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浅析电气化铁路接触网硬点产生的原因及防治措施

时间:2015-08-13


【摘要】 电气化铁路接触网硬点的形成是影响电力机车弓网关系, 破坏机车稳定 受流的主要原因之一。 减少硬点危害, 保证弓网间正常接触和受流是高速电气化 铁路可靠运行的前提。 本文根据目前我国铁路接触网运行的现状, 对接触网硬点 形成的原因及危害进行了分析,并提出了相应的防治措施。

【关键词】 接触网硬点;弓网关系;危害;防治 -2-

目 录 一、引言..........................................................1 二、 接触网硬点的形成.................................1 三、接触网硬点的危害..................................1 四、接触网硬点产生的原因分析..................2 1. 接触网机械伤害..........................................2 2. 接触网电弧伤害.........................................2 五、接触网硬点的防治措施..........................3 六、小结..........................................................4 参考文献..........................................................5

浅析电气化铁路接触网硬点产生的原因及防治措施 一、 引言 接触网是电气化铁路的重要组成部分。 随着我国电气化铁道的 发展和列车运行速度的不断提高,铁路弓网关系越来越受到关注,而 接触网硬点一直是影响铁路牵引供电弓网受流质量的顽症。 硬点的存 在容易造成受电弓和接触线的机械损伤和电弧烧伤, 严重时可能诱发 弓网故障,加速接触导线和受电弓局部磨耗, 危害导线和受电弓正常 使用寿命, 甚至造成事故, 影响运输安全。改善接触网的质量,创造 良好的弓网环境,是电力机车高速行驶的前提,理解硬点产生的原因 并进行防治,是保证良好的弓网关系的重要手段。据此对接触线硬点 的产生原因及防治提出一些看法和建议。 二、 接触网硬点的形成 电力机车在运行中, 其受电弓同接触导线接触面处于滑动摩擦 状态, 为保证正常取流 , 弓网间存在一定的接触压力 , 由于接触悬挂 某些部分或其他原因会引起弓网间接触压力、 相对位臵和速度的突然 变化, 致使弓网关系产生瞬态变化, 这种瞬态变化达到一定量化标准, 我们便称之为硬点。接触网硬点是一种有威胁的物理现象,它会破坏 弓网间的正常接触和受流, 加快导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击

性损害,常在这些部位造成火花或拉弧,从而损伤接触线和受电弓。 接触线硬点的产生,也会影响到牵引电机的正常取流,在拉弧的暂态 过程中对牵引电机造成严重的伤害, 同时, 还会影响机车的牵引质量。 目前,这种力、位臵、速度或加速度的突然变化通常是通过在检测受 电弓上安装加速度传感器来检测。硬点是一种接触网结构的本征缺 欠, 是接触网接触悬挂不均质状态的统称 , 并且是相对的。运行速度 越高, 表现越明显。接触网硬点是评价和衡量高速电气化铁路弓网关 系一个重要参数。 三、 接触网硬点的危害 接触网硬点的危害主要有以下几种情况: 1、接触网机械伤害。 机械伤害是指造成受电弓和接触导线之 间发生的水平和垂直方向撞击, 加大接触导线和受电弓局部机械磨耗。 长期运行,会造成接触网断线和受电弓折断,引发弓网事故。 2、接触网电弧伤害。 通常我们说硬点对弓(网)的伤害,主 要是硬点引起的弓网离线和离线瞬间 产生的高温电弧, 它对接触网、 受电弓有很大的危害。 接触网硬点是造成机车受电弓离线的重要原因 之一,机车受电弓离线对机车牵引电机、电器、受电弓、接触网、牵 引变压器及供电系统都有危害。由于导线上硬点的存在,冲击加速度

(目前检测硬点大小的参数)数值较小时造成弓网之间接触不良,冲 击加速度数值较大时就会造成离线,离线产生高温的电弧,到一定程 度时会对接触网、受电弓产生机械破坏。对受电弓的伤害主要表现在 对弓头的点蚀、汽化。对接触导线的伤害除了对接触导线的点蚀、汽 化以外,就是对导线的高温退火。 3、对周围的环境产生强烈电磁波和辐射, 污染环境, 并对周围 通信线路产生干扰。 四、接触网硬点产生的原因分析 1、在现场施工过程中,架设接触线一般采用小张力放线施工方 法。由于缺乏必要的张力标准理论数值指导,具有很大的不稳定性, 从而加大了接触线架设的张力不均匀度,特别是在起锚和落锚时,需 要重新紧线、松线,更是加剧了这一状况,极易使接触线在外力作用 下发生变形、扭曲、硬弯,造成硬点。 2、在完成承力索及接触线架设后,由于种种原因不能及时安装 吊弦及定位装臵,承力索与接触线间一般要采用临时吊线固定,而对 临时吊线的制作、 安装没有统一规格, 在现场施工过程中随意性较大, 导致临时吊线长度参差不齐, 长度较短的临时吊线悬吊点因长时间承 受较大负荷而产生硬点。

4、 接触网施工中出现的踩踏和用力拉、 拽导线等不规范作业, 造成接触导线线面不平直,形成硬弯或扭面,造成硬点电气联结部分 因连接不良引起的电、化学腐蚀,造成主导电回路的截面(或当量截 面积)不足,电气连结阻抗加大,从而导流不畅。 5、 线路原因产生的硬点, 线路也是引起接触力突变原因之一, 特 别是在列车提速以后, 线路的质量对受电弓与接触网的接触力影响很 大。如道床的弹性系数、振动周期、道床和轨道病害等。还有工务部 门在未与牵引供电设备管理部门联系情况下, 擅自起道、 拨道等作业, 造成轨面、曲线超高和侧面限界超出容。 6、接触网零部件产生的硬点。在分相、分段、导线定位器、 电连接线夹处、补强处等,由于重量的突然增加,受电弓的接触力突 变,形成硬点;或施工质量问题,由于施工原因造成的接触线硬弯、 接触线扭面、定位器调整不到位、锚段关节调整不到位、坡度超标; 接触线上的零部件安装不规范,撞击受电弓等。 7、影响硬点形成的因素。影响接触硬点的因素很多,除机车车 速、加速度以外,如受电弓的弹性系数、受电弓归算到接触导线上的 质量、接触网方面的悬挂弹性系数(接触悬挂张力、接触网跨距、接 触悬挂导线及承力索单位长度重量、 接触悬挂结构型式等都影响到

接触悬挂弹性系数) 、接触网的振动频率、周期等。 8、在施工时未严格执行有关标准,导致接触网硬点的不正确、 线夹安装不标准。 9、对接触网硬点缺乏行之有效的检测方法和手段,在具体检修 中多是做些外观上的检查。 五、接触网硬点的防治措施 就目前的电气化铁路接触网弓网结构和实际运行来看,几乎不 可能从根本上消除硬点,只能将其尽可能减少。接触网硬点的防治工 作应主要从以下几个方面入手: 1、改进和优化接触网结构和型式,是从源头上减少和控制接触 悬挂结构本身产生硬点的根本措施。 设计部门应对目前所采用的接触 网结构和型式进行分析,对接触网系统中硬点多发、易发部位采取针 对性措施。比如尽量避免导线坡度变化,合理选择接触网零部件,减 轻附加在接触导线质量,增加接触悬挂弹性均匀度, 改善接触悬挂 特性,最大限度减少接触网结构本身产生的硬点。 2、 严格按照维修计划安排定期进行解体检查, 及时消除隐患确 保连接状态良好。 3、提高施工检修质量,从施工环节减少接触网硬点。初次施工

质量不达标,以后经过许多次整治也很难让设备质量有明显的提高。 施工检修过程中应严格按照检修工艺及相关标准进行。 对负荷过于集 中的点应预留 10~20mm 的负弛度。定期安排业务素质高的技术骨 干进行检查。 4、提高线路的质量,加强与工务部门联系,减少线路原因对弓 网间接触压力的影响。 5、提高接触导线质量, 通过对导线的张力、截面积、线密度、 合金化、导电率等技术参数的综合考虑,合理选择能够提高接触悬挂 稳定性、张力和减小接触悬挂重量的接触导线。并通过减轻接触线上 的集中重量,如广泛采用塑料、玻璃钢或轻型铝镁合金代替铜、钢及 铸铁等零件;如定位器、定位管、定位线夹、吊弦线夹、分段绝缘器 等方法遏制接触网硬点的产生。 6、利用科技手段,加大科技投入,发现异常立即打开检修整 治。 7、对现有的接触网硬点的进行处理: (1)对于几个跨距形成的波形硬点,则测量该区段定位点、跨 中的导高找出波峰,采取定位点调整导高 (波形硬点调整后,通过测 量吊弦间高度差进行吊弦的调整),消除硬点。

(2)如果是中心锚结绳松弛形成的硬点,首先检查并处理补偿 装臵是否有坠砣卡滞现象;然后测量接触线中锚导高,调整中锚线夹 使其高于定位点 0~5mm,并且调整中锚两侧吊弦。调整更换吊弦 后,保证中锚两端中锚绳松弛度一致。 (3)加强巡视、取流检查工作,严格执行有关检修实施细则, 提高巡检质量,是提前发现接触线硬点并处理的可行方法。其中因接 触网维修工作而产生的接触悬挂中的某些质量集中点, 通过改变原吊 弦布臵位臵或适当采用增加吊弦的方法, 可以改善接触网整体弹性性 能,消除接触网硬点;对于某些跨距接触线坡度过大,或是连续多个 跨距坡度呈波浪形变化,通过加强检修人员工作责任心,改进巡检过 程中导高测量方法,有效控制不符合标准的接触线坡度的产生,可以 避免巡检过程中接触线硬点的产生。 六、小结 接触网硬点在接触网设计、施工和运营中是一个多发性问题,是 接触网系统的一大顽症。随着我国高速电气化铁路快速发展,对弓网 关系适配性的要求将不断提高, 如何更好的消除接触线硬点带来的 不利影响, 确保电力机车在高速运行情况下弓网配合工况良好、受 流稳定,是接触网设计、施工、运营单位要面对的重要问题。要求我

们在借鉴国外先进技术同时,不断总结经验,摸索规律,以期在消除 接触线硬点、改善弓网受流的工作上取得更多更大突破。才能逐步提 高接触网的运行管理水平,适应新形式下铁路发展的要求。 最后,祝愿各位老师、同学身体健康,万事如意!


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