中铁武汉电气化局集团有限公司广州分公司 广东省广州市 511400
摘要：铁道电气化接触网硬点是接触网系统常见的问题之一。减少硬点危害，保证弓网间正常接触和取流是电气化铁路可靠运行的重要保障。为了推动铁路电气化的快速发展，必须要高度重视铁路电气化接触网硬点问题，挖掘硬点形成的主要原因，同时提出相应的解决建议，尽可能防止因为接触网硬点造成铁道电气化机车运行受阻，同时保证电力机车能够实现高速运行，推动我国铁道交通运输业的繁荣进步。
关键词：电气化铁路；接触网；硬点；改进措施
0引言
随着铁路电气化的不断深入，对于铁道建设的关注度越来越高，铁路电气化接触网硬点问题开始受到行业内外众多人士的热烈讨论。当弓网处于理想状态时，接触压力是恒定的，受电弓会沿着接触线匀速前进，为电力机车提供稳定的电能。然而在现实生活中，理想状态是不存在的，受种种条件的限制，受电弓和接触线间的压力不是恒定的，随时都在变化。列车在高速滑行的过程中，受电弓和接触网之间会出现冲击、离线和硬点。其中，硬点是破坏机车稳定气流，影响电力机车弓网关系的最主要原因之一。硬点产生后，不仅会加快接触导线和受电弓滑板的耗损和撞击，还会造成硬点部位出现火花或拉弧现象，大大减少了弓网的使用寿命，另外还会影响弓网的良好受流，甚至出现弓网故障危及行车安全。因此，怎样减少硬点，保证受电弓与接触网正产运行，改善接触网的质量，一直是铁路工作者们思考的问题。
1铁路电气化接触网硬点的危害
硬点是指在列车行驶过程中因吊弦脱落、线夹偏斜、分相等，造成接触线局部弹性变差，使这些部位出现不正常抬高，甚至出现打弓，击碎受电弓滑板的现象，且列车速度越高硬点表现越明显，一般硬点经常出现在分段绝缘器、定位装置以及中心锚结等处设备安装不当处。发生硬点的这些部位常产生火花或拉弧，影响弓网良好受流和弓网寿命，情况比较严重的硬点还会危及行车安全。典型的接触网硬点如图1所示。
由气体放电原理可知，当受电弓沿接触线接触滑动时，两者电压相同。而当接触中断或是发生硬点等缺陷的瞬间，两者间电压迅速升高，从而发生电弧放电现象，更严重时还会产生火花。发生硬点时产生的电弧光如图2所示。
1.1损害接触网和受电弓
硬点对接触网、受电弓的伤害有两种情况，一是机械伤害，另一个是电弧伤害。机械伤害是指对受电弓、接触导线轻微的碰伤、刮伤等，有明显痕迹的称为打弓点。通常我们所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。我们经常遇到非金属性接地（如非金属杂物侵入、机车车顶绝缘子闪络或者绝缘老化时升弓等），而引起接触线承力索断线的事故、故障，究其原因实际是此时接地有较长时间的持续电弧，且此时的电流不至于使断路器跳闸而烧断接触线或承力索。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。
1.2造成受电弓离线
接触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。特别是原始硬点使机车受电弓严重离线，受电弓弹起后产生的二次接触冲击硬点，因其离线幅度小，时间短，电弧对接触线或受电弓的烧伤更为明显。离线三次发生时，会伴有火花或电弧产生，烧伤或者熔化受电弓滑板和导线接触表面，形成麻面，加速导线电化学腐蚀。从电气原理上讲，机车受电弓离线时空气的电阻是非线性的，使机车电流骤变，产生冲击电流和瞬时过高压、高次谐波，降低供电质量，对机车牵引电机、牵引变压器及供电系统构成危害。此外，接触硬点引发的异常放电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。
2铁路电气化接触网硬点产生的原因
因为运行的受电弓与接触网之间的相互作用相当复杂，且受电弓弹性系数、受电弓的质量等直接影响弓网之间的跟随性，而一旦跟随性变差，受电弓与接触网之间将会发生撞击，并以硬点形式体现出来。接触网产生硬点的原因很多，根据技术维修人员以往的维修处理经验，可主要归结为以下几点：
2.1施工工艺不规范
施工时，因放线张力不均或者踩踏接触线导致导线出现弯曲和扭面，从而出现硬点。临时吊线不统一，施工时，在架设完承力索和接触线之后，如不能及时安装吊弦和定位装置，就往往需要用临时线来固定。但受条件限制，临时吊线的规格不一，势必会造成施工的随意性，临时吊线的长度不均，承重情况也不尽相同，长度较短的临时吊线承受负荷过大，从而出现硬点。
2.2零部件安装不规范
在施工过程中，由于接触线的导高调整不当，造成坡度变化不符合规范；锚段关节处或者电分段或电分相处两转换柱之间导线交叉处没有在一条水平线上，等高部位接触线长度较短；定位点处导高与第一吊弦处导高没有处于一个水平线上；定位器坡度过小，造成限位间隙小从而出现硬点。在线岔、电连接、导线定位器、补强及分相、分段处电连接线夹等处，由于单位质量的突然增加，使得弓网间的接触压力突变，形成硬点。
2.3线路质量不过关
受轨道线路不平和运行时车体晃动等的影响，铁路接触网容易出现接触力突变，产生严重后果，如影响道床的弹动系数和震动周期，还会造成道床和轨道危害。此外，在施工时，因施工不当，如违规作业，在没有与相关管理单位取得联系并得到允许的前提下，擅自进行拔道，都会出现硬点。因此，铁路接触网的线路质量对接触硬点的影响是很大的，必须谨慎对待。
2.4非接触网原因产生的硬点
非接触网原因产生的硬点：如线路三角坑,受电弓振动、摆动等引起的接触力突变点,称为接触硬点；这种情况下常见的有机车受电弓产生的硬点、线路产生的硬点（例如线路的变坡点）、工务线路产生的硬点，从引发机理上可分为固点硬点、弹性硬点和速度硬点。
3接触网硬点控制措施
目前，受技术水平和接触网本身结构的限制，铁路运行的状态下，要彻底消除接触网硬点很难做到，只能减少。本文根据电气化铁路接触网的硬点产生原因，提出了几点治理措施：
3.1 做好接触网设计
现今世界上有两类先进的结构，一是采用弹性很小的硬网型电气化铁路，如广州地铁（广州地铁的1号线软网是双120铜银合金导线+双120铜承力索结构，2~10号线全部采用无承力索、无张力的汇流排固定的硬网结构）；二是弹性更好的软网型电气化铁路，如现在流行的欧盟、日本的高速电气化铁路。
从设计选型来说，什么样的弓与什么结构的网搭档、配合是当前试验、统计、的关键和难点，我国起步晚，资料很少，多数是采用国外的技术。从接触网线索材料的角度来看，当今较先进的铜银合金线、青铜线、镁铜线的性能比硬铜线更好。至于选那种主要是受电弓的配合，在不同的受电弓、运行速度、环境下选取配合较好的导线和受电弓。毫无疑问，当导线选定以后，承力索应选用与接触导线选用相同的材质！这样承力索与接触导线在温度变化时同步伸缩，对接触网的性能、减少硬点都有很大好处。无疑铜材质导线比钢铝线耐高温性能、耐磨性能、导电性能、与受电弓容易配合等众多优点，被国内外反复证明并广泛采用，特别是在高速情况下其优势更加明显。
3.2接触线中心锚结及电连接线安装
针对接触线中心锚结进行安装处理的过程中，应保证其悬挂高度高于接触线20毫米至30毫米，通过这种方式来促进硬点的有效减小。此外，必须要保证中心锚结在线夹上安装标准和规范，防止出现碰弓现象，通过这种做法减小硬点发生率。电连接线开展安装的过程中，应保证线夹处于端正状态，杜绝存在偏斜问题，此外，线夹的安装位置必须要高于设计值20毫米至30毫米，利用这些方法来防止硬点。一定要综合分析温度发生的具体变化及其对接触线以及承力索实际伸缩的影响程度，对电连线进行合理预留，避免因线夹不端正引发硬点。
3.3科学选择吊弦点安装及线岔
在针对吊弦点位置进行安装时，在钢轨中找到其具体的设计安装点，同时进行明确标记，之后对具体位置进行进一步精确处理。在此过程中，应保证吊弦点相互间的高度不要出现偏差，确保接触线能够处于相同水平线，并防止吊弦线夹发生偏斜，以免形成硬点。科学选用线岔，在某铁路线建设过程中，夹持式线岔应用较广泛。该类线岔因为在相同平面内会出现正线以及侧线的相互交叉，处于岔心位置的两条导线处于不一样的水平线，很容易引发硬点形成。为了解决以上问题，一定要选择无交叉线岔来使用，促使岔心位置的两条导线能够位于相同平面内，同时保证导线在通过岔心过程中侧线下锚，通过这种方式减少硬点问题。
3.4针对关键故障部位加强检测
针对检测车检测结果表明其硬点数值偏大或者数值出现突变现象以及数据严重叠加等位置，必须要加强相关检测工作，此外，一跨内导线的具体高度相差多于150毫米的位置也属于关键检测位置。我们必须要综合分析检测车检测所得的硬点数据，在相应范围内，借助接触网激光针对检测车对硬点的具体公里标志进行科学检测，之后开展相关查找工作，特别是要对一跨内的不同定位点以及吊弦点实施彻底检测，并加强对线夹以及其他载荷相对较集中的位置的检测工作，有效预防硬点。
总结
电气化铁路近年来发展迅速，对电气化铁路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。优化电气化铁路接触网设计、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，为机车提供良好的运行环境。
参考文献
[1]付波.铁道电气化接触网硬点原因和改进方法探究[J].中国高新技术企业,2016,(30):26-27.
[2]贾旭.浅析铁道电气化接触网硬点的原因及改进方法[J].信息通信,2016,(02):286-287.
[3]刘全胜.有关铁道电气化接触网产生硬点的原因分析与改进对策[J].西铁科技,2012,(04):42-43
论文作者:李翔
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/7
标签：导线论文; 离线论文; 电气化铁路论文; 机车论文; 电弧论文; 铁路论文; 原因论文; 《基层建设》2016年第33期论文;