摘 要：從高速鐵路接觸網(wǎng)的實(shí)施環(huán)境進(jìn)行分析，我們可以看出其中的困難還是極具挑戰(zhàn)性的，由于其暴露于自然狀態(tài)下，往往容易受到外力、氣溫和天氣條件等因素的影響，最終的結(jié)果就是容易導(dǎo)致高速鐵路出現(xiàn)障礙和故障。目前為止，我國的高速電氣化鐵路接觸線技術(shù)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展與進(jìn)步，但是無論是使用材料、研制過程亦或是技術(shù)支持和保障，均未形成完善的體系和后臺(tái)系統(tǒng)。文章主要從全視角的角度探究了我國高速電氣化鐵路接觸線技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐，并提出了對(duì)于未來發(fā)展的現(xiàn)狀分析。

關(guān)鍵詞：高速電氣化鐵路；接觸線；技術(shù)探究

引言

接觸線也稱為電車線，是接觸網(wǎng)中重要的組成部分，一般制成兩側(cè)帶溝槽的圓柱狀。接觸線通過與電力機(jī)車上的電弓滑板滑動(dòng)摩擦直接向電力機(jī)車輸送電流，其性能直接影響電力機(jī)車的受流質(zhì)量和機(jī)車的安全運(yùn)行。”[1]首先，從高速鐵路接觸網(wǎng)的實(shí)施環(huán)境進(jìn)行分析，我們可以看出其中的困難還是極具挑戰(zhàn)性的，由于暴露于自然狀態(tài)，往往容易受到外力、氣溫和天氣條件等因素的影響，最終的結(jié)果就是容易導(dǎo)致高速鐵路出現(xiàn)障礙和故障。目前為止，我國的高速電氣化鐵路接觸線技術(shù)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展與進(jìn)步，但是無論是使用材料、研制過程亦或是技術(shù)支持和保障，均未形成完善的體系和后臺(tái)系統(tǒng)。文章主要從全視角的角度探究了我國高速電氣化鐵路接觸線技術(shù)的應(yīng)運(yùn)和實(shí)踐，并提出了對(duì)于未來發(fā)展的現(xiàn)狀分析。

1 電氣化高速鐵路接觸線性能特點(diǎn)

綜合分析國內(nèi)外電氣化高速鐵路接觸線性能特點(diǎn)，我們將其歸納為以下幾個(gè)方面：其一，從力學(xué)角度出發(fā)進(jìn)行分析，高速鐵路接觸線的承載力平均應(yīng)當(dāng)高于45KN；其二，從電力學(xué)角度入手，高速鐵路接觸線的特性必須在高電導(dǎo)率下呈現(xiàn)出自身的最佳性能；其三，高速鐵路進(jìn)行作業(yè)時(shí)，往往具有高溫現(xiàn)象，因此較佳的高速鐵路接觸線必須具有耐高溫性的特點(diǎn)；其四，正如前文所說，由于接觸線的施工環(huán)境相對(duì)來說較為復(fù)雜，極易對(duì)接觸線造成損傷，因此必須提升高速鐵路接觸線的耐高溫性，并且有效抵擋來自外部環(huán)境中的腐蝕性損傷；其五，考慮到熱脹冷縮的原理，我們必須考慮到接觸線的穩(wěn)定性；按照目前我國高速鐵路接觸線的發(fā)展?fàn)顩r來說，接觸線總體呈現(xiàn)出多樣化、多性能、多材料的特點(diǎn)，并且各具特色，如果綜合分析這些接觸線的特點(diǎn)，對(duì)于我國電氣化高速鐵路接觸線的發(fā)展具有重要的意義。

2 高速鐵路接觸線

2.1 銀銅合金型接觸線

所謂銀銅合金型接觸線，換言之就是由銀銅和銅錫銀二者組合構(gòu)成的接觸線，就目前我國銀銅合金型接觸線的技術(shù)而言，已經(jīng)取得了較為突出的成果，并且在國際上也具有一定的影響力，但是在近幾年的實(shí)踐過程中我們發(fā)現(xiàn)，銀銅合金型接觸線的平直度技術(shù)需要得到進(jìn)行一步的研究和提升，“賈淑果等探究了微量稀土對(duì)CU-0.1AG接觸線強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)電性和耐高溫性等的影響。結(jié)果表明，微量稀土元素的加入可以提高銀銅接觸線的強(qiáng)度、硬度和耐熱性，強(qiáng)度達(dá)到470MP，相對(duì)于銀銅接觸線提高了73MPa；而對(duì)銀銅接觸線的導(dǎo)電性影響很小?！盵2]

2.2 錫銅合金型接觸線

錫銅合金型接觸線由于他的較為特殊性，可以說是目前我國電氣化鐵路高速接觸網(wǎng)使用作為普遍的材料之一，和其他的接觸線使用材料一樣也是由不同的化學(xué)元素進(jìn)行科學(xué)的合成，主要是銅、錫和鎂合金為主要元素。之所以在我國甚至是國外的電氣化鐵路接觸線絕大多數(shù)使用的是錫銅合金型接觸線，主要就是因?yàn)樗粌H制作過程相對(duì)來說較為簡單，而且性價(jià)比較高，成本較低，便于高速的普及采用?！叭毡咀?994年開始在東海道新干線和山陽新干線提速工程中采用新型銅錫合金接觸線，并于1997年首次實(shí)現(xiàn)了商業(yè)運(yùn)行速度300km/h的目標(biāo)。法國在速度為300-350km/h的接觸網(wǎng)中研制和試用的銅錫-120接觸線，常溫抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率分別可達(dá)537.5MPa和70%IACS。”[2]而我國的錫銅合金型接觸線研制技術(shù)水平與國外電氣化鐵路接觸網(wǎng)技術(shù)相比還需要進(jìn)一步的研制和提煉。

2.3 鉻鋯銅合金接觸線

鉻鋯銅合金接觸線也就是我們所說的CU-CR-ZR接觸線，它主要是從力學(xué)角度進(jìn)行系統(tǒng)分析的，那我們單純從它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)晶溫度進(jìn)行分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的純銅相比較，鉻鋯銅合金的結(jié)晶溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者，換句話說，在極度高溫下，鉻鋯銅合金具有較高的抗高溫性，我們?cè)俜治鲢t和鋯兩種稀有元素，在進(jìn)行化學(xué)物化學(xué)作用的過程中，二者具有一個(gè)較為明顯的共性，那就是容易形成CR203和ZRO2兩種化學(xué)物，那它們的主要作用就在于幫助接觸線加強(qiáng)抗拉性，并且具有細(xì)化化學(xué)元素的作用，提升接觸線的質(zhì)地密度。

3 新世紀(jì)高速鐵路接觸線

在20世紀(jì)90年代以前，我國電氣化鐵路所使用的接觸線絕大部分為復(fù)合接觸線，就此我們分析如下：

3.1 鋼鋁接觸線

傳統(tǒng)上所說的鋼鋁接觸線實(shí)際上主要是通過物力機(jī)械手段進(jìn)行研制完成，即我們通常所說的GLCA-100/215。當(dāng)然銅包鋼接觸線隨著高速接觸線技術(shù)的不斷發(fā)展和更新?lián)Q代，也逐漸體現(xiàn)出他的弊端和隱患，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，由于在起初的物理壓力結(jié)合時(shí)，是將兩種物質(zhì)進(jìn)行外力的擠壓包裹，因此在進(jìn)行高強(qiáng)度的運(yùn)作時(shí)，極易出現(xiàn)物理分離，造成不必要的麻煩；其次，從化學(xué)元素角度進(jìn)行分析，本身鋼和鋁兩種元素在具備了一定的環(huán)境和空氣條件的時(shí)候容易發(fā)生化學(xué)反映，最終將會(huì)導(dǎo)致化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生；最后，由于存在擠壓結(jié)合接縫，根據(jù)大量的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)極易出現(xiàn)嚴(yán)重性斷裂問題?！拔覈男蜕a(chǎn)的CGLN-250型鋁包鋼接觸線和日本研制開發(fā)的TA-196鋁包鋼接觸線，抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率都較低，但由于截面積大，拉斷力分別為54KN和68.6KN，在準(zhǔn)高速和高速接觸網(wǎng)中均可滿足拉斷力的要求?！盵2]

3.2 銅包鋼接觸線

就銅包鋼接觸線而言，1987年日本通過一系列的接觸和研制，促成了銅包鋼接觸線的誕生，期間最為主要的研制方式便是熱浸涂法，最終分離出來兩種接觸線，第一種是GT-CS-110式銅包鋼接觸線，第二種是GT-CSD-110接觸線，最為關(guān)鍵的是這兩種線在使用中已經(jīng)步入了電氣化鐵路高速模式當(dāng)中，并且取得了較為理想的效果。[3]我們深入分析銅包鋼接觸線內(nèi)部的構(gòu)成材料成分發(fā)現(xiàn)，其中的銅復(fù)比恰好在科學(xué)值25%-86%之間，而這一數(shù)字區(qū)間所帶來的益處便是可以適配多種電流導(dǎo)線強(qiáng)度，均維持在安全的使用范圍當(dāng)中。這只是日本目前取得的成就，換言之，在我國銅包鋼接觸線技術(shù)還有待發(fā)展，因此，一方面我們可以吸取日本的經(jīng)驗(yàn)過程，另一方面也可以結(jié)合我國接觸線的生產(chǎn)歷史和實(shí)際情況進(jìn)行進(jìn)一步的研制與開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]黃崇祺.輪軌高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)用接觸線的研究中國鐵道科學(xué)[J].2001，22（1）：1.

[2]趙媛霞，劉平.高速電氣化鐵路接觸線的研究與應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報(bào)A：綜述篇，2012，2（26）.

[3]Hayashiya Hitoshi，Abe Yasuhisa，Mandai Tsuyoshi，et al.Basic characteristics of the contant wire breaking by the are between the contact wire and the pantograph[J].IEEE JTrans Ind Appl，2007，127（9）：927.