關于接觸網(wǎng)硬點的處理

1、關于接觸網(wǎng)硬點的處理接觸網(wǎng)硬點改善接觸網(wǎng)的質(zhì)量，創(chuàng)造良好的弓網(wǎng)環(huán)境，是電力機車高速行駛的前題，接觸硬點是接觸網(wǎng)系統(tǒng)的一大頑癥，特別是在高速度的條件下（160公里以上）怎么理解硬點并消除硬點的危害，很值得我們?nèi)シ治鲅芯?。?jù)此本人對接觸線硬點的產(chǎn)生原因、分類、危害及處理提出一點個人的看法。一、什么是接觸硬點電力機車在運行中，機車受電弓與接觸線的接觸力的變化是非常復雜的，通常我們稱引起機車受電弓與接觸線的接觸力突然變化的地點為接觸硬點，通稱硬點,接觸網(wǎng)上引起接觸力突然變化的地點為接觸網(wǎng)硬點?？梢哉f硬點不能對受電弓、接觸網(wǎng)造成機械傷害，如果造成傷害則稱之為碰弓（比之嚴重的稱為打弓、刮弓）點！二、接觸硬

2、點的危害接觸硬點是造成機車受電弓離線的重要原因之一，機車受電弓離線對機車牽引電機、電器、受電弓、接觸網(wǎng)、牽引變壓器及供電系統(tǒng)都有危害。由于導線上硬點的存在，沖擊加速度（目前檢測硬點大小的參數(shù)）數(shù)值較小時造成弓網(wǎng)之間接觸不良，沖擊加速度數(shù)值較大時就會造成離線，離線產(chǎn)生高溫的電弧，到一定程度時會對接觸網(wǎng)、受電弓產(chǎn)生機械破壞。從局部講高溫的電弧嚴重時可能燒傷接觸線或受電弓，使接觸線或受電弓的接觸面出現(xiàn)大量的點蝕，造成接觸線截面積不夠，惡化接觸線或受電弓的電能傳輸，長期運行，甚至于造成斷線事故；從電氣原理上講，離線時空氣的電阻是非線性的，使機車電流驟變，產(chǎn)生沖擊電流和瞬時過高壓、高次諧波，影響機車牽引

3、電機、牽引變壓器及供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。特別是原始硬點使機車受電弓嚴重離線，受電弓彈起后產(chǎn)生的二次、三次接觸沖擊硬點，因其離線幅度小，時間短，電弧對接觸線或受電弓的燒傷更為明顯。三、接觸硬點產(chǎn)生的原因分類接觸硬點的產(chǎn)生，按其形成原因，主要分為以下三類：1、導線不平直產(chǎn)生的凸凹點：其一：導線死彎施工或檢修時，因各種原因（如無張力放線、使用夾線工具不當、導線張力不足引起馳度過大、人員上、下導線、重物掛在導線上等等）造成的接觸線彎曲變形，特別是上下彎造成離線及離線后的沖擊硬點。其二：導線坡度變化接觸網(wǎng)在線路與橋隧、站場與區(qū)間、聯(lián)接處及錨段關節(jié)處等，如果在檢調(diào)中處理不好就很容易存在導線坡度及坡度變化，在

4、導線坡度較大或導線坡度轉換點，就會造成較大沖擊硬點。2、接觸網(wǎng)零部件、設備產(chǎn)生的硬點其一集中負荷：如在分相、分段、導線接頭處、電連接線夾處、補強處等，由于重量的突然增加，受電弓的接觸力突變；其二安裝缺陷：接觸線上的零部件安裝不規(guī)范，撞擊受電弓。如電聯(lián)接偏斜、吊弦偏斜、接頭線夾偏斜、定位器坡度過?。ㄟ^大）造成線夾偏斜碰弓或定位器對導線有集中壓力（坡度過大時對導線是負壓力）等等；3、非接觸網(wǎng)原因產(chǎn)生的硬點其它原因也能引起的接觸力的突變點，稱為接觸硬點，如線路三角坑、受電弓振動、擺動等等，常見的有以下幾種情況：1）、機車受電弓產(chǎn)生的硬點在機車的運行取流過程中，運行的受電弓與架空式的接觸網(wǎng)之間進行的相

5、互作用、相互匹配非常復雜，影響受流質(zhì)量的主要參數(shù)有靜態(tài)接觸壓力、動態(tài)接觸壓力、摩擦力、受電弓振動頻率、接觸網(wǎng)振動頻率、機車運行速度、接觸網(wǎng)傳播速度等等。影響接觸硬點的因素也很多，除機車車速、加速度以外，如受電弓的彈性系數(shù)、受電弓歸算到接觸導線上的質(zhì)量等能影響到接觸硬點。受電弓歸算到接觸導線上的質(zhì)量是計量硬點的關鍵數(shù)值，受電弓弓頭（包括滑板）質(zhì)量是受電弓歸算到接觸導線上質(zhì)量的主要組成部分，從弓網(wǎng)接觸（沖擊）關系我們知道，受電弓弓頭質(zhì)量越小，受電弓對接觸網(wǎng)的沖擊力就越小。無疑受電弓的彈性越好對減小硬點就會越好。與機車有關的接觸網(wǎng)方面的懸掛彈性系數(shù)（接觸懸掛張力、接觸網(wǎng)跨距、接觸懸掛導線及承力索單位

6、長度重量、接觸懸掛結構型式等都影響到接觸懸掛彈性系數(shù)）；接觸網(wǎng)的振動頻率、周期；等等。2）、線路產(chǎn)生的硬點線路也是引起的接觸力的突變原因之一，例如線路的變坡點，特別是正坡直接變成負坡的變坡點，反映在弓網(wǎng)關系上就相當于一個導線變坡點，如果此處正好是接觸導線的變坡點那就可能出現(xiàn)很強烈的硬點。除此以外，特別是當車速提高以后，線路道床質(zhì)量對受電弓與接觸網(wǎng)的接觸力影響很大，如道床的彈性系數(shù)、振動周期、及各種病害等，對接觸網(wǎng)運行影響很大。例如，現(xiàn)在經(jīng)常出現(xiàn)的一個就是檢測車測出某支柱處拉出值過大（例如550MM）、硬點超標，而接觸網(wǎng)工區(qū)測量拉出值并不大（只有370MM）、接觸網(wǎng)上也沒有什么缺陷會產(chǎn)生硬點？我

7、們經(jīng)長期分析發(fā)現(xiàn)，這種情況的一般是發(fā)生在橋頭處、隧道口處、路塹和路堤連接處、鋼軌接頭處的處、道床翻漿處、三角坑處等。其原因是在這些地方線路路基彈性系數(shù)變化大、鋼軌的接頭不齊、線路病害等引起了機車左右擺動（也引起受電弓擺動）、上下震動，由此引起接觸網(wǎng)與受電弓之間的位置突變造成的。下面我們以一處具體的鋼軌接頭為例，研究機車以160公里速度通過它時對接觸網(wǎng)產(chǎn)生的硬點：經(jīng)測量知道此軌縫寬10MM，軌頭被車輪壓塌1MM，由此可知機車通過軌縫的時間為0.000225秒，在此時間內(nèi)受電弓的弓頭進行了下降、上升兩個動作，如果不考慮機車彈簧的減振和受電弓的減振阻尼器,則受電弓的弓頭下降的平均加速度為:A=2*1

8、MM/(0.00025/2秒)2同理上升時的平均加速度：158025.M/S2（方向與下降時的相反）車體下降的高度我只用了“軌頭被車輪壓塌1MM”的“1MM”來進行計算，理論上講，數(shù)值要比這個還要大些。初看上去這個數(shù)字驚人，這個沖擊力對接觸網(wǎng)、對機車、對車輛有很大的破壞性，其實因它作用時間很短，對機車、車輛、鋼軌破壞有限，加之機車、車輛走行部彈簧的減振功能是很強大的,能有效保障機車、車輛的運行安全，受電弓上在弓架與弓頭也有彈簧阻尼裝置，對受電弓來說這兩重的減振確實能減去很多由此而引起的沖擊加速度，但從各種資料、計算上可知軌縫（特別是狀態(tài)不良時）對接觸網(wǎng)能產(chǎn)生很大的沖擊加速度（數(shù)量級約為30G左

9、右），如果此處的鋼軌軌縫不齊,錯位幾個毫米 則機車在此處除了上下的沖擊外，還有左右的大幅擺動，機車的幅擺動同樣會造成受電弓很大的左右方向的擺動，擺動量是機車走行部的4倍左右，由此產(chǎn)生的沖擊力也是很可觀的。同理可知：道岔轍岔心處的有害空間、鋼軌的局部塌陷對接觸網(wǎng)都會產(chǎn)生很大的沖擊力，所以在高速鐵路上采用無縫鋼軌、研制和采用強度和韌性更好的軌縫絕緣間隔片和可轉動轍岔心的提速道岔技術是非常有必要的。隧道口處的問題比較復雜，影響接觸網(wǎng)參數(shù)、硬點的除了有隧道內(nèi)、外的線路路基彈性變化以外，此處還是個特殊的風洞區(qū)，高速運行的列車會受到很大的瞬時風壓，其方向、大小與很多因素（如列車運行速度、隧道口的地形、風向

10、、風速、復線隧道的對面會車）有關，這個風壓對機車的運行影響不大，但對受電弓、接觸網(wǎng)來說就非同小可。這些瞬時風壓經(jīng)常造成接觸網(wǎng)、受電弓的瞬時擺動，引起參數(shù)突變，硬點突出。四、硬點的危害硬點對接觸網(wǎng)、受電弓的傷害有兩種情況，一是機械傷害，另一個是電弧傷害。機械傷害是指對受電弓、接觸導線輕微的碰傷，刮傷等（有明顯痕跡的就稱之為打弓點了），通常我們說硬點對弓（網(wǎng)）的傷害，主要是硬點引起的弓網(wǎng)離線，和離線瞬間產(chǎn)生的高溫電弧，它對接觸網(wǎng)、受電弓有很大的危害。對受電弓的傷害主要表現(xiàn)在對弓頭的點蝕、汽化。對接觸導線的傷害除了對接觸導線的點蝕、汽化以外，就是對導線的高溫退火，例如現(xiàn)在廣泛應用的銅導線，不是簡單的

11、電解銅，是電解銅經(jīng)過反復的壓軋、拉伸，最后擠壓而成的，軋制、拉伸、擠壓過程是金屬的內(nèi)部應力發(fā)生了變化，使軟銅線變成了硬銅線，提高了機械強度（主要是抗拉強度和硬度）。拉弧產(chǎn)生的局部高溫（最核心處有幾萬度），一方面使接觸導線、受電弓點蝕和汽化，而惡化弓網(wǎng)取流關系，同時點蝕、汽化也減少觸導線、受電弓的強度和使用壽命；另一方面拉弧產(chǎn)生的高溫能使接觸導線內(nèi)部應力變化，造成接觸導線局部退火！使其機械強度大幅下降，而容易被導線張力拉斷。我們經(jīng)常遇到非金屬性接地（如非金屬雜物侵入、機車車頂絕緣子閃絡或者絕緣老化時升弓等），而引起接觸導線（有時是承力索）斷線的事故、故障，究其原因實際是此時接地有較長時間的持續(xù)電

12、?。ù藭r的電流不至于斷路器跳閘）而燒斷接觸導線。列車高速行駛時電弧在每處的停留時間很短，熱量迅速的被風帶走，接觸導線升溫并不太大；低速-特別是靜止時，電弧因為位置相對固定，強大的高溫很容易燒傷接觸導線而斷線（實際上是高溫導線升溫-退火導線軟化拉斷）。為什么金屬性接地不容易斷線呢？供電段的同志都有這樣的經(jīng)驗：“帶電誤掛地線（金屬性接地）會引起斷路器跳閘，一般是不會引起接觸網(wǎng)斷線的”，這是因為金屬性接地時的大電流會引起斷路器迅速跳閘，短時的高溫不容易燒斷接觸導線（這就是銅比鋁材質(zhì)的好處之相對耐高溫），容易燒斷吊弦拉弧是很難消除的，短時的接觸不良、離線都會產(chǎn)生電弧，實際上電弧是空氣被擊穿時的現(xiàn)象，電

13、流通過擊穿空氣得以連通，當然擊穿空氣要損失一部分電能、損失一部分電壓，但通過電弧讓電流得以連通，卻是電弧的功勞。五、硬點的檢測與介定現(xiàn)今的檢測數(shù)據(jù)是通過接觸網(wǎng)檢測車上計算機分析出來的，它的數(shù)據(jù)鏈是:受電弓受到物理振動-沖擊傳感器-光信號-光纜-電信號-計算機數(shù)據(jù)分析, 沖擊傳感器可接收和發(fā)送水平、上下兩個方向的數(shù)據(jù)。目前在對硬點檢測、控制過程中存在兩個問題。一個是檢測計量單位怎么統(tǒng)一？控制在什么樣的數(shù)值范圍？目前是鐵道部、各鐵路局、各供電段都有接觸網(wǎng)檢測車，但標準不統(tǒng)一，各車的沖擊傳感器的靈敏度、各車檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式、檢測結果均不相同，也沒有統(tǒng)一的計量標準，而且個別檢測車只有上下方向的傳

14、感器，傳感器的靈敏度也相差很大，校驗、統(tǒng)一各接觸網(wǎng)檢測車進行是很有必要的。硬點對受電弓的作用過程，從機械上來說是沖擊力很大（約104牛頓數(shù)量級），但時間很短（約為10-5秒數(shù)量級）的一個過程，因可以近似看作一次彈性碰撞過程?，F(xiàn)行的用沖擊加速度G來考核硬點，數(shù)值很大，特別是與重力加速度比較，顯得很突出，而對受電弓質(zhì)量考核不到。我認為用沖量來計算、考核硬點較妥。沖量P=m*a*t,它比沖擊加速度多了質(zhì)量m和沖擊時間t，這個質(zhì)量m是受電弓歸算到接觸導線時的質(zhì)量，從此處我們還可經(jīng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在檢測車的不合理的地方，它在受電弓頭部加了個沖擊傳感器，單沖擊傳感器的質(zhì)量就有1KG以上，歸算到導線上也有相當?shù)馁|(zhì)量（

15、不同的沖擊傳感器質(zhì)量不同），這樣測量出的數(shù)值比實際運行的數(shù)值是有誤差的。采用了沖量以后，加入了對受電弓歸算到接觸導線上的質(zhì)量和沖擊時間的考核。是其數(shù)值更加客觀，更能反映沖擊的真實狀態(tài)。另一個是對硬點的介定，然后給出一個硬點的允許值。介定要建立一套完整的弓網(wǎng)模擬試驗系統(tǒng)來完成，而且在實際電流（170安330安）環(huán)境下進行。電壓可以不用那么高，用1500伏特就可以了，通過試驗還可以找出最好的弓網(wǎng)配合。六、硬點的處理從理論上講,幾乎不可能從根本上消滅硬點，但可將其減小到允許范圍內(nèi)。1、接觸網(wǎng)設計：現(xiàn)今世界上有兩類先進的結構，一是采用彈性很小的硬網(wǎng)型電氣化鐵路，如廣州地鐵（廣州地鐵的1號線軟網(wǎng)是雙12

16、0銅銀合金導線+雙120銅承力索結構，210號線全部采用無承力索、無張力的匯流排固定的硬網(wǎng)結構）；二是彈性更好的軟網(wǎng)型電氣化鐵路，如現(xiàn)在流行的歐盟、日本的高速電氣化鐵路。從設計選型來說，什么樣的弓與什么結構的網(wǎng)搭檔、配合是當前試驗、統(tǒng)計、的關鍵和難點，我國起步晚，資料很少，多數(shù)是采用國外的技術。從接觸網(wǎng)線索材料的角度來看，當今較先進的銅銀合金線、青銅線、鎂銅線的性能比硬銅線更好。至于選那種主要是受電弓的配合，在不同的受電弓、運行速度、環(huán)境下選取配合較好的導線和受電弓。毫無疑問，當導線選定以后，承力索應選用與接觸導線選用相同的材質(zhì)！這樣承力索與接觸導線在溫度變化時同步伸縮，對接觸網(wǎng)的性能、減少硬

17、點都有很大好處。無疑銅材質(zhì)導線比鋼鋁線耐高溫性能、耐磨性能、導電性能、與受電弓容易配合等眾多優(yōu)點，被國內(nèi)外反復證明并廣泛采用，特別是在高速情況下其優(yōu)勢更加明顯。從設計的參數(shù)選擇來說，現(xiàn)在流行選用較小的拉出值，例如“曲線地段拉出值從400MM減為300MM，直線地段從過去的300MM減為200MM”，本人認為這個做法的好處是降低了接觸網(wǎng)脫弓的可能性，減少了之字力接觸網(wǎng)錨段中部的張力損失（因為減少了之字力），但它犧牲了受電弓弓頭的有效作業(yè)區(qū)，加重了受電弓的局部磨耗，減少了受電弓滑板的使用壽命，從硬點的角度說，因局部磨耗加重容易產(chǎn)生弓碰網(wǎng)的硬點。當然，從運營成本上講是否妥當，也很值得研究。2、施工：

18、目前影響我國接觸網(wǎng)質(zhì)量最大的因素是施工質(zhì)量，可以說是初次施工質(zhì)量不達標，以后經(jīng)過許多次整治也很難讓設備質(zhì)量有明顯的提高，是特別是在我國目前運輸緊張的條件下，有限的維修天窗內(nèi)能進行的作業(yè)是非常有限的，而且接觸網(wǎng)是一個整體，每整治一個問題，都要采取許多的分步過渡措施、過渡后的恢復、整治中還會有許多新的問題不斷的出現(xiàn)并且及時的處理。在我國目前的施工中主要存在三個大的問題一是施工工期的科學性，當前的工程工期確定中長官的個人意志決定一切，造成了許多的趕進度的情況。二是監(jiān)理的力度不夠，現(xiàn)在一個監(jiān)理要負責100多公里的標段，真的能做到質(zhì)量100%完美無缺嗎？真是令人擔憂啊，現(xiàn)實無情的告訴我們，新線就是“經(jīng)常

19、出事故的地段”，其主要原因之一就是對監(jiān)理的投資太少，監(jiān)理力度不夠。三是驗收的認真程度太差，力度太小！幾天時間要對施工幾年的設備進行驗收，怎么可能仔細檢查、查出所有的問題，特別是隱蔽工程的問題？查出的問題也不能全部解決，往往是留給運營單位了事，運營單位在相當長的時間內(nèi)是在做處理施工遺留缺陷！總之，施工單位在工程建設、交接中是相對強勢地位，這是我國鐵路工程質(zhì)量不高的管理重要原因。在接觸網(wǎng)網(wǎng)施工主要存在二大問題一是下部工程施工重視不夠，下部工程是接觸網(wǎng)工程的重要的組成部分，下部工程的質(zhì)量好壞決定著接觸網(wǎng)長期運行狀態(tài)，二是對主要承力索、接觸導線的線索預伸（超拉）重視不夠，線索預伸是一項對高速鐵路很重的一道工序，線索預伸后可以免去35年的線索伸長過渡期、可以大減少導線硬點，但由于費用、技術、工期等種種原因施工單位一般不進行此項作業(yè)。3、對現(xiàn)有的接觸網(wǎng)硬點的處理：一方面施工、檢修中要按照檢修工藝及相關標準規(guī)范零部件的安裝，特別是接觸導線上的