電氣化鐵路接觸網硬點產生及防治措施

袁忻敏

摘要：接觸網是電氣化鐵路系統的動力支持。接觸網硬點嚴重影響了電氣化鐵路機車的正常運行。使弓網關系、設備等受到損害。降低接觸網硬點帶來的影響是確保鐵路正常運行的基礎。本文針對電氣化鐵路接觸網硬點的形成及產生的原因進行分析，以及簡要的闡述了接觸網硬點有哪些危害，并針對接觸網硬點提出了防治措施。

關鍵詞：電氣化鐵路；接觸網硬點；防治措施

近年來鐵路列車的速度不斷的得到提升，尤其是電氣化鐵路的運行有效的緩解了城市交通的壓力。但由于接觸網硬點的產生使鐵路機車的正常運行、通訊系統的穩定性以及周圍的環境都受到了不同程度的影響。接觸網硬點對鐵路弓網的受流質量有著不良影響。嚴重時會導致弓網故障、降低設備的使用壽命，威脅電氣化鐵路機車的安全運行。接觸網是電氣化鐵路建設中重要的組成部分，為電氣化鐵路提供了有效的動力支持。構建良好的接觸網和弓網環境，能夠有效的避免安全事故發生。因此，接觸網的硬點問題應得以重視，并提出有效的防治措施。

1、接觸網硬點的產生

1.1接觸網硬點的形成

在鐵路機車運行過程中，電弓和導線接觸面相互摩擦，相互作用，為了確保電器受流不受影響，使機車喪失牽引力和制動力，就要保證受電弓與接觸網系統之間相互適應，合理匹配。如果弓網關系突然出現變動達到一定程度，這時接觸網上引起接觸力突然變化的地點就形成了接觸網硬點。

1.2接觸網硬點產生的原因

接觸網硬點產生的原因有很多面，受設計、材質、施工、供電等眾多因素的影響。

其一，設計方面的原因。接觸網設計的過程中，需要選擇一些定位器安裝在關節式分相和絕緣錨段關節處。接觸網上存在一些特型定位器、元件式分相、分段接頭處，隔離開關、避雷器等。這些設備是接觸網不可或缺的元件。如避雷器是過電保護器，當遭到過電壓時，通過的電流高達數千安倍，容易對輸變電設備造成侵害。避雷器可以使電力系統、電氣化系統以及通訊系統不受到過電壓的損壞。所以這些必不可少的元件如果選擇銅、鐵等較重的材質，就會使關節處的重量比較集中而且負重過大，這種情況會使接觸網的彈性降低，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硬點。因此這是由于設計上不合理引發的硬點。

其二，施工方面的原因。在接觸網施工過程中，如果不參考導線的張力參數就進行施工容易發生很多問題，導致張力分布不均勻，導線的穩定性下降，甚至使接觸網導線因受力不均變形而形成硬點。接觸網導線在放線的過程中，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線、放線速度不均勻、導線彎曲、踩踏導線等都容易形成硬點。接觸網元部件的安裝過程中，工作人員選擇的工具不合理、設備布置的位置不合理、施工工藝等都會造成導線發生偏斜，導致導線的高度、線面都不符合施工標準。最終因施工過程中施工人員不注意細節方面的影響因素導致硬點產生。

其三，供電方面的原因。由于工務部門與供電部門從屬于兩個部門，在施工的過程中雙方工作缺乏溝通協作，互相配合提供有力的技術參數作為參考，這就容易使供電與線路之間存在問題。如軌面與側面限界超出合理的工作范圍，促使導線高度及拉出值超過規定限值而形成接觸網硬點。同時接觸網上分布的各種線夾產生偏斜、定位器不達標彈性差、導線坡度變化大造成高差超標、吊弦受力不均等都會導致接觸網硬點產生。

其四，材質等方面的原因。接觸網導線在加工生產的過程中，內部使用的金屬材質會有所不同。而不同的材質之間就會存在剛度和平順性的區別。材質較硬的接觸導線內部容易存在應力、晶粒分布不均，在制造或纏盤的過程都可能生成接觸網硬點。在實際使用過程中，當導線承受一定的張力時，容易因外力沖擊引起弓網結構突然變化形成硬點。一些橋頭、隧道口、三角坑處、道床翻漿處等工務線路基、抬拔道等由于高差較大，線路分布問題容易引起接觸網硬點。另外接觸網硬點的產生還容易受到鐵路機車行駛速度、接觸網的震動、彈性等因素的影響。在機車頻繁運動造成弓網升降、路基問題引起鐵路機車晃動等都會間接的形成接觸網硬點。

2、接觸網硬點的危害

接觸網硬點的產生對接觸網導線、弓網、電弧、環境等都會帶來很多不利的影響。首先，接觸網產生硬點，會導致接觸導線與受電弓相互作用，產生擦傷、碰傷甚至變形，形成機械性的損害，使接觸網導線的壽命縮短，長期的機械性損害會導致受電弓折斷或者接觸網導線斷裂，使弓網產生故障不能持續供電，影響列車的正常運行。其次，接觸網硬點會對電磁波產生干擾，影響周圍正常的通訊信號的強度和穩定性。形成的電磁輻射也會對環境造成污染。第三，接觸網硬點造成電弧傷害。硬點形成時，若接觸網撞擊加速度較大則容易引起弓網離線。弓網離線及離線的瞬間會產生高溫電弧，對電氣化鐵路的接觸網和受電弓會形成嚴重的危協，使電氣化鐵路接觸網受到燒熔、灼傷等。下圖1為接觸網承力索燒傷、吊弦熔斷。導致設備熔斷的原因就是電壓差過大產生高溫電弧。長時間的受到這種傷害，就會使接觸網導線斷裂，進一步擴大受損范圍，如弓頭、導線汽化、腐蝕等。對電源、牽引電機、變壓器等設備同樣會造成嚴重的損害，影響這些設備的使用壽命。當接觸網撞擊加速度較小，就會導致弓網接觸不良，使鐵路機車失去牽引動力和制動力。

3、接觸網硬點的防治措施

3.1完善接觸網的懸掛結構

接觸網的懸掛結構就是其形式和架構。對接觸網進行設計時，要細致的分析目前已經采取的接觸網的形式和架構，針對接觸網硬點多發地段及容易引發接觸網硬點的方面進行重點設計，防止接觸網硬點的產生。例如針對橋頭、隧道口、三角坑處、道床翻漿處等工務線路基硬點多發、易發路段要保持接觸導線的坡度。在接觸網的材質選擇上，要針對現在正在使用的導線進行設計，要慢慢的進行過渡，防止接觸網集中產生硬點。電氣化鐵路的速度在不斷的提高，接觸網與弓網的質量一定要優良使其能夠保障鐵路機車的正常運行。對于接觸網上器件、元件接頭處過重、過于集中的問題要盡量減少該區域導線的附加重量。還有加強懸掛彈性系統的穩定性、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因懸掛結構形成的接觸網硬點。如安裝于接觸網上的定位器、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，盡量選擇陶瓷、玻璃、氧化鋅等輕型材質的元部件。

3.2加強接觸網的施工質量管理

如果接觸網的施工質量在施工前期沒有得到有效的保障，工作人員應用錯誤的施工技術、選擇不合適的工具進行施工，那么在施工結束后即使要求其返工仍然不能挽回受到影響的接觸網質量。因此，應加強對接觸網施工過程中的質量檢驗工作的管理，施工工作要按照接觸網的施工標準和施工工藝來完成。預留一定的緩沖距離，使超負荷的部位能夠維持正常的運行。接觸網施工時，應設置專業的監督部門對施工現場進行監督，對施工單位的施工水平進行嚴格的評估。對人員、設備、施工工藝等進行嚴格的監督管理。嚴禁工作人員、設備對接觸網導線進行踩踏、碾壓，避免接觸網在施工的過程中產生接觸網硬點。

3.3選擇質量更優的接觸網導線

接觸網的載流能力由接觸網導線的載流量及空間結構來決定，是電氣化鐵路接觸網的重要指標之一。接觸網導線的載流量受材質、橫截面、日照、環境、工作最高允許溫度等因素的影響。在施工前對接觸網的導線進行選擇時，一定要參照以上幾方面進行多方面因素的考慮。盡量選擇延展性高，抗拉斷力強、彈性系數高、耐高溫等金屬材料的導線。一般接觸網導線采用恒張力單根導線。附加導線采用自由張力多股絞線。接觸網導線上的附加物也要盡量選擇材質輕一些的材料，如塑料、輕鋁等，而銅鐵等重材質的材料則盡量少用或者不用。以此來避免接觸網硬點的產生。

4、結束語

綜上所述，鐵路線路越來越朝著電氣化的方向發展，因此為了保證鐵路的正常運行人們對接觸網的質量要求也越來越嚴格。電氣化鐵路接觸網硬點的產生會對整個鐵路系統造成嚴重的影響，對整個電氣化鐵路系統的安全運行有著極大的危害。

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（作者單位：中鐵一局集團電務工程有限公司）