接觸網硬點的產生及消除方法

郭志東

摘要：在電氣化鐵路中，若想改善接觸網站的使用質量首先需做好重建與改造工作，創造良好的環境讓弓網使用更加安全，這也是電力系統運行支持機電車輛高速行駛的必要條件。而其中接觸網之間的施工質量是影響其運行的頑固問題之一，多數硬點的存在非常容易導致接觸線與電弓運作期間由于機械的長期物理運作導致電弧燒傷嚴重，很多時候會導造成斷線、塌網等事故，進而要減少硬點對接觸網的損耗提升其使用質量，這樣也保障了高速電氣化鐵路機車運行。弓網的使用安全得到保障也間接使鐵路經濟穩定上升，基于此，本文章主要針對硬點在電氣化使用過程中容易產生的危害和常見故障原因進行分析，結合張呼高鐵開通段動檢發現的問題，整理出幾點硬點的消除方法，以指導張呼高鐵非開通段下一步的施工和精調工作。

Abstract： In electrified railways， if you want to improve the quality of the use of contact sites， you must first do a good job of reconstruction and reconstruction， and create a good environment to make bow nets safer to use. This is also a necessary condition for power system operations to support high-speed driving of electromechanical vehicles. Among them， the construction quality between the contact nets is one of the stubborn problems affecting its operation. The existence of most hard points can easily lead to severe arc burns due to the long-term physical operation of the machine during the operation of the contact line and the pantograph. In many cases， it will lead to accidents such as disconnection and collapse of the net，and it is necessary to reduce the loss of the contact point by the hard points to improve its use quality， which also ensures the operation of high-speed electrified railway locomotives.Based on this， this article mainly analyzes the hazards and common faults that are easily generated during the use of hard points in the process of electrification. Combined with the problems found during the dynamic inspection of the Zhanghu high-speed railway opening section， this article sorts out several hard point elimination methods to guide the next step of construction and fine-tuning of the non-opening section of the Zhanghu High-speed Railway.

關鍵詞：接觸網;硬點;策略

Key words： catenary;hard point;strategy

中圖分類號：U225? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）04-0169-02

0? 引言

現如今經濟社會的到來，使我國各地區的城市、鄉村鐵路建設圈也在漸漸提高，其中人們對電氣化鐵路發展較為關注，它關系著人們的出行便捷程度與穩定安全性，因此對行車的建設質量要求越發嚴格，列車運行速度的提高對弓網的質量要求就越高，在建設之初工作人員對此的理想使用狀態便是可以讓弓網之間接觸可靠，電力機車能在此基礎上正常通過接觸網獲取穩定的運行電能資源，而接觸網中硬點的存在是影響弓網關系的主要因素。在張呼高鐵開通段動態檢測期間檢車發現的多處接觸網硬點問題，在聯調聯試期間處理起來很費時間，難度也大，有個別硬點太嚴重，無法整改到位，最后換線了兩個錨段，造成不小的經濟損失，本文通過詮釋硬點產生的原因，分析硬點的危害，并結合開通段已發現的硬點問題，總結處一套消除硬點缺陷的方法，來指導后續非開通段接觸網工程的精調。

1? 接觸網站的基本含義與組成

硬點現象的發生主要是指在接觸線上的定位懸掛部位彈性逐漸減弱，隨后懸掛部位上重量被動增加，機動車電弓的使用持續保持高速狀態下，此位置出現抬升異常就會引發撞弓與碰弓等不良事件的發生。

硬點問題的存在本身即是接觸網建設時所形成的隱項問題之一，屬于結構上的欠缺，主要由此項懸掛技術本身不均勻題所導致，勻稱狀態相對有問題。若電氣機車運行狀態速度越高此項故障的表現形式就越發明顯。當狀況嚴重時電弓的使用安全無法保證，造成此軟件發生損壞，極有可能在運行時發生突然斷線或者踏網的現象。所以在正常情況下很多工作人員在維護接觸網的硬點工作時已經將其作為主要觀察高速電氣化鐵路的電弓網是否運作正常的一項參數。

電力高速機車在運行的過程中，受到電引同接觸導線的接觸面是滑動摩擦的狀態，保證接觸網的正常電流取值使電網弓網間有接觸壓力，弓網關系會發生瞬態變化，當變化達到量化標準時，便將其稱為硬點[1]。接觸網的硬點會導致弓網之間無法正常的接觸、受流，造成導線與受電弓滑板出現拉弧或火花，發生撞擊性損害和異常磨耗，損傷到受電弓和接觸線，降低其使用壽命，不安全的同時又增加了經濟損失。并且，在接觸線的位置存在硬點還會影響牽引機電的正常取流，牽引機出現故障便會導致不斷的拉弧暫態中對其的傷害性加大，從而降低高速車的牽引機車的質量保證。到目前為止，其作用力、運行速度、加速取值與位置等數值突然發生變化會一般是由于檢測的是電弓加速控制傳感器反應得出。反觀接觸網中硬點的存在是此項技術結構具有欠缺性，同時也是接觸網發生懸掛不穩定、不均勻的統一稱呼，但是這種狀態也是相對的。當它的運行速度越高表現就越顯著，相關工作人員在檢測與評價高速機動電氣化鐵路的弓網接觸面的硬點時會將此作為一項重要的參考指數。

2? 接觸網中硬點對高速鐵路的危害

在通常情況下若高速鐵路上的機車出現受弓現象與接觸線暫時離線，大部分是由主要接觸網中硬點所導致的。當高速機車的沖擊運行速度與加速數值并不高時，便會造成弓網之間發生暫時性接觸不良，當沖擊參數值加速顯示較大時就會導致離線。以上情況會造成受電弓和接觸導線之間發生三方面的損傷。

一是機械損傷。尤其當列車運行速度很快時，受電弓和接觸線之間會產生較大的水平和垂直方向的撞擊，并會持續發生機械撞擊，產生較大的機械特性傷害。相對來說，輕微的機械特性傷害是由受電弓碳滑板所致，而嚴重的機械特性傷害則是由打弓和刮弓造成的，很可能引發重大弓網事故，造成接觸網局部刮傷，嚴重時會出現塌網事故，導致電力機車無法正常運行。

二是電弧傷害。通常情況下，弓網的傷害是由于硬點在其中產生作用，在弓網離線后或者離線的瞬間處于高溫狀態因此而產生的損害。硬點不僅對接觸網會產生損害，而且對于受電弓的危害也不小，由此可見，接觸網的硬點是導致高速機車出現受電弓離線的影響原因之一，電器、牽引變壓器、接觸網及供電系統均會發生危害[2]。列車低速運行時，在硬點處會由于接觸不良造成離線，離線產生電弧，因為離線的幅度小導致車速慢，電弧的接觸線高熱燃燒情況更加明顯，長期發生高溫的燒傷會造成接觸導線斷線。

三是設備傷害。當受電弓和接觸線因硬點產生的瞬間不接觸而出現碰撞離線時，受電工和接觸線之間空氣間隙就會產生電弧，使機車取流發生突然變化，形成過電壓和電磁諧波等，進而使供電系統的設備受損。

3? 接觸網硬點產生原因

①在接觸網道岔非支下錨時，設計圖紙要求接觸線過交叉點后直接轉彎下錨，但非支距離太短，轉彎太大，從而引起導線邊坡突然抬升，造成弓壓突變引起的硬點。

②些許地段大干時，常使用人力放線或與穩定性差的小張力放線架放線。工作人員在進行導線架構建設過程中，其常因為受力不均勻，導線出現時松時緊，導線上下竄動，出現碰撞鋼軌、軌枕，出現的打擊傷害，卡在彈簧墊和懸掛“S”鉤處出現硬折彎等現象，造成導線的硬傷，出現硬點。

③若工作者已經完成承力索搭建與接觸線結構建設后，由于某些原因無法及時安裝吊弦及定位裝置，而采用“S”鉤臨時懸掛，但對“S”鉤的制作、安裝沒有統一規格，導致“S”鉤長度并不在同一水平線上，就會致使短的一根“S”懸吊點承受的力更大，長時間后就會因承受力達到極限進而接觸線中硬點的產生。

④相關工作人員的工作細節并不規范，以至于在實際工作的時候接觸線遭受到人為踩踏與用力拽拉等現象，這種“野蠻施工”多數是由于管理部門的管理工作不嚴謹，故而施工的時候導線的安裝線面不平直，出現硬彎或者扭曲嚴重，進而出現硬點。

⑤接觸網懸掛負荷太集中造成重量不均衡引起硬點，如在分相、關節，上網引線、電連接線夾、導線定位、線岔、中心錨結等處，由于重量突然增加，該處的導高沒有進行一定的抬高，造成受電弓在該處的接觸力壓力突變形成硬點。

⑥接觸線調整坡度超標，不合規范造成硬點。如在接觸網精調過程中的懸掛點處兩側吊弦懸吊處出現“V”型懸掛，相鄰兩根吊弦安裝高度相差超過標準，引起接觸線坡度突然增大，弓網接觸壓力突變出現硬點。

4? 減少接觸網硬點采取的措施

以目前電氣化鐵路中接觸網弓網架構建設及日常使用、運行情況而言，無法從根本上將硬點消除，唯一可以做到的是減少硬點的存在。減少接觸網硬點的有效措施有以下幾點：

①接觸網道岔下錨時，非支延長下錨長度，降低承導線下錨的角度，下錨轉角最大不能超過10°，從而減少硬點。②接觸線架設過程中，規范工人的施工作業，嚴禁工人抬升接觸線和踩踏接觸線，避免人為直接造成硬彎出現硬點。③接觸網架設施工中，采用恒張力架設，張力控制在8～12kN，放線速度控制在3～5km/h，勻速行駛，放完線后每跨懸掛的“S”鉤按計算的長度分別懸掛，確保導線懸掛平直，缺懸掛數量不得少于5根，同時減少接觸線的臨時懸掛的時間，控制在接觸線超拉后的48小時內安裝正式吊弦。④接觸網設備和線夾安裝過程中，嚴格控制接觸線夾的負馳度。中錨線夾處導高需比標準高度抬高5～10mm，電連接線夾處接觸線高度應相鄰吊弦高0～5mm。⑤在安裝過程中接觸導線的質量決定了其綜合質量，其中包含導線張力、線密度、截面積、導點率、合金化等參數的測量，站在科學角度分析在安裝結構與材料的選擇，借此來提升接觸懸掛的張力和穩定性，來減輕在接觸懸掛上面的物體重量。接觸線工作支調整時，嚴格控制導線的高度變化，接觸線每300米檢查一下導線的平直度，導線的坡度控制在不大于1‰坡度（250km/h），坡度變化率不大于5‰，且兩相鄰定位點的高差不大于20mm，不能形成偏差峰值的倒“V”字形。⑥提升接觸網的日常運營狀態包括基本技術檢測、養護與維修工作，完善每項環節可以提高接觸網的使用質量，施工部門與工務部門要加強聯系，減小因線路軌平面標高的抬升，造成對弓網間接觸壓力的影響。⑦注重施工過后的檢修質量，減少因施工不當所造成的硬點生成。在初次檢查出問題時就應大力整治工作，并在后續工作中持續加強力度。但是若無法從源頭出現控制檢修質量的提升設備使用質量則無法增強。因此，在施工檢修時應該按照標準的檢修工藝來進行，負荷過于集中點應該預留出10-20mm負馳度。

5? 結束語

接觸線硬點是影響弓網取流的一個頑癥，為減少甚至消除人為造成接觸網硬點產生，建議三點：第一：不斷總結以往的施工經驗教訓，在施工前加強施工人員的技術培訓，規范施工作業流程，掌握技術標準，減少人為施工造成硬點;第二：優化設計的不足之處，對設計轉角過大的道岔直接下錨，改為延長一跨承導線下錨的施工優化方案;第三：采用新材料、新技術，從設計角度優化，改進接觸網布置結構，從而改善接觸線的硬點。如采取接觸線內預設光纖檢測技術，可提前做到檢測導線的溫度、振動、應力分布、硬點等問題，提前預防減少硬點。只有通過不斷總結完善，才能早日消除接觸線硬點，確保電力機車在高速運行情況下弓網配合良好、受流穩定，全面保證高速鐵路的運營安全。

參考文獻：

[1]于萬聚，王曉保.高速接觸網-受電弓系統動態受流特性的仿真研究[J].鐵道學報（鐵道牽引電氣化與自動化專輯），1993（02）.

[2]TB 10758-2010，高速鐵路電力牽引供電工程施工質量驗收標準[S].

[3]張健.淺析電氣化鐵路接觸網硬點產生的原因及防治措施[J].內蒙古煤炭經濟，2010（3）：56-58.