接触网硬点产生原因及如何减少硬点的建议

张秀秀 赵明学

摘要：接触网硬点的产生会导致电力机车不能稳定取流进而影响机车的安全运行，同时会造成电力机车和弓网的使用寿命缩短，消除接触网硬点的产生对电气化铁路有着重大的现实意义。在对接触网硬点产生的原因及其危害进行深入分析的基础上，提出了减少硬点产生的建议。主要从接触网结构的优化设计、提升施工质量及检修效率等一些重要方面对接触网的改进提出相应措施。

关键词：接触网；硬点；电力机车；措施

引言

由于电力机车具有高效、快捷等的优势而在运输市场中具备较强的竞争实力，其应用范围也在日益扩大。随着电力机车运行速度的不断提升，对弓网关系的要求也更加严格，因弓网关系在很大程度上限制了国内电力机车的发展而备受关注。提高电气化铁路接触网的整体质量，为弓网创建优越的环境对于电力机车的安全高速运行至关重要。当电气化铁路的弓网系统处在理想运行状态下时，受电弓与接触网间的接触压力不变，受电弓将沿接触线均匀行驶，使得电力机车能够持续获取稳定的电能。但是受到各种因素的制约，现实状态下的接触压力并非恒定不变，而是时刻处于动态变化中。接触网硬点的产生对电力机车的稳定取流及正常运行具有直接影响，极易导致接触导线与机车受电弓发生机械磨损、化学烧伤及冲击力过大，甚至会造成打弓、接触网断线而引起弓网事故，使列车不能正常运行。硬点出现后，不仅导致重要部位的耗损，还使硬点位置处出现拉弧现象，严重缩短弓网寿命。所以，如何减少接触网硬点，确保受电弓和接触网间的可靠接触早已成为铁路行业研究者们考虑的重要问题。同时，对产生硬点的原因进行分析并提出防治措施是确保弓网关系处于良好状态的重要途径。

1.接触网硬点

在电气化铁路中，接触网是用于受电弓稳定取流的一种特殊的高压供电线，其任务主要是对电力机车进行持续供电。在电力机车行驶过程中，受电弓与接触导线间产生滑动摩擦，只有在弓网间保持稳定的接触压力，才能够正常取流。因为接触悬架并非钢性固定，而是具有一定的弹性，因此接触网与受电弓间的接触压力也处于动态变化中，当这种非线性变化达到一定程度时就称为硬点。硬点来源于结构上的固有缺陷，同时具有相对性。机车运行速度越高，表现越是突出。当前对硬点的检测一般采用将加速度或压力类传感器安装到受电弓上测得，对接触网硬点进行准确有效的评价是关系到电气化铁路提速的关键因素。

2.硬点产生的危害

接触网硬点产生的不良影响主要为：使处于高速运行状态的电力机车不能取得稳定的电能，受电弓发生异常的升高或降低，加速了弓网间的机械损耗，甚至使受电弓遭到破坏，同时在发生碰撞时产生的拉弧容易烧伤接触导线及受电弓。总的来说，硬点带来的危害分为物理、化学伤害两个方面。

2.1 物理危害

从物理角度来说，硬点的产生导致接触导线及受电弓的擦伤、碰伤及变形，在机车长期运行中，损伤后的受电弓容易造成接触网导线断开而不能持续供电，从而使列车无法正常行驶。

2.2 化学危害

硬点对弓网带来的化学伤害通常是指弓网在离线时出现的高温电弧带来的受电弓及接触网的烧熔、灼伤等，持续时间过久，则会使接触网导线断开，导致事故范围的进一步扩大。弓网离线发生的主要原因便是硬点的产生，离线会产生较大的电弧，给牵引电机、受电弓、接触网及整个供电系统带来危害。因为接触网导线上存在有硬点，所检测到的加速度参数较小时导致接触网与受电弓间不能良好接触，该参数较大时则引起离线，此时产生的电弧达到某种程度就会对弓网产生破坏。表现在受电弓上主要是弓头发生汽化、点蚀失效，表现在接触导线上则可能发生点蚀、汽化甚至高温退火。此外，所产生的高温电弧会给周围环境带来强烈的电磁波而干扰正常通信。

3.硬点检测

电力机车在运行过程中应该实时完成各项重要参数的检测以提早找出隐患所在，确保接触悬挂时刻工作在正常状态，这样方能保证弓网间的稳定接触和可靠取流。硬点的检测主要有基于加速度传感器的检测、基于压力传感器的检测两种方式，前者在我国应用较为广泛。随着现代科技的飞速发展，采用领先技术制造的检测车按照列车车速运行进行硬点检测，并将测得数据传送至电脑经数据分析后得出结果。对接触网硬点进行检测与电力机车的安全运行和速度提升关系密切，所以确保弓网稳定接触对于整个系统来说都是有益的。

4.硬点形成原因

4.1施工原因

4.1.1进行现场施工时，接触导线的架设过程通常按照小张力放线方法完成。因为缺少重要的张力参数标准这一理论指导，使得稳定性降低，架设接触导线后形成的张力分布更为不均，尤其是进行起锚、抛锚时要再次紧线、松线，导致张力不均匀性加剧，更容易造成接触线受外力影响发生扭曲等变形，从而形成硬点。

4.1.2在架设好接触导线和承力索之后，因各种原因未能及时将固定装置安装到两者间进行定位。再者，通常使用的临时吊线并未按照统一的制作及安装标准，使得现场施工时选用的临时吊线在长度上有很大差别，对于长度较短的情况，其悬吊点会由于长期承受较重载荷而形成硬点。

4.1.3现场施工过程中对接触网导线进行踩踏、用力拉扯等随意性较大的作业，这种不规范性会导致线面未能平直放置，因硬弯硬扭而形成硬点。

4.2 设计原因

在设计过程中，因定位器、分线接头、分段接头、电连接等处载荷较为集中，导致接触网的弹性减小而形成硬点。接触网导线在不少位置存在较大坡度且变化程度明显，容易形成冲击硬点。

4.3 材质原因

由于接触导线在生产制造时，选用的金属材料材质不同，金相组织并未均匀分布，使接触线不同位置处刚度及平顺性变化明显。当承受一定的张力后，极易遭受冲击，使得受电弓与接触网间的接触压力瞬时出现明显变化，从而产生硬点。

4.4 线路原因

线路问题同样是造成弓网间接触压力发生突变的重要原因，尤其对于高速运行的列车，线路质量的影响更大。比如道床振动的固有周期及弹性因子等。此外，部分工务部门与供电部门沟通不畅，擅自进行的各种作业，导致轨面、侧面限界等超出许用范围，引起接触网导线拉出及高度超出规定值而形成硬点。

4.5 检修原因

供电部门进行接触网重要零部件的制造安装时，因工具选择错误、安装布置不精细或省略部分制作工艺等而使新生产的导线及分相接头底部出现偏斜而形成硬点。在日常简单的维修工作中，检修工作者未能严格要求自己，督导工作不到位，致使检修之后的线面不平整、高度不平顺，或重要参数未调整至正确位置，这也是造成接触网硬点产生的原因。

4.6 受电弓结构特性

电气化铁路部门的机车受电弓的固定方式是通过三角支架固定到车顶的，铰链连接处的钢性大，弹性较差，是硬点形成的因素。在机车频繁启动升降弓处、进出库检修机车等处，因司机未正确操作、受电弓在接触处的压力不能达到要求等都会导致硬点的产生。

除以上因素及机车运行速度、加速度之外，线路路基，尤其是隧道口、轨道连接处、桥头等处容易导致电力机车晃动而产生间接硬点。

5.减少硬点的建议

根据当前我国电气化铁路采用的弓网结构及现场运行情况来看，完全消除硬点基本是不可能实现的，只有尽量减少接触网硬点的产生，以下是进行硬点防范及整治的几项建议。

5.1 优化接触网设计

进行接触网设计时，考虑到结构上的特殊性，要综合结构设计、材料使用及现场环境等多个方面进行合理优化，选用结构最具稳定性、材料轻型化的方案，最大程度的避免集中载荷的出现，尽量降低接触网刚度，从而在根本上减少因接触网自身结构设计不当产生硬点。

5.2 提高施工质量

进行接触网施工时，要严格依照设计的工艺流程及技术要求逐项规范施工，尽可能将接触导线放置平直，防止硬弯硬扭。同时，要尽可能少用器件式分段及分相，而用锚段关节式电分段及电分相。架设接触导线时，运用高科技电子监测技术进行恒张力放线，及时将吊线安装到导线上以使导线平顺。禁止操作人员践踏或者破坏导线，从而减小硬点的形成。

5.3 确保维护、检修质量

受电后的接触网由供电部门接管，主要任务就是进行设备的维护及检修。因此，供电部门必须按相关的技术资料对各项运行设备进行定期、可靠、标准的保养及维修。

6.结束语

电气化铁路近年来发展迅速，对接触网的要求更加严格。接触导线上硬点的成因非常复杂，对整个铁路系统的安全有极大的危害，必须在各个环节上尽量减少硬点的产生。优化接触网设计、选择轻型材料、严格按照生产及施工工艺完成每个环节及确保安装质量都不可忽视，在后期的运行维护过程中还要提高维修工作者的综合素质，如此才可以尽量减少硬点的产生，为列车提供良好的运行环境。

参考文献：

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