(wǎng)硬點(diǎn)產(chǎn)生的原因有很多面，受設(shè)計(jì)、材質(zhì)、施工、供電等眾多因素的影響。

其一，設(shè)計(jì)方面的原因。接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要選擇一些定位器安裝在關(guān)節(jié)式分相和絕緣錨段關(guān)節(jié)處。接觸網(wǎng)上存在一些特型定位器、元件式分相、分段接頭處，隔離開關(guān)、避雷器等。這些設(shè)備是接觸網(wǎng)不可或缺的元件。如避雷器是過(guò)電保護(hù)器，當(dāng)遭到過(guò)電壓時(shí)，通過(guò)的電流高達(dá)數(shù)千安倍，容易對(duì)輸變電設(shè)備造成侵害。避雷器可以使電力系統(tǒng)、電氣化系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)不受到過(guò)電壓的損壞。所以這些必不可少的元件如果選擇銅、鐵等較重的材質(zhì)，就會(huì)使關(guān)節(jié)處的重量比較集中而且負(fù)重過(guò)大，這種情況會(huì)使接觸網(wǎng)的彈性降低，從而引起受電弓的接觸力突變，于是形成了較大沖擊的接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。因此這是由于設(shè)計(jì)上不合理引發(fā)的硬點(diǎn)。

其二，施工方面的原因。在接觸網(wǎng)施工過(guò)程中，如果不參考導(dǎo)線的張力參數(shù)就進(jìn)行施工容易發(fā)生很多問題，導(dǎo)致張力分布不均勻，導(dǎo)線的穩(wěn)定性下降，甚至使接觸網(wǎng)導(dǎo)線因受力不均變形而形成硬點(diǎn)。接觸網(wǎng)導(dǎo)線在放線的過(guò)程中，如果工作人員沒有按施工工藝或者采用恒張力放線用力拉扯導(dǎo)線、放線速度不均勻、導(dǎo)線彎曲、踩踏導(dǎo)線等都容易形成硬點(diǎn)。接觸網(wǎng)元部件的安裝過(guò)程中，工作人員選擇的工具不合理、設(shè)備布置的位置不合理、施工工藝等都會(huì)造成導(dǎo)線發(fā)生偏斜，導(dǎo)致導(dǎo)線的高度、線面都不符合施工標(biāo)準(zhǔn)。最終因施工過(guò)程中施工人員不注意細(xì)節(jié)方面的影響因素導(dǎo)致硬點(diǎn)產(chǎn)生。

其三，供電方面的原因。由于工務(wù)部門與供電部門從屬于兩個(gè)部門，在施工的過(guò)程中雙方工作缺乏溝通協(xié)作，互相配合提供有力的技術(shù)參數(shù)作為參考，這就容易使供電與線路之間存在問題。如軌面與側(cè)面限界超出合理的工作范圍，促使導(dǎo)線高度及拉出值超過(guò)規(guī)定限值而形成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。同時(shí)接觸網(wǎng)上分布的各種線夾產(chǎn)生偏斜、定位器不達(dá)標(biāo)彈性差、導(dǎo)線坡度變化大造成高差超標(biāo)、吊弦受力不均等都會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)硬點(diǎn)產(chǎn)生。

其四，材質(zhì)等方面的原因。接觸網(wǎng)導(dǎo)線在加工生產(chǎn)的過(guò)程中，內(nèi)部使用的金屬材質(zhì)會(huì)有所不同。而不同的材質(zhì)之間就會(huì)存在剛度和平順性的區(qū)別。材質(zhì)較硬的接觸導(dǎo)線內(nèi)部容易存在應(yīng)力、晶粒分布不均，在制造或纏盤的過(guò)程都可能生成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。在實(shí)際使用過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)線承受一定的張力時(shí)，容易因外力沖擊引起弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)突然變化形成硬點(diǎn)。一些橋頭、隧道口、三角坑處、道床翻漿處等工務(wù)線路基、抬拔道等由于高差較大，線路分布問題容易引起接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。另外接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生還容易受到鐵路機(jī)車行駛速度、接觸網(wǎng)的震動(dòng)、彈性等因素的影響。在機(jī)車頻繁運(yùn)動(dòng)造成弓網(wǎng)升降、路基問題引起鐵路機(jī)車晃動(dòng)等都會(huì)間接的形成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。

2、接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的危害

接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線、弓網(wǎng)、電弧、環(huán)境等都會(huì)帶來(lái)很多不利的影響。首先，接觸網(wǎng)產(chǎn)生硬點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致接觸導(dǎo)線與受電弓相互作用，產(chǎn)生擦傷、碰傷甚至變形，形成機(jī)械性的損害，使接觸網(wǎng)導(dǎo)線的壽命縮短，長(zhǎng)期的機(jī)械性損害會(huì)導(dǎo)致受電弓折斷或者接觸網(wǎng)導(dǎo)線斷裂，使弓網(wǎng)產(chǎn)生故障不能持續(xù)供電，影響列車的正常運(yùn)行。其次，接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生干擾，影響周圍正常的通訊信號(hào)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。形成的電磁輻射也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。第三，接觸網(wǎng)硬點(diǎn)造成電弧傷害。硬點(diǎn)形成時(shí)，若接觸網(wǎng)撞擊加速度較大則容易引起弓網(wǎng)離線。弓網(wǎng)離線及離線的瞬間會(huì)產(chǎn)生高溫電弧，對(duì)電氣化鐵路的接觸網(wǎng)和受電弓會(huì)形成嚴(yán)重的危協(xié)，使電氣化鐵路接觸網(wǎng)受到燒熔、灼傷等。下圖1為接觸網(wǎng)承力索燒傷、吊弦熔斷。導(dǎo)致設(shè)備熔斷的原因就是電壓差過(guò)大產(chǎn)生高溫電弧。長(zhǎng)時(shí)間的受到這種傷害，就會(huì)使接觸網(wǎng)導(dǎo)線斷裂，進(jìn)一步擴(kuò)大受損范圍，如弓頭、導(dǎo)線汽化、腐蝕等。對(duì)電源、牽引電機(jī)、變壓器等設(shè)備同樣會(huì)造成嚴(yán)重的損害，影響這些設(shè)備的使用壽命。當(dāng)接觸網(wǎng)撞擊加速度較小，就會(huì)導(dǎo)致弓網(wǎng)接觸不良，使鐵路機(jī)車失去牽引動(dòng)力和制動(dòng)力。

3、接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的防治措施

3.1完善接觸網(wǎng)的懸掛結(jié)構(gòu)

接觸網(wǎng)的懸掛結(jié)構(gòu)就是其形式和架構(gòu)。對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要細(xì)致的分析目前已經(jīng)采取的接觸網(wǎng)的形式和架構(gòu)，針對(duì)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)多發(fā)地段及容易引發(fā)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的方面進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，防止接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生。例如針對(duì)橋頭、隧道口、三角坑處、道床翻漿處等工務(wù)線路基硬點(diǎn)多發(fā)、易發(fā)路段要保持接觸導(dǎo)線的坡度。在接觸網(wǎng)的材質(zhì)選擇上，要針對(duì)現(xiàn)在正在使用的導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，要慢慢的進(jìn)行過(guò)渡，防止接觸網(wǎng)集中產(chǎn)生硬點(diǎn)。電氣化鐵路的速度在不斷的提高，接觸網(wǎng)與弓網(wǎng)的質(zhì)量一定要優(yōu)良使其能夠保障鐵路機(jī)車的正常運(yùn)行。對(duì)于接觸網(wǎng)上器件、元件接頭處過(guò)重、過(guò)于集中的問題要盡量減少該區(qū)域?qū)Ь€的附加重量。還有加強(qiáng)懸掛彈性系統(tǒng)的穩(wěn)定性、選擇合適的零部件等防治措施，都可以最大限度的減少接觸網(wǎng)因懸掛結(jié)構(gòu)形成的接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。如安裝于接觸網(wǎng)上的定位器、避雷器等可以選擇耐腐蝕、體積小、抗老化、重量輕的新型材質(zhì)，盡量選擇陶瓷、玻璃、氧化鋅等輕型材質(zhì)的元部件。

3.2加強(qiáng)接觸網(wǎng)的施工質(zhì)量管理

如果接觸網(wǎng)的施工質(zhì)量在施工前期沒有得到有效的保障，工作人員應(yīng)用錯(cuò)誤的施工技術(shù)、選擇不合適的工具進(jìn)行施工，那么在施工結(jié)束后即使要求其返工仍然不能挽回受到影響的接觸網(wǎng)質(zhì)量。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)施工過(guò)程中的質(zhì)量檢驗(yàn)工作的管理，施工工作要按照接觸網(wǎng)的施工標(biāo)準(zhǔn)和施工工藝來(lái)完成。預(yù)留一定的緩沖距離，使超負(fù)荷的部位能夠維持正常的運(yùn)行。接觸網(wǎng)施工時(shí)，應(yīng)設(shè)置專業(yè)的監(jiān)督部門對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)施工單位的施工水平進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)估。對(duì)人員、設(shè)備、施工工藝等進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督管理。嚴(yán)禁工作人員、設(shè)備對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線進(jìn)行踩踏、碾壓，避免接觸網(wǎng)在施工的過(guò)程中產(chǎn)生接觸網(wǎng)硬點(diǎn)。

3.3選擇質(zhì)量更優(yōu)的接觸網(wǎng)導(dǎo)線

接觸網(wǎng)的載流能力由接觸網(wǎng)導(dǎo)線的載流量及空間結(jié)構(gòu)來(lái)決定，是電氣化鐵路接觸網(wǎng)的重要指標(biāo)之一。接觸網(wǎng)導(dǎo)線的載流量受材質(zhì)、橫截面、日照、環(huán)境、工作最高允許溫度等因素的影響。在施工前對(duì)接觸網(wǎng)的導(dǎo)線進(jìn)行選擇時(shí)，一定要參照以上幾方面進(jìn)行多方面因素的考慮。盡量選擇延展性高，抗拉斷力強(qiáng)、彈性系數(shù)高、耐高溫等金屬材料的導(dǎo)線。一般接觸網(wǎng)導(dǎo)線采用恒張力單根導(dǎo)線。附加導(dǎo)線采用自由張力多股絞線。接觸網(wǎng)導(dǎo)線上的附加物也要盡量選擇材質(zhì)輕一些的材料，如塑料、輕鋁等，而銅鐵等重材質(zhì)的材料則盡量少用或者不用。以此來(lái)避免接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鐵路線路越來(lái)越朝著電氣化的方向發(fā)展，因此為了保證鐵路的正常運(yùn)行人們對(duì)接觸網(wǎng)的質(zhì)量要求也越來(lái)越嚴(yán)格。電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的產(chǎn)生會(huì)對(duì)整個(gè)鐵路系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，對(duì)整個(gè)電氣化鐵路系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著極大的危害。

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（作者單位：中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司）