电力机车受电弓滑板材料的发展研究

杨艳

摘要：随着经济发展，电力机车的发展运行速度逐年加快，作为电力机车的重要组成部件之一，受电弓滑板也随之面临着飞速发展。本文主要就电力机车受电弓滑板材料的发展进行探究，通过介绍国内外电力机车受电弓材料的发展历程，探究未来的发展道路，希望能对相关参阅人员起到一定的参考作用。

关键词：电力机车；受电弓滑板材料；发展研究

受电弓滑板是电力机车的重要组件之一，主要安装在受电弓的顶部，通过与导线的接触，在滑动时从导线上获取电流，为电力机车运行提供动力。随着电力机车运行速度的提升，受电弓滑板的性能也在逐步提高。在电力机车高速运行时，一方面滑板表面摩擦会产生大量的热量，导致滑板表面温度提升。另一方面，受电弓滑板在接触分段绝缘器等硬点时会发生离线拉弧现象，导致滑板表面质量下降。因此，随着电力机车速度的提升，人们对受电弓滑板材料的研究也在逐渐深入。

1国外受电弓滑板材料的发展

1.1日本的发展

日本是目前世界上高速电气化铁路较为发达的国家之一，发展速度位居世界前列。1964年日本开通了世界上第一条高速运行的铁路，使列车的运行速度由原来的64KM/h发展到了210KM/h，使电力机车受电弓材料的发展迈入了一个崭新的时期。

在电气化铁路发展初期，电力机车受电弓的材料为纯铜，其优点是：制作方便，机械强度高，成本较低。但由于纯铜的亲和力较大易导致粘着磨损，所以很容易导致接触导线严重磨损。第二次世界大战期间，为节约原材料，日本通过研究开发了性能更加优越的石墨滑板材料。石墨滑板材料的优点是对接触导线的磨损较小，但由于石墨本身具有较强的电阻，集电容量小，并不适合作为受电弓滑板材料长期使用。所以在1951年左右，日本又推出了性能更加完善的铜系合金烧结滑板材料。1953年后，人们发现铜系合金烧结材料在使用过程中会出现沟状磨损，特别是在气温较低的情况下，还可能因为磨损严重而发生熔断等较为严重的问题。1964年随着日本新干线的建成并投入使用，电力机车受电弓滑板材料越来越引起人们的重视，经反复对比研究后发现铁系烧结合金因为其独特的性能优势更适合作为受电弓滑板材料。1981年后，日本的高速列车最高时速已达210-240KM/h，铁系烧结合金已无法满足列车的实际需求，铁系烧结合金的应用受到限制。现代，随着铁路高速化的发展，现有的受电弓材料越来越难以满足实际需要，基于此，日本专门成立了工业株式会社用于研究新型滑板材料，并由此开发出了浸金属碳滑板材料，浸金属碳滑板材料是一种性能较为理想的高速列车受电弓滑板材料，具有强度高导电性好等优点。日本铁路高速化的目标是在21世纪将速度提升到350kM/h以上，因此，目前日本正在努力完善现有材料的性能，并开发更为理想的电力机车受电弓材料。

1.2欧洲方面

继日本之后，1970年左右，欧洲各国也开始了对高速铁路的研究，其中非常具有代表性的是德国的ICE和法国的TGV，它们所使用的受电弓滑板材料分别为碳系列和金属系列，其中碳系列的主要原料为碳，金属系列主要为钢和铜合金。由于铜和钢各自的优缺点，因此在TGV上，铜合金主要用于直流区间，钢滑板主要用于交流区间。但由于金属类滑板材料与接触导线的亲和力较强，导致接触导线发生较严重的磨损，所以金属系列滑板材料的应用受到了很大的限制。碳系类滑板材料在使用过程中会在接触导线表面形成一层薄润滑膜，可以有效减轻接触导线的磨损。

从上述中不难看出，随着电力机车速度的提升，开发组织致密，碳与铜比例恰当的滑板材料成为新的研究方向。

2我国受电弓滑板材料的发展

随着我国电力机车速度的不断提升，我国的电力机车受电弓滑板材料的发展主要经过了三个阶段。

2.1速度70KM/h阶段

1961年我国开通了第一条电气化铁路，列车运行时的最高速度仅为70KM/h，受电弓滑板材料为铜板条，但由于铜的亲和力较强，接触导线磨损严重，因此只能在应用了润滑措施的铜铝导线区段使用。

为了解决实际问题，铁道科学院引进外国先进技术，研制出了纯碳滑板材料，解决了接触导线磨损严重的情况。

2.2速度100KM/h阶段

纯碳滑板材料虽然优点明显，但当列车速度达到100Km/h时，很容易由于机械强度低造成滑板条断裂，所以在应用上限制较大。1965年经铁道科学院和西安铁路局共同协作，以金属系材料为主，通过添加一些润滑性能较好的材料，研发出了性能较好的金属系烧结滑板材料。该材料较好的取代了碳紊性材料，较为广泛的应用于受电弓滑板材料中。

2.3速度160Km/h阶段

随着电力机车速度的提升，现有的滑板材料已经越来越无法满足实际需要，因此在1990年左右，我国的电力机车开始使用浸金属碳滑板材料作为受电弓滑板的主要材料之一。目前广深线和哈大线使用的就是从德国进口的浸金属碳滑板。

在未来，我国将研发速度更快、安全性能更高的电力机车，电力机车滑板材料也将随着科技发展逐渐更新换代。

3总结

目前，我国已有近27万Km的高速电气铁路，在未来我国将重点发展电气化铁路，因此对电力机车受电弓滑板材料的要求也将越来越高，开发强度高、电阻系数低、冲击韧性高的新型滑板材料将成为电力机车受电弓滑板材料的主要研究方向。