电气化铁路接触网硬点产生及防治措施

袁忻敏

摘要：接触网是电气化铁路系统的动力支持。接触网硬点严重影响了电气化铁路机车的正常运行。使弓网关系、设备等受到损害。降低接触网硬点带来的影响是确保铁路正常运行的基础。本文针对电气化铁路接触网硬点的形成及产生的原因进行分析，以及简要的阐述了接触网硬点有哪些危害，并针对接触网硬点提出了防治措施。

關键词：电气化铁路；接触网硬点；防治措施

近年来铁路列车的速度不断的得到提升，尤其是电气化铁路的运行有效的缓解了城市交通的压力。但由于接触网硬点的产生使铁路机车的正常运行、通讯系统的稳定性以及周围的环境都受到了不同程度的影响。接触网硬点对铁路弓网的受流质量有着不良影响。严重时会导致弓网故障、降低设备的使用寿命，威胁电气化铁路机车的安全运行。接触网是电气化铁路建设中重要的组成部分，为电气化铁路提供了有效的动力支持。构建良好的接触网和弓网环境，能够有效的避免安全事故发生。因此，接触网的硬点问题应得以重视，并提出有效的防治措施。

1、接触网硬点的产生

1.1接触网硬点的形成

在铁路机车运行过程中，电弓和导线接触面相互摩擦，相互作用，为了确保电器受流不受影响，使机车丧失牵引力和制动力，就要保证受电弓与接触网系统之间相互适应，合理匹配。如果弓网关系突然出现变动达到一定程度，这时接触网上引起接触力突然变化的地点就形成了接触网硬点。

1.2接触网硬点产生的原因

接触网硬点产生的原因有很多面，受设计、材质、施工、供电等众多因素的影响。

其一，设计方面的原因。接触网设计的过程中，需要选择一些定位器安装在关节式分相和绝缘锚段关节处。接触网上存在一些特型定位器、元件式分相、分段接头处，隔离开关、避雷器等。这些设备是接触网不可或缺的元件。如避雷器是过电保护器，当遭到过电压时，通过的电流高达数千安倍，容易对输变电设备造成侵害。避雷器可以使电力系统、电气化系统以及通讯系统不受到过电压的损坏。所以这些必不可少的元件如果选择铜、铁等较重的材质，就会使关节处的重量比较集中而且负重过大，这种情况会使接触网的弹性降低，从而引起受电弓的接触力突变，于是形成了较大冲击的接触网硬点。因此这是由于设计上不合理引发的硬点。

其二，施工方面的原因。在接触网施工过程中，如果不参考导线的张力参数就进行施工容易发生很多问题，导致张力分布不均匀，导线的稳定性下降，甚至使接触网导线因受力不均变形而形成硬点。接触网导线在放线的过程中，如果工作人员没有按施工工艺或者采用恒张力放线用力拉扯导线、放线速度不均匀、导线弯曲、踩踏导线等都容易形成硬点。接触网元部件的安装过程中，工作人员选择的工具不合理、设备布置的位置不合理、施工工艺等都会造成导线发生偏斜，导致导线的高度、线面都不符合施工标准。最终因施工过程中施工人员不注意细节方面的影响因素导致硬点产生。

其三，供电方面的原因。由于工务部门与供电部门从属于两个部门，在施工的过程中双方工作缺乏沟通协作，互相配合提供有力的技术参数作为参考，这就容易使供电与线路之间存在问题。如轨面与侧面限界超出合理的工作范围，促使导线高度及拉出值超过规定限值而形成接触网硬点。同时接触网上分布的各种线夹产生偏斜、定位器不达标弹性差、导线坡度变化大造成高差超标、吊弦受力不均等都会导致接触网硬点产生。

其四，材质等方面的原因。接触网导线在加工生产的过程中，内部使用的金属材质会有所不同。而不同的材质之间就会存在刚度和平顺性的区别。材质较硬的接触导线内部容易存在应力、晶粒分布不均，在制造或缠盘的过程都可能生成接触网硬点。在实际使用过程中，当导线承受一定的张力时，容易因外力冲击引起弓网结构突然变化形成硬点。一些桥头、隧道口、三角坑处、道床翻浆处等工务线路基、抬拔道等由于高差较大，线路分布问题容易引起接触网硬点。另外接触网硬点的产生还容易受到铁路机车行驶速度、接触网的震动、弹性等因素的影响。在机车频繁运动造成弓网升降、路基问题引起铁路机车晃动等都会间接的形成接触网硬点。

2、接触网硬点的危害

接触网硬点的产生对接触网导线、弓网、电弧、环境等都会带来很多不利的影响。首先，接触网产生硬点，会导致接触导线与受电弓相互作用，产生擦伤、碰伤甚至变形，形成机械性的损害，使接触网导线的寿命缩短，长期的机械性损害会导致受电弓折断或者接触网导线断裂，使弓网产生故障不能持续供电，影响列车的正常运行。其次，接触网硬点会对电磁波产生干扰，影响周围正常的通讯信号的强度和稳定性。形成的电磁辐射也会对环境造成污染。第三，接触网硬点造成电弧伤害。硬点形成时，若接触网撞击加速度较大则容易引起弓网离线。弓网离线及离线的瞬间会产生高温电弧，对电气化铁路的接触网和受电弓会形成严重的危协，使电气化铁路接触网受到烧熔、灼伤等。下图1为接触网承力索烧伤、吊弦熔断。导致设备熔断的原因就是电压差过大产生高温电弧。长时间的受到这种伤害，就会使接触网导线断裂，进一步扩大受损范围，如弓头、导线汽化、腐蚀等。对电源、牵引电机、变压器等设备同样会造成严重的损害，影响这些设备的使用寿命。当接触网撞击加速度较小，就会导致弓网接触不良，使铁路机车失去牵引动力和制动力。

3、接触网硬点的防治措施

3.1完善接触网的悬挂结构

接触网的悬挂结构就是其形式和架构。对接触网进行设计时，要细致的分析目前已经采取的接触网的形式和架构，针对接触网硬点多发地段及容易引发接触网硬点的方面进行重点设计，防止接触网硬点的产生。例如针对桥头、隧道口、三角坑处、道床翻浆处等工务线路基硬点多发、易发路段要保持接触导线的坡度。在接触网的材质选择上，要针对现在正在使用的导线进行设计，要慢慢的进行过渡，防止接触网集中产生硬点。电气化铁路的速度在不断的提高，接触网与弓网的质量一定要优良使其能够保障铁路机车的正常运行。对于接触网上器件、元件接头处过重、过于集中的问题要尽量减少该区域导线的附加重量。还有加强悬挂弹性系统的稳定性、选择合适的零部件等防治措施，都可以最大限度的减少接触网因悬挂结构形成的接触网硬点。如安装于接触网上的定位器、避雷器等可以选择耐腐蚀、体积小、抗老化、重量轻的新型材质，尽量选择陶瓷、玻璃、氧化锌等轻型材质的元部件。

3.2加强接触网的施工质量管理

如果接触网的施工质量在施工前期没有得到有效的保障，工作人员应用错误的施工技术、选择不合适的工具进行施工，那么在施工结束后即使要求其返工仍然不能挽回受到影响的接触网质量。因此，应加强对接触网施工过程中的质量检验工作的管理，施工工作要按照接触网的施工标准和施工工艺来完成。预留一定的缓冲距离，使超负荷的部位能够维持正常的运行。接触网施工时，应设置专业的监督部门对施工现场进行监督，对施工单位的施工水平进行严格的评估。对人员、设备、施工工艺等进行严格的监督管理。严禁工作人员、设备对接触网导线进行踩踏、碾压，避免接触网在施工的过程中产生接触网硬点。

3.3选择质量更优的接触网导线

接触网的载流能力由接触网导线的载流量及空间结构来决定，是电气化铁路接触网的重要指标之一。接触网导线的载流量受材质、横截面、日照、环境、工作最高允许温度等因素的影响。在施工前对接触网的导线进行选择时，一定要参照以上几方面进行多方面因素的考虑。尽量选择延展性高，抗拉断力强、弹性系数高、耐高温等金属材料的导线。一般接触网导线采用恒张力单根导线。附加导线采用自由张力多股绞线。接触网导线上的附加物也要尽量选择材质轻一些的材料，如塑料、轻铝等，而铜铁等重材质的材料则尽量少用或者不用。以此来避免接触网硬点的产生。

4、结束语

综上所述，铁路线路越来越朝着电气化的方向发展，因此为了保证铁路的正常运行人们对接触网的质量要求也越来越严格。电气化铁路接触网硬点的产生会对整个铁路系统造成严重的影响，对整个电气化铁路系统的安全运行有着极大的危害。

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（作者单位：中铁一局集团电务工程有限公司）