王亞軍

[摘? ? 要]因?yàn)殡娏C(jī)車的高效性、便捷性和穩(wěn)定性，目前在運(yùn)輸市場中具有非常高的競爭優(yōu)勢，其應(yīng)用范圍越來越大。同時(shí)對弓網(wǎng)系統(tǒng)的要求也在不斷提高，因此提高電氣化鐵路接觸網(wǎng)的質(zhì)量，為弓網(wǎng)系統(tǒng)營造良好的環(huán)境對于保障電力機(jī)車的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。基于此，文章對電氣化鐵路接觸硬點(diǎn)產(chǎn)生因素及造成影響進(jìn)行分析，在這一前提下提出有效的改進(jìn)措施，希望能夠提高電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的整體質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]電氣化鐵路;接觸網(wǎng);硬點(diǎn);產(chǎn)生因素;改進(jìn)措施

[中圖分類號]U225 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–0–03

Causes of Hard Points in Overhead Contact System of Electrified

Railway and Improvement Measures

Wang Ya-jun

[Abstract]Its application is becoming more and more extensive and the scope of application is becoming larger and larger. At the same time， the requirements of the pantograph catenary system are constantly improving， and the influence of the pantograph catenary system on the electric locomotive in China has also been widely valued. Therefore， it is of great significance to improve the quality of electrified railway catenary and create a good environment for pantograph catenary system to ensure the safe and stable operation of electric locomotive. Based on this， this paper first analyzes the factors and influence of electrified railway contact hard point， and puts forward effective improvement measures on this premise， hoping to improve the overall quality of electrified railway contact hard point.

[Keywords]electrified railway; catenary; hard point; factors; improvement measures

對電氣化鐵路來說，其運(yùn)行質(zhì)量和效率同弓網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)系密切，為了能夠提高電氣化鐵路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，加強(qiáng)對弓網(wǎng)的重視十分必要，通常情況下始終保持弓網(wǎng)接觸壓力不變，這樣才能確保其為電動(dòng)機(jī)車提供有效的電能，然而在實(shí)際運(yùn)行環(huán)節(jié)，接觸網(wǎng)形成的壓力并不是一成不變的，極易受到其他的因素影響發(fā)生變化，其中硬點(diǎn)便是一大影響因素。硬點(diǎn)問題的出現(xiàn)對電氣化鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響，同時(shí)對電氣機(jī)車的平穩(wěn)運(yùn)行有較大的影響，所以為了提高運(yùn)行整體質(zhì)量，則需要對電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)問題進(jìn)行全面分析，進(jìn)而采取有效的改進(jìn)措施。

1 電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)概述

對電氣化鐵路來說，接觸網(wǎng)是指一種被廣泛應(yīng)用于受電弓穩(wěn)定取流的高壓供電線，具有一定的特殊性和復(fù)雜性，其主要作用是保障對電力機(jī)車的供電功能。在其實(shí)際運(yùn)行的過程中，受電弓和接觸導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的滑動(dòng)和摩擦，需要確保弓網(wǎng)間具備一定的接觸壓力，這樣才能提高取流的有效性。由于接觸懸掛并不是剛性固定，并且具備一定彈性。因此電氣化鐵路接觸網(wǎng)和受電弓間的壓力處于靈活變化的狀態(tài)下，當(dāng)達(dá)到一定的程度便被成為硬點(diǎn)。因此硬點(diǎn)主要出現(xiàn)于結(jié)構(gòu)中存在的缺陷，具有一定的相對性。電力機(jī)車的行駛速度越快，硬點(diǎn)問題也就越明顯。目前工作人員對硬點(diǎn)的主要檢測方法為加速度或者壓力傳感器安裝于受電弓進(jìn)行檢測，對硬點(diǎn)進(jìn)行全面精準(zhǔn)評估對于電氣化鐵路增速具有重要的意義。

2 電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)造成的危害

如果電氣化鐵路接觸網(wǎng)出現(xiàn)硬點(diǎn)問題，其造成的主要影響表現(xiàn)為提供的電能缺乏穩(wěn)定性，受弓也會(huì)出現(xiàn)異常提升或者下降，導(dǎo)致弓網(wǎng)間的機(jī)械磨損情況明顯，甚至導(dǎo)致受電弓受損嚴(yán)重，并且在碰撞的過程中形成的拉弧極易被燒傷導(dǎo)線和受電弓?？偠灾梢詫㈦姎饣F路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)造成的危害分為下述幾點(diǎn)，本文對此進(jìn)行一一分析。

2.1 物理危害

從物理層面展開分析，電氣化鐵路接觸網(wǎng)中產(chǎn)生硬點(diǎn)后致使接觸導(dǎo)線和受電弓出現(xiàn)受損、變形的情況，在電動(dòng)機(jī)車長期運(yùn)行的過程中，受損的受電弓會(huì)導(dǎo)致電氣化鐵路接觸網(wǎng)斷開，無法有效供電，進(jìn)而使機(jī)車運(yùn)行困難。

2.2 化學(xué)危害

化學(xué)危害主要體現(xiàn)在弓網(wǎng)處于離線狀態(tài)時(shí)形成的高溫電弧，進(jìn)而導(dǎo)致受電弓和電氣化鐵路接觸網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)齻闆r，且持續(xù)時(shí)間較長，導(dǎo)致電氣化鐵路接觸網(wǎng)的導(dǎo)線存在斷裂情況，造成嚴(yán)重的損失。弓網(wǎng)離線形成的主要因素在于硬點(diǎn)的形成，離線會(huì)形成較大的電弧，對鐵路接觸網(wǎng)和供電系統(tǒng)造成威脅。因?yàn)橛颤c(diǎn)存在于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的導(dǎo)線上，檢測到加速度參數(shù)較小會(huì)致使電氣化鐵路接觸網(wǎng)與受電弓接觸不良，如果參數(shù)較大則會(huì)導(dǎo)致離線情況，該過程出現(xiàn)的電弧達(dá)到某種程度則會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞弓網(wǎng)。主要體現(xiàn)于受電弓弓頭汽化、點(diǎn)蝕，接觸導(dǎo)線極可能發(fā)生高溫退火等不良情況。除此之外，形成的高溫電弧還會(huì)對周圍環(huán)境造成影響，主要表現(xiàn)在電磁波對正常通信產(chǎn)生不良影響。

3 硬點(diǎn)檢測

在實(shí)際運(yùn)行的過程中，電力機(jī)車需要實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測，這樣才能夠保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)問題，保證接觸懸掛始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)下，同時(shí)還需確保弓網(wǎng)與弓網(wǎng)間接觸的有效性，保證取流的有效性。硬點(diǎn)檢測的主要基礎(chǔ)為加速度傳感器檢測機(jī)壓力傳感器檢測。其中加速度傳感器檢測的使用率較高，隨著科技水平的提高，可以使用檢測車根據(jù)車速運(yùn)行速度對硬點(diǎn)進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果傳輸?shù)诫娔X，通過數(shù)據(jù)分析得到具體結(jié)果。硬點(diǎn)檢測工作的順利實(shí)施有助于保障整個(gè)電力機(jī)車的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行來說具有積極作用。

4 電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)產(chǎn)生因素

4.1 施工因素

在現(xiàn)場施工的過程中，多數(shù)情況下工作人員會(huì)使用小張力放線法進(jìn)行接觸導(dǎo)線的架設(shè)作業(yè)。因?yàn)樵谑┕み^程缺乏對重要張力參數(shù)理論等方面的指導(dǎo)，架設(shè)接觸導(dǎo)線后形成的張力分布不平衡，特別是在起錨、落錨的過程中需要進(jìn)行再次的松線和緊線處理，致使張力不均勻的情況更加明顯，極易致使接觸線因?yàn)槠渌幌盗幸蛩氐挠绊懀M(jìn)而導(dǎo)致扭曲等不良情況出現(xiàn)，產(chǎn)生硬點(diǎn)。

在完成接觸導(dǎo)線和承力索的架設(shè)作業(yè)后，因?yàn)槭艿狡渌蛩氐挠绊?，沒有及時(shí)在二者之間安裝專門的固定裝置并進(jìn)行定位處理。并且多數(shù)情況下工作人員選擇的臨時(shí)吊線不能滿足標(biāo)準(zhǔn)的安裝于制作要求，現(xiàn)場施工過程中臨時(shí)吊線的長度差異性較大，在這一背景下，懸吊點(diǎn)會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間受到重載荷的影響，進(jìn)而產(chǎn)生硬點(diǎn)。除上述2點(diǎn)施工因素外，如果在現(xiàn)場施工的過程中，施工人員工作過于隨意，缺乏規(guī)范，例如踩踏電氣化線路接觸網(wǎng)導(dǎo)線或者拉扯力量較大，則會(huì)直接致使線面平行放置難度增加，也會(huì)形成硬點(diǎn)。

4.2 設(shè)計(jì)因素

設(shè)計(jì)因素也是導(dǎo)致電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)形成的主要因素，設(shè)計(jì)人員工作過程中，對定位器、分線接頭、分段接頭等裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)樘庉d荷載過于集中，導(dǎo)致鐵路接觸網(wǎng)彈性不斷下降，進(jìn)而產(chǎn)生硬點(diǎn)。電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線多數(shù)位置具有坡度大、變化程度大的特點(diǎn)，因此極易形成沖擊硬點(diǎn)。

4.3 材質(zhì)因素

在生產(chǎn)和制造接觸導(dǎo)線時(shí)，因?yàn)樵撨^程中使用的金屬材料材質(zhì)存在差異，金相組織不平衡分布情況明顯，因此接觸線不同位置的剛度和平順度存在明顯的變化。如果承受的張力較大，則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊，導(dǎo)致受電弓和電氣化鐵路接觸網(wǎng)之間的接觸壓力存在明顯變化，導(dǎo)致硬點(diǎn)產(chǎn)生。

4.4 線路因素

線路對弓網(wǎng)之間接觸壓力的變化有決定性影響，是主要因素之一。對并且電力機(jī)車如果處于高速運(yùn)行的狀態(tài)下，受到的影響也會(huì)變大，影響整個(gè)線路的質(zhì)量。例如，道床振動(dòng)的規(guī)定周期以及彈性因子等，均對線路的質(zhì)量存在一定的影響。除此之外，一些鋪軌單位和電氣化單位缺乏有效的交流與溝通，工作缺乏規(guī)范性，致使軌面、側(cè)面限界與規(guī)定范圍存在嚴(yán)重不符，導(dǎo)致接觸網(wǎng)導(dǎo)線拉出值、導(dǎo)高超標(biāo)，如果導(dǎo)高超過規(guī)定值，進(jìn)而形成硬點(diǎn)。

4.5 檢修因素

工作人員在對接觸網(wǎng)的相關(guān)零部件安裝過程中，如果存在工具選擇不合理、安裝不規(guī)范或者將一些重要的工藝流程省略，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)線和分相接頭的底部位置偏斜情況嚴(yán)重，這也是形成硬點(diǎn)的主要因素。完成常規(guī)檢修工作后，一些工作人員因?yàn)闆]有做好相關(guān)的監(jiān)管工作，導(dǎo)致完成檢修作業(yè)后的線面仍然不平整，高度不合理或者一些關(guān)鍵參數(shù)沒有進(jìn)行有效調(diào)整，這也是導(dǎo)致電氣化鐵路接觸網(wǎng)形成硬點(diǎn)的主要因素。

4.6 受電弓結(jié)構(gòu)特性

結(jié)合現(xiàn)狀分析，目前電氣化鐵路機(jī)車受電弓的主要固定方法為三角支架固定，需要在車頂對其進(jìn)行固定。鉸接連接位置的剛性十分強(qiáng)，導(dǎo)致其彈性嚴(yán)重不足，進(jìn)而直接致使硬點(diǎn)形成。如果機(jī)車啟動(dòng)升降弓過于頻繁或者工作人員操作缺乏規(guī)范性，這些因素也會(huì)直接導(dǎo)致硬點(diǎn)的產(chǎn)生，對工程質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。除了上述影響因素外，導(dǎo)致間接硬點(diǎn)出現(xiàn)的因素還包括機(jī)車的行駛速度、加速度以及軌道連接的位置等，上述因素都會(huì)致使機(jī)車出現(xiàn)晃動(dòng)情況，形成硬點(diǎn)。

5 電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的改進(jìn)措施

根據(jù)當(dāng)下我國電氣化鐵路在實(shí)際工作環(huán)節(jié)中采用的弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)場運(yùn)行狀況可知，如果想要將電氣化鐵路接觸網(wǎng)硬點(diǎn)完全消除，需要最大程度上減少硬點(diǎn)的形成才是目前改進(jìn)措施實(shí)施的主要方向。

5.1 實(shí)現(xiàn)對電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)工作的全面優(yōu)化

對電氣化鐵路接觸網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)具有一定的復(fù)雜性，主要體現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因此需要從宏觀的角度對整體結(jié)構(gòu)、材料使用情況以及環(huán)境因素等多方面進(jìn)行優(yōu)化，盡量防止集中負(fù)荷情況的發(fā)生，最大程度減少電氣化鐵路接觸網(wǎng)的剛度，從根源處解決由于電氣化鐵路接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理形成硬點(diǎn)的問題。

5.2 強(qiáng)化施工質(zhì)量水平

在具體施工的過程中，工作人員要遵守設(shè)計(jì)要求以及相關(guān)流程進(jìn)行施工，保證施工的規(guī)范性和合理性，需要保證接觸導(dǎo)線的放平和放直，以防出現(xiàn)硬彎硬扭的不良情況。同時(shí)施工過程中需要減少對器件式分段和分相的使用，多使用錨段關(guān)節(jié)式分段以及電分相。在對接觸導(dǎo)線進(jìn)行架設(shè)作業(yè)的過程中，因此對工作人員來說，需要全面掌握電子監(jiān)測技術(shù)，有序進(jìn)行恒張力放線，確保導(dǎo)線的合理裝設(shè)，并且確保導(dǎo)線的平直。在這一過程還需要嚴(yán)格禁止施工人員對導(dǎo)線踩踏，進(jìn)而有效降低硬點(diǎn)的產(chǎn)生率。

5.3 提高維護(hù)檢修水平

開通運(yùn)營后鐵路接觸網(wǎng)的主要管理部門為供電部門，其工作職責(zé)便是對設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)。所以對相關(guān)工作人員來說，需要嚴(yán)格遵守技術(shù)資料相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化保養(yǎng)和維護(hù)，確保設(shè)備始終處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)下。

6 結(jié)束語

綜上所述，近些年來隨著我國城市化、工業(yè)化步伐的逐漸加快，電氣化電路得到了廣泛的應(yīng)用，因此對電氣化鐵路接觸網(wǎng)的要求也在不斷提高。接觸導(dǎo)線上硬點(diǎn)產(chǎn)生的因素具有一定的復(fù)雜性，對整個(gè)牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，所以減少其產(chǎn)生具有重要意義。工作人員可通過優(yōu)化設(shè)計(jì)工作、合理選擇材料、提高施工安裝質(zhì)量、提升維護(hù)檢修水平等方面采取有效的改進(jìn)措施，進(jìn)而有效避免接觸導(dǎo)線形成硬點(diǎn)問題，為電力機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行夯實(shí)基礎(chǔ)。

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