摘 要：由于電力機車具有高效、快捷等的優(yōu)勢而在運輸市場中具備較強的競爭實力，其應用范圍也在日益擴大。隨著電力機車運行速度的不斷提升，對弓網(wǎng)系統(tǒng)的要求也更加嚴格，因弓網(wǎng)系統(tǒng)在很大程度上限制了國內(nèi)電力機車的發(fā)展而備受關(guān)注。提高電氣化鐵路電氣化鐵路接觸網(wǎng)的整體質(zhì)量，為弓網(wǎng)創(chuàng)建優(yōu)越的環(huán)境對于電力機車的安全高速運行至關(guān)重要。文章在對電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點產(chǎn)生的因素及其危害進行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了減少硬點產(chǎn)生的建議，主要從電氣化鐵路接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、提升施工質(zhì)量及檢修效率等一些重要方面對電氣化鐵路接觸網(wǎng)的改進提出相應措施。

關(guān)鍵詞：電氣化鐵路；接觸網(wǎng)；硬點；電力機車；措施

1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點

在電氣化鐵路中，電氣化鐵路接觸網(wǎng)是用于受弓穩(wěn)定取流的一種特殊的高壓供電線，其任務主要是對電力機車進行持續(xù)供電。在電力機車行駛過程中，受弓與接觸導線間產(chǎn)生滑動摩擦，只有在弓網(wǎng)間保持穩(wěn)定的接觸壓力，才能夠正常取流。因為接觸懸架并非鋼性固定，而是具有一定的彈性。因此，電氣化鐵路接觸網(wǎng)與受弓間的接觸壓力也處于動態(tài)變化中，當這種非線性變化達到一定程度時就稱為硬點。硬點來源于結(jié)構(gòu)上的固有缺陷，同時具有相對性。機車運行速度越高，表現(xiàn)越是突出。當前對硬點的檢測一般采用將加速度或壓力類傳感器安裝到受弓上測得，對電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點進行準確有效的評價是關(guān)系到電氣化鐵路提速的關(guān)鍵因素。

2 硬點產(chǎn)生的危害

電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點產(chǎn)生的不良影響主要為：使處于高速運行狀態(tài)的電力機車不能取得穩(wěn)定的電能，受弓發(fā)生異常的升高或降低，加速了弓網(wǎng)間的機械磨損，甚至使受弓遭到破壞，同時在發(fā)生碰撞時產(chǎn)生的拉弧容易燒傷接觸導線及受弓?？偟膩碚f，硬點帶來的危害分為物理、化學傷害兩個方面。

2.1 物理危害

從物理角度來說，硬點的產(chǎn)生導致接觸導線及受弓的擦傷、碰傷及變形，在機車長期運行中，損傷后的受弓容易造成電氣化鐵路接觸網(wǎng)導線斷開而不能持續(xù)供電，從而使機車無法正常行駛。

2.2 化學危害

硬點對弓網(wǎng)帶來的化學傷害通常是指弓網(wǎng)在離線時出現(xiàn)的高溫電弧帶來的受弓及電氣化鐵路接觸網(wǎng)的燒熔、灼傷等，持續(xù)時間過久，則會使電氣化鐵路接觸網(wǎng)導線斷開，導致事故范圍的進一步擴大。弓網(wǎng)離線發(fā)生的主要因素便是硬點的產(chǎn)生，離線會產(chǎn)生較大的電弧，給牽引電機、受弓、電氣化鐵路接觸網(wǎng)及整個供電系統(tǒng)帶來危害。因為電氣化鐵路接觸網(wǎng)導線上存在有硬點，所檢測到的加速度參數(shù)較小時會導致電氣化鐵路接觸網(wǎng)與受弓間不能良好接觸，該參數(shù)較大時則引起離線，此時產(chǎn)生的電弧達到某種程度就會對弓網(wǎng)產(chǎn)生破壞。表現(xiàn)在受弓上主要是弓頭發(fā)生汽化、點蝕失效，表現(xiàn)在接觸導線上則可能發(fā)生點蝕、汽化甚至高溫退火。此外，所產(chǎn)生的高溫電弧會給周圍環(huán)境帶來強烈的電磁波而干擾正常通信。

3 硬點檢測

電力機車在運行過程中應該實時完成各項重要參數(shù)的檢測以提早找出隱患所在，確保接觸懸掛時刻工作在正常狀態(tài)，這樣方能保證弓網(wǎng)間的穩(wěn)定接觸和可靠取流。硬點的檢測主要有基于加速度傳感器的檢測、基于壓力傳感器的檢測兩種方式，前者在我國應用較為廣泛。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，采用領(lǐng)先技術(shù)制造的檢測車按照機車車速運行進行硬點檢測，并將測得數(shù)據(jù)傳送至電腦經(jīng)數(shù)據(jù)分析后得出結(jié)果。對電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點進行檢測與電力機車的安全運行和速度提升關(guān)系密切，所以確保弓網(wǎng)穩(wěn)定接觸對于整個系統(tǒng)來說都是有益的。

4 硬點形成因素

4.1 施工因素

4.1.1 進行現(xiàn)場施工時，接觸導線的架設(shè)過程通常按照小張力放線方法完成。因為缺少重要的張力參數(shù)標準這一理論指導，使得穩(wěn)定性降低，架設(shè)接觸導線后形成的張力分布更為不均，尤其是進行起錨、拋錨時要再次緊線、松線，導致張力不均勻性加劇，更容易造成接觸線受外力影響發(fā)生扭曲等變形，從而形成硬點。

4.1.2 在架設(shè)好接觸導線和承力索之后，因各種因素未能及時將固定裝置安裝到兩者間進行定位。再者，通常使用的臨時吊線并未按照統(tǒng)一的制作及安裝標準，使得現(xiàn)場施工時選用的臨時吊線在長度上有很大差別，對于長度較短的情況，其懸吊點會由于長期承受較重載荷而形成硬點。

4.1.3 現(xiàn)場施工過程中對電氣化鐵路接觸網(wǎng)導線進行踩踏、用力拉扯等隨意性較大的作業(yè)，這種不規(guī)范性會導致線面未能平直放置，因硬彎硬扭而形成硬點。

4.2 設(shè)計因素

在設(shè)計過程中，因定位器、分線接頭、分段接頭、電連接等處載荷較為集中，導致電氣化鐵路接觸網(wǎng)的彈性減小而形成硬點。電氣化鐵路接觸網(wǎng)導線在不少位置存在較大坡度且變化程度明顯，容易形成沖擊硬點。

4.3 材質(zhì)因素

由于接觸導線在生產(chǎn)制造時，選用的金屬材料材質(zhì)不同，金相組織并未均勻分布，使接觸線不同位置處剛度及平順性變化明顯。當承受一定的張力后，極易遭受沖擊，使得受弓與電氣化鐵路接觸網(wǎng)間的接觸壓力瞬時出現(xiàn)明顯變化，從而產(chǎn)生硬點。

4.4 線路因素

線路問題同樣是造成弓網(wǎng)間接觸壓力發(fā)生突變的重要因素，尤其對于高速運行的機車，線路質(zhì)量的影響更大。比如道床振動的固有周期及彈性因子等。此外，部分工務部門與供電部門溝通不暢，擅自進行的各種作業(yè)，導致軌面、側(cè)面限界等超出許用范圍，引起電氣化鐵路接觸網(wǎng)導線拉出及高度超出規(guī)定值而形成硬點。

4.5 檢修因素

供電部門進行電氣化鐵路接觸網(wǎng)重要零部件的制造安裝時，因工具選擇錯誤、安裝布置不精細或省略部分制作工藝等而使新生產(chǎn)的導線及分相接頭底部出現(xiàn)偏斜而形成硬點。在日常簡單的維修工作中，檢修工作者未能嚴格要求自己，督導工作不到位，致使檢修之后的線面不平整、高度不平順，或重要參數(shù)未調(diào)整至正確位置，這也是造成電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點產(chǎn)生的因素。

4.6 受弓結(jié)構(gòu)特性

電氣化鐵路部門的機車受弓的固定方式是通過三角支架固定到車頂?shù)模q鏈連接處的鋼性大，彈性較差，是硬點形成的因素。在機車頻繁啟動升降弓處、進出庫檢修機車等處，因司機未正確操作、受弓在接觸處的壓力不能達到要求等都會導致硬點的產(chǎn)生。除以上因素及機車運行速度、加速度之外，線路路基，尤其是隧道口、軌道連接處、橋頭等處容易導致電力機車晃動而產(chǎn)生間接硬點。

5 減少硬點的建議

根據(jù)當前我國電氣化鐵路采用的弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場運行情況來看，完全消除硬點基本是不可能實現(xiàn)的，只有盡量減少電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點的產(chǎn)生，以下是進行硬點防范及整治的幾項建議。

5.1 優(yōu)化電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計

進行電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計時，考慮到結(jié)構(gòu)上的特殊性，要綜合結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料使用及現(xiàn)場環(huán)境等多個方面進行合理優(yōu)化，選用結(jié)構(gòu)最具穩(wěn)定性、材料輕型化的方案，在最大程度上避免集中載荷的出現(xiàn)，盡量降低電氣化鐵路接觸網(wǎng)剛度，從而在根本上減少因電氣化鐵路接觸網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)設(shè)計不當而產(chǎn)生的硬點。

5.2 提高施工質(zhì)量

在進行電氣化鐵路接觸網(wǎng)施工時，要嚴格依照設(shè)計的工藝流程及技術(shù)要求逐項規(guī)范施工，盡可能將接觸導線放置平直，防止硬彎硬扭。同時，要盡可能少用器件式分段及分相，而用錨段關(guān)節(jié)式電分段及電分相。架設(shè)接觸導線時，運用高科技電子監(jiān)測技術(shù)進行恒張力放線，及時將吊線安裝到導線上以使導線平順。禁止操作人員踐踏或者破壞導線，從而減小硬點的形成。

5.3 確保維護、檢修質(zhì)量

受電后的電氣化鐵路接觸網(wǎng)由供電部門接管，主要任務就是進行設(shè)備的維護及檢修。因此，供電部門必須按相關(guān)的技術(shù)資料對各項運行設(shè)備進行定期、可靠、標準的保養(yǎng)及維修。

6 結(jié)束語

電氣化鐵路近年來發(fā)展迅速，對電氣化鐵路接觸網(wǎng)的要求更加嚴格。接觸導線上硬點的成因非常復雜，對整個鐵路系統(tǒng)的安全有極大的危害，必須在各個環(huán)節(jié)上盡量減少硬點的產(chǎn)生。優(yōu)化電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計、選擇輕型材料、嚴格按照生產(chǎn)及施工工藝完成每個環(huán)節(jié)及確保安裝質(zhì)量都不可忽視，在后期的運行維護過程中還要提高維修工作者的綜合素質(zhì)，如此才可以盡量減少硬點的產(chǎn)生，為機車提供良好的運行環(huán)境。

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作者簡介：郭永良（1979，8-），男，河南鄭州人，本科，工程師，研究方向：鐵路電氣化。