接触网硬点产生原因及改进措施

叶建勇

摘要：简述接触网硬点，形成的原因和克服及改进的重要性，必要性。根据目前我国接触网运行的现状，提出改进的基本思路。

关键词：接触网硬点;现状;改进

1 前言

接触网是电气化铁路和城市轨道交通的重要组成部分。 随着我国电气化铁道和城市轨道交通的发展，列车运行速度的不断提高，对接触网的要求越来越高。

在理想状态下，电力机车受电弓和接触网保持一个恒定的接触压力，受电弓沿接触线匀速前进，电力机车所获得的电能电压稳定。然而，在电力机车的运行过程中，由于多种原因，受电弓和接触线之间的压力会发生改变，甚至会发生离线现象（压力为零），影响电力机车的正常取流，影响电力机车正常工作。因此，接触硬点是接触网系统的一大顽症，怎么理解硬点并消除硬点的危害，很值得我们去分析研究。

2 影响弓网关系的因素

2.1接触硬点

电力机车在运行中，机车受电弓与接触线的接触力的变化是非常复杂的，通常我们称引起机车受电弓与接触线的接触力突然变化的地点为接触硬点，通称硬点。如：定位器、接头线夹、线岔、电连接、中心锚结、分段绝缘器等都是硬点容易出现的地方。

2.2接触硬点的危害

接触硬点是造成机车受电弓离线的重要原因之一，机车受电弓离线对机车牵引电机、电器、受电弓、接触网、牵引变压器及供电系统都有危害。由于导线上硬点的存在，冲击加速度（目前检测硬点大小的参数）数值较小时造成弓网之间接触不良，冲击加速度数值较大时就会造成离线，离线产生高温的电弧，到一定程度时会对接触网、受电弓产生机械破坏。

硬点对接触网、受电弓的伤害有两种情况，一是机械伤害，另一个是电弧伤害。机械伤害是指对受电弓、接触导线轻微的碰伤，刮伤等（有明显痕迹的就称之为打弓点了），通常我们说硬点对弓（网）的伤害，主要是硬点引起的弓网离线，和离线瞬间产生的高温电弧，它对接触网、受电弓有很大的危害。对受电弓的伤害主要表现在对弓头的点蚀、汽化。对接触导线的伤害除了对接触导线的点蚀、汽化以外，就是对导线的高温退火，例如现在广泛应用的铜导线，不是简单的电解铜，是电解铜经过反复的压轧、拉伸，最后挤压而成的，轧制、拉伸、挤压过程是金属的内部应力发生了变化，使软铜线变成了硬铜线，提高了机械强度（主要是抗拉强度和硬度）。

拉弧是很难消除的，短时的接触不良、离线都会产生电弧，实际上电弧是空气被击穿时的现象，电流通过击穿空气得以连通，当然击穿空气要损失一部分电能、损失一部分电压，但通过电弧让电流得以连通，却是电弧的功劳。

2.3接触硬点产生的原因分类

接触硬点的产生，按其形成原因，主要分为以下三类：

1、导线不平直产生的凸凹点：

其一：导线死弯

施工或检修时，因各种原因（如无张力放线、使用夹线工具不当、导线张力不足引起驰度过大、人员上、下导线、重物挂在导线上等等）造成的接触线弯曲变形，特别是上下弯造成离线及离线后的冲击硬点。

其二：导线坡度变化

接触网在线路与桥隧、站场与区间、联接处及锚段关节处等，如果在检调中处理不好就很容易存在导线坡度及坡度变化，在导线坡度较大或导线坡度转换点，就会造成较大冲击硬点。

2、接触网零部件、设备产生的硬点

其一集中负荷：如在分段絕缘器、导线接头处、电连接线夹处、补强处等，由于重量的突然增加，受电弓的接触力突变;

其二安装缺陷：接触线上的零部件安装不规范，撞击受电弓。如电联接偏斜、吊弦偏斜、接头线夹偏斜、定位器坡度过小（过大）造成线夹偏斜碰弓或定位器对导线有集中压力（坡度过大时对导线是负压力）等等;

3、非接触网原因产生的硬点

其它原因也能引起的接触力的突变点，如线路三角坑、受电弓振动、摆动等等，常见的有以下几种情况：

1）机车受电弓产生的硬点

在机车的运行取流过程中，运行的受电弓与架空式的接触网之间进行的相互作用、相互匹配非常复杂，影响受流质量的主要参数有静态接触压力、动态接触压力、摩擦力、受电弓振动频率、接触网振动频率、机车运行速度、接触网传播速度等等。影响接触硬点的因素也很多，除机车车速、加速度以外，如受电弓的弹性系数、受电弓归算到接触导线上的质量等能影响到接触硬点。

2）线路产生的硬点

线路也是引起的接触力的突变原因之一，例如线路的变坡点，特别是正坡直接变成负坡的变坡点，反映在弓网关系上就相当于一个导线变坡点，如果此处正好是接触导线的变坡点那就可能出现很强烈的硬点。

其原因是在这些地方线路路基弹性系数变化大、钢轨的接头不齐、线路病害等引起了机车左右摆动（也引起受电弓摆动）、上下震动，由此引起接触网与受电弓之间的位置突变造成的。

3 接触悬挂硬点的处理和改进办法

3.1硬点的处理

从理论上讲，几乎不可能从根本上消灭硬点，但可将其减小到允许范围内。

1、接触网设计：现今世界上有两类先进的结构，一是采用弹性很小的硬网型电气化铁路，

从设计的参数选择来说，现在流行选用较小的拉出值，本人认为这个做法的好处是降低了接触网脱弓的可能性，减少了之字力接触网锚段中部的张力损失（因为减少了之字力），但它牺牲了受电弓弓头的有效作业区，加重了受电弓的局部磨耗，减少了受电弓滑板的使用寿命，

2、施工：

接触网施工主要存在二大问题：

一是下部工程施工重视不够，下部工程是接触网工程的重要的组成部分，下部工程的质量好坏决定着接触网长期运行状态，二是对主要承力索、接触导线的线索预伸（超拉）重视不够，线索预伸是一项很重的工序，线索预伸后可以免去3～5年的线索伸长过渡期、可以大减少导线硬点。

3.2硬点的改进办法

（1）进一步改进接触悬挂的结构形式，减少因结构原因形成硬点的部位。

定位器：许多人认为定位器的硬点是无法避免的，实际上定位器的自重是可以通过调整定位坡度来消除的，也就是说，将定位坡度调整到让“定位拉力产生的上抬力等于1/2定位器重量”。

（2）中心锚结：掐中心锚结线夹处，增加了质量故此形成硬点。接触线在安装中心锚结处要比接触线设计悬挂高度高20～30 mm，以减小硬点。

（3）电连接：对于电连接，无论是横向电连接、道岔电连接、锚段关节电连接，在安装地点都形成了对接触网增加的附加重量并造成质量集中的问题。存在著硬点。在安装过程中线夹要端正，不能斜偏。接触线线夹安装点要比设计值大20～30 mm，有利于减小或消除硬点。

（5）吊弦点处：做到吊弦间的高差为零或最小，从而保证了接触线始终在一个水平面内;可以改善接触网整体弹性性能，消除接触网硬点。

（6）线岔：精心设计两支接触线的高度，交叉点处正线应一直处于侧线下方，并且正线相对标准导高适当抬高约10mm，侧线非工作支在线岔附近适当抬高约30mm，两支工作支相距500mm处侧线接触线位置对正线接触线抬高10～20mm，减少线岔处硬点。

（7）分段绝缘器：分段绝缘器处应比相邻两定位点处高10～20mm，接头处应平滑。

（8）接触悬挂形式：目前最广泛的是采用全补偿简单链型悬挂，这种悬挂能使弓网之间可靠接触，增强接触悬挂的稳定性。

4 总结

接触网的硬点问题，需要改善和提高，以保证轨道交通和电气化铁路的高速发展。改善接触悬挂的弹性，尽量使悬挂点的弹性与跨距中部的弹性相一致，可以采用双链型接触悬挂。改善张力补偿装置，除采用坠陀式补偿装置，还可设置随温度变化的液压张力补偿装置。以减少温度对张力的影响。提高接触悬挂的稳定性，提高接触线或辅助索的张力，及采用双链型悬挂，双承双导悬挂，以均匀增加接触悬挂的质量。提高了承力索和导线的张力后，振动稳定性也得到了提高。遏制了硬点的形成。

参考文献

[1]于万聚.高速电气化铁路接触网【M】.成都：西南交通大学出版社，2003

[2]吉鹏宵.接触网（教育部高职高专规划教材）【M】.化学工业出版社，2006