关键词：电气化铁路；牵引供电设备；接触网；避雷器
引言：随电气化铁路的出现及列车速度的提升，机车的弓网关系受到铁路行业足够的重视，然而接触网硬点问题始终对铁路弓网的受流质量有不良影响，会导致接触网和受电弓的机械性损坏，甚至会导致弓网故障，加快受电弓和导线的局部性磨损，减少使用寿命，威胁铁路运输的安全。事实上，接触网是电气化铁路的主要构成部分，提高铁路机车行驶速度的关键在于构建良好的弓网环境，而了解并解决接触网硬点问题是构建良好弓网环境的主要方式。对此，本文就硬点的产生、原因及危害进行深入探讨，并提出应对接触网硬点问题的防治措施。
一、接触网硬点的产生
1.1接触网硬点的形成
在铁路机车行驶过程中，受电弓和导线接触面存在相互摩擦，为了确保取流的正常性，弓网之间存在一定的相对压力，某种因素的变化会导致机车相对位置、行驶速度发生变化，导致弓网关系出现突然性的变动，在这种变动达到一定程度时，就会形成所谓的接触网硬点。事实上，接触网硬点是非常态的物流现象，会破坏弓网之间的相互接触和受流情况，导致受电弓和导线的非常态磨损，会在接触部位产生拉弧或火花，进而损坏受电弓和接触导线。另外，接触网硬点的形成会破坏牵引电机的取流，尤其是在拉弧暂态情况下会损坏牵引电机，从而降低电机的牵引质量。总而言之，接触网硬点是电气化铁路发展的主要问题之一，这是由于接触网接触面压力不均匀产生的，具有一定的相对性，并且随着机车行驶速度的提升，其影响也越显著。因此，接触网硬点是判断电气化铁路弓网关系的重要参数之一。
1.2接触网硬点的产生原因
(1)在施工现场，接触线的架设采取的是小张力放线法。然而由于张力标准理论的不完善，弓网的稳定性较差，某种程度破坏了接触线架设张力的均匀性，尤其是在发动或停车的情况下，松线、紧线的压力下会导致接触网导线弯曲、变形，形成硬点;
(2)在接触线和承力索架设完成之后，受某些因素的影响很难及时安装定位器和吊弦设备，通常采取临时吊线来固定接触线和承力索，然而针对该临时吊线的规格、安装尚未统一，会造成临时吊线长短不一，从而由于受力不均而形成硬点;
(3)在接触导线架设还未延展到位的情况下，就已安装定位和吊弦设备，会导致接触导线在后期延展时，在定位和吊弦装置夹角处形成硬点;
(4)在接触网架设的施工现场，会发生一些用力拽拉导线或踩踏的不良行为，导致接触导线损坏，发生弯曲、变形等问题，形成接触网硬点;
(5)线路原因是接触面压力突变的重要原因。在铁路机车加快行驶速度时，线路质量对接触网相互之间的压力有很大程度的影响，比如道床弹性系数、振动周期等。另外，在施工单位未和运营管理部门协商统一，而私自起道或拨道，会造成导线延展过度等问题，从而形成接触网硬点;
(6)受接触导线工艺和材质差异性的影响，较硬材质的导线会产生不均匀的弯曲或变形问题。就接触导线损耗情况而言，损耗程度各不相同，弯曲弧形呈现上下形，相距100～200mm，会形成连续性的接触硬点或火花;
(7)接触网中零部件问题而形成的接触点硬点。在吊弦和定位设备、导线夹角处、分相等零件部位，由于重量的激增，弓网接触压力发生突发性变化，从而形成硬点。除此之外，因施工的不确定性，导致导线弯曲变形、定位设备不到位等，相关零部件没有规范安装，导致接触网产生突变，形成硬点。
二、国内电气化铁路现有防雷主要措施国内现有一般电气化铁路供电系统防雷措施有以下几种。
2.1沿线架设避雷线、避雷器和避雷针沿线架设避雷线、避雷器和避雷针，以防雷直击设备。避雷线的使用比较广泛，且可以利用原有的保护线或架空地线提高防雷效果。因为当雷击中金属物体时，会使金属导体的温度急剧上升，甚至熔断。根据导体的材料及其允许的温度，即可求出在所需通过的雷电流下导体应具有的最小截面为：
经试验和计算表明，金属熔化的面积与电流成正比，而熔化的深度与电流的持续时间成正比，由于雷电流作用的时间很短，一般不会使直径大于16mm的钢筋熔断。同时，现有线路普遍使用的保护线及架空地线均为70mm2的钢芯铝绞线，钢芯截面积均大于16mm2，完全可以做避雷线使用，且节省了成本。
2.2降低杆塔的接地电阻部分杆塔安装线路避雷器，以提高线路耐雷水平，减少雷击杆塔或避雷线后引起的绝缘闪络。
2.3采取自动重合闸措施采取自动重合闸措施，可以保证雷击闪络后通过自动重合闸装置自动合闸，恢复供电。
2.4在接触网上安装避雷器在接触网上安装避雷器，当出现雷电过电压时，避雷器动作，雷电流通过避雷器后沿支柱、支柱接地体泄入大地，从而避免了支柱上其他绝缘部件沿着表面闪络。
三、国外电气化铁路现有防雷主要措施
3.1德国铁路防雷现状经实际测量德国铁路表明，欧洲中部地区每100km接触网在1年的时间内可能遭受1次雷电冲击。雷电对接触网的直接冲击会导致雷电冲击过电压。设计者在设计中考虑采用过电压保护装置限制雷电过电压，一般应用避雷器。同时，他们认为避雷器只能对过电压进行有限的保护，一般只用于有频繁雷电存在的地段，而在其他区段，无论是从经济方面考虑，还是从防护效益方面考虑，一般不设置避雷装置。
3.2日本铁路防雷现状日本由于其特殊的地理条件和气象条件，在电气化铁道接触网设计中，根据雷击频度及线路重要程度，将国土的防雷等级划分为A，B，C区域并规定了相应的防雷措施：A级区的雷害严重且线路重要，需要在进行全面防雷保护全线接触网架设架空避雷线的同时，在牵引变电所出口、接触网隔离开关位置、电缆接头或连接处、架空点终端设置避雷器；B级区雷害比较严重且线路重要，对部分特别重要的场所沿接触网架设架空避雷线，同时在牵引变电所出口、接触网隔离开关位置、电缆接头或连接处、架空地线终端设置避雷器；对于C级区，一般在牵引变电所出口、接触网隔离开关位置、电缆接头或连接处设置避雷器。
结语：在我国电气化铁路的飞速发展过程中，对弓网关系的要求不断提高，但由于接触网硬点的产生导致其性能下降。接触网硬点的产生是铁路接触网在设计、施工以及运营中难以解决的问题之一，如何更好地消除其带来的不良影响，使电力机车在高速运行的情况下弓网配合良好、稳定受流，是未来设计施工管理单位需要长期研究的问题。我们在学习国外先进技术的同时还需要结合实际情况、总结工作经验、探索规律，这样才能在解决硬点方面取得更大的突破，提高接触网的运行管理水平，促进电气化铁路的发展。
参考文献：
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[4]马云双.新一代动车组电磁兼容关键技术研究[D].北京交通大学,2013.
论文作者:谷兆岩1, 冯文奇2
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第11期
论文发表时间:2017/12/1
标签：电气化铁路论文; 导线论文; 避雷器论文; 防雷论文; 避雷线论文; 过电压论文; 雷电论文; 《建筑科技》2017年第11期论文;