高速铁路接触网支撑装置零部件研究

杨淋琪

（中铁建电气化局集团轨道交通器材有限公司，江苏 常州 213179）

宝成铁路是中国第一条电气化铁路，横跨陕西省、甘肃省、四川省三省，它成功使我国的西北地区与西南地区的联通起来，宝成铁路带动了西部地区的经济发展，使得西部地区的经济得到了巨大提升。电气化铁路牵引供电系统构成的主要元素是接触网，同时，接触网也是唯一一个可以向电力机车提供电能的装置。研究接触网系统的可靠性，主要是通过研究各个系子统，研究接触网支撑装置零部件的失效性和故障原因，利用科学技术做的零部件，可以消灭可发生故障，将突发性故障的范围进行限制，从而确保接触网系统的有效性。接触网系统的最小单元是接触网支撑装置零部件。

1 零部件的优势

接触网装置零部件都是经过科学技术的测算，最大程度上避免发生故障，突发性故障被限制在极小的范围内，使用零部件提高接触网系统的稳定性，接触网的支撑装置是接触悬挂的受力部件，是接触网系统的重要组成成分，同时，世界各国都在发展铁路，零部件的可靠性也是国家综合国力的体现，所以世界各国都有一个共同的目标，研究出更加可靠的零部件。制造接触网零部件是对每个国家科学技术的考验，也是检验国家科技实力的一种方式。

2 国内外高速铁路的历史记录

2.1 国外历史记录

英国是世界上最早修建铁路的国家，开创了铁路的先河，目前，世界上大部分国家都在高速铁路上有一定的建树。例如，日本的高速铁路接触网，以前采用复链型悬挂，现在采用简链悬挂，速度最快达到了300km/h，铜质零部件和钢质零部件一直被日本高速铁路使用，因为铜的导电性能和抗腐蚀能力均是比较良好的；法国高速铁路接触网先是采用弹链悬挂，后来升级为简链悬挂，铜质零部件及其铜合金零件一直被法国高速铁路接触网采纳，补偿绳一直采用不锈钢丝绳，滑轮装置用作张力的补偿装置，这套组合就达到了接近零维修的局面；德国的高速铁路接触网一般采用弹链悬挂，可以分为Re200、Re250、Re330三种，铝合金零部件一直被德国高速铁路采用，张力补偿装置一直采用棘轮装置；西班牙高速铁路接触网直接引用了德国的Re250，接触网、零部件等等几乎都与德国的相近；意大利高速铁路接触网双式简链悬挂，并且意大利高速铁路一直采用3kV直流供电。

2.2 国内历史记录

我国高速铁路接触网零部件的成长经历了三个阶段。我国接触网第一阶段，研习了前苏联对接触网的设计理念，零部件的模型大部分与前苏联相似，我国当时采用可锻铸铁锻造零部件，铁质零部件极其不稳定，存在一定程度的隐患。我国接触网的第二阶段可锻铸铁被碳素铸钢替代，但是很快我国引进了铜合金和铝合金零部件，开始向发达国家学习使用有色金属，生产零部件的流程也变得不再单一。第二阶段我国的高速铁路接触网得到了全面的发展，学习在零部件上使用有色金属，并且锻造的过程不再像以前一样单一，但是仍然有需要改进的地方。现在我国处于高速铁路接触网的第三阶段，大量的高速铁路被铺设，实现了全国的覆盖，高速铁路纵横交错，让我国的大江南北联系更加紧密。

3 接触网零部件的制造

3.1 零部件的铸造

铸造金属接触网零部件就是将熔炼完成的金属溶液浇入铸型中，凝固后，可以获取一个一定形状的金属零部件毛坯。这种制作金属零部件的方式叫作铸件，铸件的作用范围广大，优点如下：

（1）作用范围广，例如，铸铁、铸钢、铸有色金属（铝合金、铜合金等）非常适用于结构复杂的零部件。

（2）成本低廉，原材料丰富，科技设备投资较少，失败率比较低。

（3）目前，铸件的工艺已经可以和锻件比肩。铸造分为砂型铸造和特种铸造，砂型铸造可以生产出大量的铸件，特种铸造是按工艺进行划分，有熔模铸造、压力铸造、金属性铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、挤压铸造等，其中接触网零部件的铸造方式主要包括熔模铸造、压力铸造和金属型铸造，每种铸造方法都有自己适用的范围，可以弥补砂型铸造的不足。

（4）熔模铸造。熔模铸造别名失蜡铸造，模型是由一种易熔化的原材料制做而成，在模型的表面涂上若干曾耐高温涂料，做成型壳，熔成的模型结果高温浇注即可。熔模铸造的特点：①铸造出来的零部件精度高，并且表面非常光滑。②精密的零部件都可有熔模铸造方式制作。③铸造原材料不唯一，铁、钢、有色金属均可铸造。④生产的流成复杂，时间比较久。⑤原材料的价格昂贵、成本较高。⑥不可以铸造大的零部件，模型容易发生变形。

（5）压力铸造。压力铸造是熔化的金属在高压下迅速充型，并在压力下凝固的铸造方法。压力铸造时使用的压力范围在30～70MPa，其中充型的速度在5～100m/s，充型的时间可以达到0.05s。一般在压铸机上进行压力铸造，与其他铸造方式最明显的区别是压力铸造的最大特点是高压和高速。压力铸造特点如下：①压力铸造生产效率高效，每小时可以铸造50～100次，最快可以铸件1小时500次，容易实现自动化。②压力铸造生产的零部件精度高，表面光滑。③冷却速度快，生产的零部件整体紧实，硬度较高。④设备费用高，模具成本高。⑤可使用的原材料有限（如铝合金不可以使用）。

（6）金属型铸造。世界万物都受到重力影响，金属型铸造就是在重力的作用下，将提前熔化的金属注入金属型中，这样的铸件方式叫金属型铸造，金属型是由金属打造，可以重复使用。金属型铸造的特点：①金属型铸造生产效率一般，金属型可以重复使用，容易实现自动化，并且不需要太大的生产场地。②金属型铸造的产品精度高，表面光滑。③金属型的力学性能好，可以是原材料铸造出来的铸件提升抗拉强度。④金属型不透气，冷却速度快。

3.2 零部件的锻造

锻造是指在加压设备和模具的作用下，使原材料局部或者全部塑性变形，获取指定形状、尺寸的加工方法。锻造可以分为自由锻造、金属模锻造、回转锻造、液态模锻造等。

（1）自由锻造。使用比较简单的工具，对坯料进行变形的方法是自由锻造。自由锻造可以分为手工自由锻造和机器自由锻造。手工自由锻造只能生产小的锻件，效率比较低，劳动强度大，机器自由锻造可以生产大的锻件，在自由锻造中占据主导地位。所以无论是手工锻造还是机器锻造，对锻工的水平要求极高。

（2）金属模锻造。通过模具使金属材料成型的方法叫作金属模锻造。金属模锻造优点：①比自由锻造的产品质量更好，表面更加光滑。②复杂的锻件也可以锻造。③可实现自动化，生产效率比较高。④模具价格昂贵，并且一次只可以生产一个锻件。

3.3 接触网零部件的防腐

腐蚀问题是随处可见的，遍布生活的每个角落，特别是金属的腐蚀。金属腐蚀主要有化学腐蚀、电化学腐蚀、大气腐蚀、水腐蚀等，于是防腐变成了当前重要问题，金属零部件的防腐蚀，可以加强金属零部件自身的抗腐蚀能力；也可以采用相应的保护措施，使化学腐蚀和空气腐蚀的危害降到最低。金属零部件的防腐措施：（1）根据金属零部件使用的环境，选取恰当的金属材料。（2）在金属零部件的铸造和锻造过程中，加强原材料本身的抗腐蚀性。（3）在金属零部件的表面涂上若干层防腐涂层。（4）使用化学方法保护金属零部件，如阴极保护、阳极保护等措施。接触网零部件目前常用的防腐蚀方法有热浸镀锌、热喷锌、热喷铝、涂若干层防腐涂层等。

4 结语

高速铁路接触网支撑装置零部件研究，接触网零部件的制造是一个国家科技实力和综合国力的体现，高速铁路已经成为现在主要的交通工具，同时，接触网零部件可以提高接触网系统的稳定性，接触网零部件的制造主要通过铸造、锻造的方式，自然界中腐蚀无处不在，所以我们要尽力降低腐蚀的效果，并且通过防腐措施使接触网零部件的寿命更加长久。我们要加大科研力度，研究出更好的零部件，抗腐蚀能力强，可以通过工厂量产，加强我国的高速铁路支撑零部件的研究水平，吸引更多的人才加入。