接触网硬点的初步探讨及研究

接触网硬点的初步探讨及研究 摘 要随着主要干线列车速度的提高,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。接触硬点是接触网系统的一大顽症，特别是在高速度的条件下（160公里以上）怎么理解硬点并消除硬点的危害，很值得我们去分析研究。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幸运行的前提。本论文共包括四章内容，首先主要介绍了接触网硬点的危害；紧接着是介绍接触网硬点产生原因分析；最后着重讲了减少接触网硬点产生的建议。关键词 接触网 硬点 AbstractWith the improvement of main trunk line train speed, railway bow network relationship is more and more attention, and catenary hard point has been the influence of railway traction power supply quality of bow net by flow of persistent ailment. Hard point is likely to cause mechanical damage of pantograph and contact line and arc burns, serious when may induce bow net fault. Hard contact point is a persistent ailment of catenary system, especially under the condition of high speed (160 km) how to understand the hard point and eliminate the harm of hard point, is worth us to study. Reduce the hard point, ensure the normal order of the bow net between contact and flow is electrified railway can be lucky the premise. This thesis includes four chapters, the first mainly introduces the harm of catenary hard point; Followed by the introduction of catenary hard point reason analysis; Finally focuses on reducing catenary hard point of advice.Keyword catenary hard spot 目 录 摘要引言第一章 接触网硬点的危害1.1 接触网硬点的危害1.2 接触硬点的机械危害1.3 接触硬点的电气危害1.4 接触硬点对周围的环境危害第二章 接触网硬点产生原因分析2.1 导线不平直产生的凸凹点2.2 接触网悬挂结构零部件、设备产生的硬点2.3 非接触网原因产生的硬点第三章 减少接触网硬点产生的建议3.1 接触网设计3.2 从施工环节减少接触网硬点3.3 加强日常管理第四章 结论 致谢 参考文献引言随着我国铁路第六次大面积提速调图成功实施和对高速电气化铁路的研究逐步加深，弓网关系也同轮轨关系一样，成为列车高速运行另一制约因素，日益引起人们的重视。在高速铁路中，与列车速度直接相关的一个重要参数是受流质量。高速电气化接触网一受电弓系统的理想运行状态是弓网间可靠接触，为电力机车不间断地从接触网上获得电能提供保障。受电弓与接触线之间的可靠接触和相互作用，是保证电力机车良好受流的重要条件，即受电弓与接触线间要有一定的接触压力，当接触压力过大时，会增加受电弓和接触线的异常磨损，缩短其使用寿命；接触压力过小时，会使它们之间接触不良，使供电时断时续，甚至引起火花或电弧，以致烧损接触线。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题，接触网硬点是接触网系统的一大顽症，破坏弓网间正常的接触和取流，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。接触硬点是接触网系统的一大顽症，特别是在高速度的条件下（160公里以上）怎么理解硬点并消除硬点的危害，很值得我们去分析研究。据此对接触线硬点的产生原因、分类、危害及处理提出一点看法以及建议。第一章 接触网硬点的危害接触网硬点的概述所谓接触网硬点，就是由于接触悬挂或接触线上的某些部分，如在跨距两端的定位点处弹性变差或有附加重量时，电力机车在运行中，在机车受电弓高速运行通过的情况下，这些部分都会出现不正常的升高（或降低），甚至出现撞弓、碰弓现象，形成这种现象的本征状态即为硬点。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。接触线硬点的发生，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。接触网硬点危害主要有以下方面：1.1 接触硬点的机械危害机械伤害是指对受电弓、接触导线轻微的碰伤，刮伤等（有明显痕迹的就称之为打弓点了）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。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。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 接触硬点的电气危害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。硬点导致受电弓和接触网接触不良，在瞬间发生接触导线和受电弓机械脱开，我们称这种现象为“离线”。离线发生时，会伴有火花或电弧产生，从局部讲高温的电弧严重时可能烧伤接触线或受电弓，使接触线或受电弓的接触面出现大量的点蚀，形成麻面，加速导线电化腐蚀。造成接触线截面积不够，恶化接触线或受电弓的电能传输，长期运行，甚至于造成断线事故；除了对接触导线的点蚀、汽化以外，就是对导线的高温退火，例如现在广泛应用的铜导线，不是简单的电解铜，是电解铜经过反复的压轧、拉伸，最后挤压而成的，轧制、拉伸、挤压过程是金属的内部应力发生了变化，使软铜线变成了硬铜线，提高了机械强度（主要是抗拉强度和硬度）。拉弧产生的局部高温（最核心处有几万度），一方面使接触导线、受电弓点蚀和汽化，而恶化弓网取流关系，同时点蚀、汽化也减少触导线、受电弓的强度和使用寿命；另一方面拉弧产生的高温能使接触导线内部应力变化，造成接触导线局部退火！使其机械强度大幅下降，而容易被导线张力拉断。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），而引起接触导线（有时是承力索）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（此时的电流不至于断路器跳闸）而烧断接触导线。列车高速行驶时电弧在每处的停留时间很短，热量迅速的被风带走，接触导线升温并不太大；低速-特别是静止时，电弧因为位置相对固定，强大的高温很容易烧伤接触导线而断线（实际上是高温导线升温-退火导线软化拉断）。为什么金属性接地不容易断线呢？供电段的同志都有这样的经验：“带电误挂地线（金属性接地）会引起断路器跳闸，一般是不会引起接触网断线的”，这是因为金属性接地时的大电流会引起断路器迅速跳闸，短时的高温不容易烧断接触导线（这就是铜比铝材质的好处之相对耐高温），容易烧断吊弦拉弧是很难消除的，短时的接触不良、离线都会产生电弧，实际上电弧是空气被击穿时的现象，电流通过击穿空气得以连通，当然击穿空气要损失一部分电能、损失一部分电压，但通过电弧让电流得以连通，却是电弧的功劳。从电气原理上讲，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，影响机车牵引电机、牵引变压器及供电系统的电能质量。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、三次接触冲击硬点，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。1.3 接触硬点对周围的环境危害接触硬点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。第二章 接触网硬点产生原因分析2.1 导线不平直产生的凸凹点（1）施工或检修过程产生的硬点 施工或检修时，因各种原因（如无张力放线、使用夹线工具不当、导线张力不足引起驰度过大、人员上、下导线、重物挂在导线上等等）造成的接触线弯曲变形，特别是上下弯造成离线及离线后的冲击硬点。采用无张力放线或不稳定的小张力放线，造成接触导线在展放的过程中，导线时松时紧击打钢轨和轨枕，损伤接触导线接触面平顺度；在导线展放过程中使用“s”钩悬吊导线由于无张力或张力波动大造成导线顺线路方向前后窜动，导致“s”钩损伤导线接触线面。 在完成承力索及接触线架设后，由于种种原因，都不能及时安装吊弦及定位装置，承力素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。 .在架设后的接触导线初伸长（蠕变）还没有拉伸到位的情况下便安装吊弦和定位装置，在后期导线初伸长（蠕变）拉伸到位后，会在吊弦和定位线夹安装处产生硬点。而此时原先安装的另弦和定位装置会顺着拉伸方向歪斜使安装工艺不达标，造成二次安装或反复调整。在施工过程中线路管理单位对线路起、拨道，造成线路迟迟不能锁定造成接触网反复调整，损伤导线。 吊弦、腕臂的预配制作精度不够、安装存在误差，造成二次安装调整，损伤导线。根据国外经验，凡接触线上安装的线夹均应一次安装到位，二次安装将会引起硬点。在京沪铁路电气化改造过程中，施工作业队采用测杆测量承力索、导线高度，且在测量过程中，测量人员变动大，对测量要点掌握不清，记录不规范，导致测量出数据误差较大，再加上吊弦预配、加工、制作环节出现的误差，制作出的吊弦偏差较大，吊弦安装后，造成接触导线高度大面积偏高，不得不进行二次安装调整或对吊弦进行更换，浪费了大量的人力和时间。再加上施工过程中由于缺少对200kmh接触网检测设备和手段，虽然施工单位进行了吊弦调整更换，但其对吊弦调整标准相对200kmh区段对接触网的技术要求存在一定的差距。因施工精度不够、标准不高造成了前几次接触网在检测中被检测到存在较多接触网硬点通过现场对硬点查找、复核、处理中也可以印证这一点。 由于工期紧迫为抢工期出现踩踏和用力拉、拽导线等不规范作业和野蛮施工现象，造成接触导线线面不平直，形成硬弯或扭面（2）导线坡度变化接触网在线路与桥隧、站场与区间、联接处及锚段关节处等，如果在检调中处理不好就很容易存在导线坡度及坡度变化，在导线坡度较大或导线坡度转换点，就会造成较大冲击硬点。2.2 接触网悬挂结构零部件、设备产生的硬点（1）集中负荷。如在分相、分段、导线接头处、电连接线夹处、补强处、导线定位、线岔、中心锚结等，由于重量的突然增加，受电弓的接触力突变；引起弓网间的接触力突变形成硬点。 （2）接触线上的零部件安装不规范，撞击受电弓。如电联接线失偏斜、吊弦线失偏斜、接头线夹偏斜、定位器坡度过大过小造成线夹偏斜打弓或定位器对导线有集中压力（坡度过大时对导线是负压力）等等，以及导线线面不正时，当受电弓通过时，在导线抬升，线夹偏斜产生硬点或打伤、打坏受电弓。 （3）接触网在线路与低净空桥、站场与区间联接处及锚段关节处等许多地方存在导线坡度及坡度变化，在导线坡度较大或导线坡度转换点，产生较大冲击硬点。2.3 非接触网原因产生的硬点 其它原因也能引起的接触力的突变点，称为接触硬点，如线路三角坑、受电弓振动、摆动等等，常见的有以下几种情况：（1）机车受电弓产生的硬点在机车的运行取流过程中，运行的受电弓与架空式的接触网之间进行的相互作用、相互匹配非常复杂，影响受流质量的主要参数有静态接触压力、动态接触压力、摩擦力、受电弓振动频率、接触网振动频率、机车运行速度、接触网传播速度等等。影响接触硬点的因素也很多，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等能影响到接触硬点。受电弓归算到接触导线上的质量是计量硬点的关键数值，受电弓弓头（包括滑板）质量是受电弓归算到接触导线上质量的主要组成部分，从弓网接触（冲击）关系我们知道，受电弓弓头质量越小，受电弓对接触网的冲击力就越小。无疑受电弓的弹性越好对减小硬点就会越好。与机车有关的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、周期等等。 （2）接触导线材质产生的硬点接触线内部材料金相组织应做到颗粒细小、分布均匀，使得接触线的刚度均匀，同时要具有良好的平顺性。如果接触线内部存在孔洞、颗粒差异大、分布不约或存在异质等，接触线在加上工作张力后，就会造成刚度不均，容易受到冲击，使弓网间接触压力突变，产生硬点。接触导线质量不良，在施工过程中也易产生硬点。 （3）线路产生的硬点线路也是引起的接触力的突变原因之一，例如线路的变坡点，特别是正坡直接变成负坡的变坡点，反映在弓网关系上就相当于一个导线变坡点，如果此处正好是接触导线的变坡点那就可能出现很强烈的硬点。除此以外，特别是在列车提速以后，线路道床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、及各种病害等，对接触网运行影响很大。例如，现在经常出现的一个就是检测车测出某支柱处拉出值过大（例如550MM）、硬点超标，而接触网工区测量拉出值并不大（只有370MM）、接触网上也没有什么缺陷会产生硬点？经长期分析发现，这种情况的一般是发生在桥头处、隧道口处、路堑和路堤连接处、钢轨接头处的处、道床翻浆处、三角坑处等。其原因是在这些地方线路路基弹性系数变化大、钢轨的接头不齐、线路病害等引起了机车左右摆动（也引起受电弓摆动）、上下震动，由此引起接触网与受电弓之间的位置突变造成的。下面以一处具体的钢轨接头为例，研究机车以160公里速度通过它时对接触网产生的硬点：经测量知道此轨缝宽10MM，轨头被车轮压塌1MM，由此可知机车通过轨缝的时间为0.000225秒，在此时间内受电弓的弓头进行了下降、上升两个动作，如果不考虑机车弹簧的减振和受电弓的减振阻尼器,则受电弓的弓头下降的平均加速度为:A=2*1MM/(0.00025/2秒)2=8*19753086.4197MM/秒2= 158024696 MM/秒2取整：158025.M/S2同理上升时的平均加速度：158025.M/S2（方向与下降时的相反）车体下降的高度只用了“轨头被车轮压塌1MM”的“1MM”来进行计算，理论上讲，数值要比这个还要大些。初看上去这个数字惊人，这个冲击力对接触网、对机车、对车辆有很大的破坏性，其实因它作用时间很短，对机车、车辆、钢轨破坏有限，加之机车、车辆走行部弹簧的减振功能是很强大的,能有效保障机车、车辆的运行安全，受电弓上在弓架与弓头也有弹簧阻尼装置，对受电弓来说这两重的减振确实能减去很多由此而引起的冲击加速度，但从各种资料、计算上可知轨缝（特别是状态不良时）对接触网能产生很大的冲击加速度（数量级约为30G左右），如果此处的钢轨轨缝不齐,错位几个毫米，则机车在此处除了上下的冲击外，还有左右的大幅摆动，机车的幅摆动同样会造成受电弓很大的左右方向的摆动，摆动量是机车走行部的4倍左右，由此产生的冲击力也是很可观的。同理可知：道岔辙岔心处的有害空间、钢轨的局部塌陷对接触网都会产生很大的冲击力，所以在高速铁路上采用无缝钢轨、研制和采用强度和韧性更好的轨缝绝缘间隔片和可转动辙岔心的提速道岔技术是非常有必要的。隧道口处的问题比较复杂，影响接触网参数、硬点的除了有隧道内、外的线路路基弹性变化以外，此处还是个特殊的风洞区，高速运行的列车会受到很大的瞬时风压，其方向、大小与很多因素（如列车运行速度、隧道口的地形、风向、风速、复线隧道的对面会车）有关，这个风压对机车的运行影响不大，但对受电弓、接触网来说就非同小可。这些瞬时风压经常造成接触网、受电弓的瞬时摆动，引起参数突变，硬点突出。此外，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许范围导致接触导线高度和拉出值超标形成硬点或打弓。上海局管内京沪电气化铁路接触网硬点具有以下特点：一是接触网硬点在接触网缺陷中占有较高的比例。二是接触网硬点大多集中在160kmh以上提速区段。三是接触网悬挂结构本身产生一定数量硬点且硬点值较大，位置多出现在分段绝缘器、导线定位、线岔、关节等导线集中负荷较大和导线坡度变化较大的地方。四是接触网施工质量对接触网硬点的产生有直接的影响，前几次检测到的接触网硬点数量较多大部分是由于质量不达标造成的缺陷，其中因接触网施工精度问题（如吊弦高差大等）引起硬点相对较为多见。五是从现场对检测数据复校来看线路原因和其他原因产生硬点在检测硬点中占有一定比例。（4） 硬点的检测与介定 现今的检测数据是通过接触网检测车上计算机分析出来的，硬点通过在检测受电弓上安装加速度传感器来检测。它的数据链是:受电弓受到物理振动-冲击传感器-光信号-光缆-电信号-计算机数据分析, 冲击传感器可接收和发送水平、上下两个方向的数据。但是，轨道线路的欠缺，如三角坑、不平顺等，同样会引起机车包括受电弓在内的附加振动。在速度较高时（160km/h），这类振动产生的激扰对弓网系统是不可忽视的。因此，为了准确找出接触悬挂的异常点，必须找出因线路轨道欠缺造成的凸、凹峰值。所以，还需在机车顶部或受电弓基座上安装一个加速度传感器，如果该处的加速度传感器值过大，则说明是线路轨道有欠缺，这时，即使接触压力出现异常峰值，也可以判定是由于轨道线路引起的接触压力的异常变化。如果该处加速度传感器的数值很平顺，无异常现象，那么，就可以断定，在出现异常峰值的地方就是接触悬挂要维修的隐患点根据以上思路，首先算出接触压力的平均值、标准偏差值、最小值和最大值，再判断这个接触压力是否处于最大值和最小值之间，如果是，则进一步判断这个接触压力是否大于1.8倍的平均值，如果没有大于，则可断定接触悬挂状态正常，受流良好；如果大于1.8倍平均值，则与接触压力处于最大值和最小值范围之外的情况一样，表明接触压力不正常，这时需要进一步判断这个接触压力的不正常是由轨道线路欠缺引起的还是由接触悬挂引起的。判断时，绘制加速度计的输出值曲线，判断该点接触压力所处的位置上的加速度值是否出现异常尖峰，如果没有出现，则表明此点轨道线路没有缺陷，那么接触压力过大就是由于接触悬挂引起的，此段线路受流性能不好；如果出现了异常尖峰，则表明此点轨道线路有欠缺，这时再用此点的接触压力值减去由轨道线路导致的惯性力值，如果得到的值还大于1.8倍平均值，则接触悬挂不正常，受流性能不好；如果没有大于，则接触悬挂正常，受流性能良好。目前在对硬点检测、控制过程中存在的问题。一个是检测计量单位不统一，没有具体的控制数值范围。目前各个部门的接触网检测车标准不统一，各车的冲击传感器的灵敏度、各车检测系统的数据处理方式、检测结果均不相同，也没有统一的计量标准，而且个别检测车只有上下方向的传感器，传感器的灵敏度也相差很大，校验、统一各接触网检测车进行是很有必要的。国内在弓网压力检测方面的研究较少，已有的检测方法主要是在受电弓滑板两端安装压力传感器，测得抬升力，便认为它是弓网接触力。这种方法忽略了惯性力的影响，在低速运行状态下还是可行的。但是，随着列车运行速度的提高，在速度大于120km/h时，机车-轨道耦合振动对弓网动态相互作用关系的影响加剧，在受电弓垂直方向上产生较大的加速度，惯性力对弓网接触力的影响已经不能忽视。为了测量惯性力，多数研究是在弓体中央加装一个加速度计。日本还开发了在弓体部位安装多个加速度计的方法，以在弹性振动作用显著的高频率区域提高惯性力的测量精度。而德国则采用了把4个加速度计分别跟压力传感器附在一起安装在弓体与支架间的方法，大大提高了在高速铁路运行下的压力检测精度。我国“六大干线”铁路运行速度还在200km/h以下，远不及日本的新干线铁路和德国高速铁路的运行速度，因此，为了适应我国较高速度铁路检测的需要，又能提高测量准确度，通过测量静态抬升力及与速度有关的惯性力Fdyn来得到弓网间的接触压力，于是有：Fc=F0Fdyn=F0ma为了保证良好受流，要求经常查找接触压力检测曲线的异常点，如出现过大的峰值，或出现极限谷值，或者不均匀程度特别明显，这些地方一定是隐患点或者不良状态点。硬点就是根据此原理检测出来的。硬点对受电弓的作用过程，从机械上来说是冲击力很大（约104牛顿数量级），但时间很短（约为10-5秒数量级）的一个过程，因可以近似看作一次弹性碰撞过程。现行的用冲击加速度G来考核硬点，数值很大，特别是与重力加速度比较，显得很突出，而对受电弓质量考核不到。用冲量来计算、考核硬点较妥。冲量P=m*a*t,它比冲击加速度多了质量m和冲击时间t，这个质量m是受电弓归算到接触导线时的质量，从此处我们还可经发现现在检测车的不合理的地方，它在受电弓头部加了个冲击传感器，单冲击传感器的质量就有1KG以上，归算到导线上也有相当的质量（不同的冲击传感器质量不同），这样测量出的数值比实际运行的数值是有误差的。采用了冲量以后，加入了对受电弓归算到接触导线上的质量和冲击时间的考核。是其数值更加客观，更能反映冲击的真实状态。另一个是对硬点的介定，然后给出一个硬点的允许值。介定要建立一套完整的弓网模拟试验系统来完成，而且在实际电流（170安330安）环境下进行。电压可以不用那么高，用1500伏特就可以了，通过试验还可以找出最好的弓网配合。 第三章 减少接触网硬点产生的建议从理论上讲,几乎不可能从根本上消灭硬点，但可将其减小到允许范围内。3.1 接触网设计 3.1.1 接触网设计概述接触网的设计是接触网设计的重要环节和重要组成部分，是施工工程的重要依据。接触网设计包括下述内容：确定接触悬挂类型；支柱的位置、类型及数量；锚段的划分及走向；拉出值的大小及方向；支柱的侧面眼界；支持装置类型及安装图号；地质条件、基础及横卧板的设置情况；道岔群区的放大图；桥隧内的设置及布置；回流线、吸回线、正馈线及其他附加导线的设置及架设状态；接触线高度；供电与分段的情况；吸流变压器(或自耦变压器)、隔离开关及避雷器等设备安装图及所在位置；接地及防护；特殊设计及工程数量统计。接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础组成，如图1所示。图1接触网结构图3.1.2 定位装置定位装置作用定位装置是支持结构中的主要组成部分，它是在定位点处对接触线实现相对于线路中心进行横向定位的装置。也就是说，定位装置的作用就是根据技术要求，把接触线进行横向定位。在直线区段，相对于线路中心把接触线拉成之字形状，在曲线区段，相对于受电弓中心行迹则拉成切线或割线。3.1.3 定位装置的形式(1) 正定位在直线区段或曲线半径R12004000m区段，就采用这种定位方式。该定位装置由直管定位器和定位管组成。定位器的一端利用定位线夹固定接触线；另一端通过定位环与定位管衔接，定位管又通过定位环固定在腕臂上3。(2) 反定位反定位一般用于曲线内侧支柱或直线区段之字值方向与支柱位置相反的地方。定位器附挂在较长的主定位管上，呈水平工作状态。主定位管受压力较大，为了使定位管保持水平，一般用两条斜拉线将定位管吊住，固定在承力索上。定位器通过长支持器与主定位管连接。(3) 软定位这种定位装置只能承受拉力，而不能承受压力，因而它用于曲线半径小于1000m的区段。定位管及定位器的规格如表1和表2所示。表1 普通定位管型号规格表型号适用范围（mm）（mm）重量（kg）JL6（）85 -700正反定位21.257001.12JL6（）85 -960正反定位21.259601.52JL6（）85 -1350正反定位21.2513502.02JL6（）85 -960正反定位26.759601.81JL6（）85 -1150正反定位26.7511502.21表2定位器型号规格表定位器型号焊接套筒形式套管外径（mm）安装倾斜度总长（mm）单件重量（kg）使用范围-960有环21.251：109701.51直线或R1000m曲线定位A-960无环26.751：109701.88曲线内侧反定位R1000m定位B-1150无环26.751：611452.20软横跨定位为了适应高速电气化铁路的要求，定位器的重量要轻，一般采用铝合金材料，在定位点处不产生硬点。3.1.4 接触网线索接触线接触线是接触网中直接与受电弓滑板摩擦取流的部分，电力机车从接触线上取的电能。接触线的材质，工艺及性能对接触网起着重要作用。接触线制成上部带沟槽的圆柱状，沟槽是为了便于安装接触线夹，同时又不影响受电弓取流。接触线底面与受电弓接触部分呈圆弧状。高速接触网要求受流性能好、稳定性能好、抗张性能好、导电性能好、电流强度大的接触线，因而要求具备下述主要技术性能：(1) 抗拉强度高为了提高接触线的波动速度，因此需相应提高接触线的张力，要求抗张强度在500N/mm2左右。在考虑选择高强度材料以提高其应力的同时，还要注意其线密度要低。(2) 电阻系数低高速接触网中电流强度较大，为此，必须要求接触线的电阻率要低，一般在工作温度20时，电阻率应在0.017680.0200范围内以适应流经大电流的需要。(3) 耐热性能好高速接触网一般都具有列车运行速度高、密度大、持续时间长的特点，因而，接触线内长时间流经大电流，在持续流过较大的载流量以后，自然引起导线发热，在温升达到一定程度时，导线的材质会软化，强度会降低，严重时，接触线会产生因温度影响形成的蠕动性伸长，从而破坏正常的受流。因此，选择的接触线材质应具有较好的耐热性能，一般要求软化点在300以上，以适应较高载流量。(4) 耐磨性能好接触线和受电弓是滑动接触的，接触压力大，速度高，要求接触线具有良好的耐磨性能，同时注意其抗腐蚀性能，尽量延长接触线的使用寿命。(5) 制造长度长为了保证高速电气化区段的良好受流，消除硬点及断线隐患，一般要求在一个锚段内不允许有接头，这就要求接触线的制造长度在18002000m，以适应锚段长度的需要。常见的接触线型号见表3。表3接触线规格表接触线型号标称面积（mm2）尺寸规格（mm）单位重量（kg/m）ABCD21516.519.68.45.70.92517316.713.28.055.70.744TCG-11011012.30.979TCG-858510.811.760.760AgCu12012012.912.99.756.851.082 图2夜间整治硬点 3.1.5接触线高度在接触网平面图表格栏内或者在图注内都标有接触线高度，或对接触线高度的附加说明。接触线高度是接触网设计的重要技术参数之一，它对于工程投资及投产后的运营效果都有重要影响。接触线高度有最高高度、最低高度。1、最高高度接触线最高高度是指在接触线最大负弛度时，接触线与两轨轨面连线的垂直距离。接触线最高高度为6500mm。2、最低高度接触线最低高度是指在最大正弛度时，接触线与两轨顶面连线间的垂直距离，它是由货物列车最大允许装载高度及接触网带电部分距最高装载货物的绝缘空气间隙等因素决定的。 我国机车车辆限界高度为4800 mm。3、接触线正常高度接触线正常高度是指在悬挂点处，接触线与两轨顶面连接间的垂直距离。设计中采用的接触线高度(悬挂点高度)为 （1）一般区间及中间站为58006000 mm；（2）编组站、区段站及配有调车组的中间站为6200 mm，特等站、大站为64006450mm。4、高速接触网的接触线高度高速接触网的接触线高度，综合国内外的运行经验，基于减小空气阻力及从动力学观点考虑，接触线高度偏低为好，一般不应高于5500 mm，取5300一5500 mm为宜。 5、结构高度结构高度是指在悬挂点处承力索和接触线间的铅垂距离。设计中所指的结构高度是指接触线无弛度时，在悬挂点处承力家至接触线的垂直距离，一般取1100mm。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，210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。从设计的参数选择来说，现在流行选用较小的拉出值，例如“曲线地段拉出值从400MM减为300MM，直线地段从过去的300MM减为200MM”，这个做法的好处是降低了接触网脱弓的可能性，减少了之字力接触网锚段中部的张力损失（因为减少了之字力），但它牺牲了受电弓弓头的有效作业区，加重了受电弓的局部磨耗，减少了受电弓滑板的使用寿命，从硬点的角度说，因局部磨耗加重容易产生弓碰网的硬点。当然，从运营成本上讲是否妥当，也很值得研究。3.1.6 机车升双弓短接区分绝缘器烧断接触线时间：1989年5月5日。地点：折返段3道。事故经过及设备损坏情况：当日18时05分，SS1-727号机车按照计划由3道出库，行至3道东端2021号支柱区分绝缘器处时，接触线突然被烧断。接触网工区出动抢修，做导线接头1个。中断供电1 h46 min(实际处理30 min，调度电话、自动电话中断1 h16 min)。原因及措施：(1)机车升双弓运行至区分绝缘器处，因区分绝缘西端有电，东端无电且接地，短路电流由机车前后弓导通，加之该折返段距变电所较近(约400 m)，近点永久性短路大电流将接触线烧断。(2)运行中的机车不得升双弓。一是升双弓会引发分相绝缘器两端相间短路，烧毁接触网设备；二是在区分绝缘器一端有电，一端无电接地时会短接区分绝缘器，因接地属永久性故障，烧断接触线是必然的；三是升双弓会增加弓架次数，加速接触线、机车受电弓磨耗，加大设备维修费用；四是后弓运行，前弓备用，发生弓网事故剐坏后弓时，将前后弓电气连接拆除，升前弓仍可运行。(3)升双弓运行已多次发生烧毁接触网设备事故。在机车运用管理中，除因特殊情况非升双弓不可，教育乘务员严禁升双弓运行。3.1.7机车受电弓状态不良引发弓网事故时间：1997年8月12日。地点：区间57号隧道。事故经过及设备损坏情况：当日2时56分，390次旅客列车行至区间57号隧道第一悬挂点处发生弓网事故，4时17分处理完毕恢复送电，中断供电1 h 21 min。机车受电弓剐坏变形，呈麻花状并脱落，57号隧道第14悬挂定位剐掉。原因及措施：(1)机车受电弓滑板固定不平，滑板中心距导角200mm处有一硬弯，并有50 mm长一旧痕，运行中机车晃动使滑板撬起，接触线嵌人旧裂痕内卡滞导致事故发生。(2)机务部门要对机车受电弓在入库、出库时进行认真检查，特别是在受电弓有效抓托范围内，发现碳条有缺条、缺块、螺栓松动、裂痕等情况应及时进行处理。三角架应固定牢固。3.1.8受电弓材质不良剐坏接触网设备时间：1997年9月15日。地点：95号支柱处。事故经过及设备损坏情况：当日2时05分，108次客车运行至区间95号支柱处时剐网。4时50分处理好设备恢复供电，中断供电3 h 45 min。设备损坏较为严重，95号棒式绝缘子折断，吊索打脱，软定位打掉，95号支柱西侧23 m接触线剐伤并严重扭曲，受电弓损坏。原因及措施：(1)108次机车后弓缺少2根滑板条运行，先将某站接触网设备剐坏，司机听到受电弓异常声响后即降下后弓，升前弓运行。因前弓推杆铸铝材质不良，运行至一区间95号支柱处折断发生事故。(2)108次受电弓是厂产品，已接连发生几起事故，应停止使用该厂家生产的受电弓。(3)新产品上网或厂家新出的受电弓初次使用时，不宜安装过多，防止因产品质量问题屡屡发生事故。3.1.9滑板侧磨剐坏接触网设备酿成事故时间：1997年11月4日。地点：车站道。事故经过及设备损坏情况：当日6时09分，174次旅客列车在车站道剐弓，有关供电臂跳闸，由于远动故障，电调台无显示。后车站值班员向电调反映，车站上行接触网无电。因剐断上行接触线，下行设备也遭破坏。上行停电2 h 40 min，下行停电1 h 35 min进行了处理并恢复了供电。上行接触线断3处，上下行线岔3组、上下行渡线1组、定位4组、区分绝缘器1组、补偿装置1组、吊弦20余根遭破坏。原因及措施：(1)受电弓弓头呈45运行，致滑板侧磨。运行中受电弓状态进一步恶化，在车站、道交叉处，上行左侧弹簧合螺栓碰在另一支工作支接触线上，弓头打掉后，弓架升天剐翻。(2)加强受电弓出入库检查，尤其是对受电弓滑板条、受电弓弓头紧固程度进行检查，发现问题及时处理。(3)变电所应加强值班。远动区段，当远动故障打向当地控制后，值班人员应严密监视设备运行情况。这次事故，6时09分接触网跳闸后，若值班员反馈及时，电调就不会等到6时22分车站值班员反映站上行接触网无电后通知站接触网出动抢修，变电所值班人员耽误至少10 min。3.1.10机车弓头严重倾斜剐坏接触网设备时间：1994年6月5日。地点：区间41号隧道。事故经过及设备损坏情况：当日5时34分，1813次列车行至区间41号隧道处发生弓网事故，2个接触网工区共计35人出动抢修，11时15分恢复供电，中断供电4 h 43 min。41号隧道127号定位、悬挂剐伤；12号、16号定位挂环拉开，定位脱落；17号定位棒式绝缘子折断；18号悬挂绝缘子破损2根，19号、20号悬挂拉脱，绝缘子受损，杆件严重变形；21号定位东侧200 mm处接触线严重剐伤2 000 mm；接触线钢铝面严重开裂；钢面断2处；27号支柱处中心锚结翻架。受电弓报废。原因及措施：(1)1813次机车在运行中受电弓弓头后倾超过45，在41号隧道剐网，剐坏接触网设备。(2)发生弓网事故，尤其是设备破坏范围较大，又有几个工区同时参与抢修时，应在事故现场由设备主管工区制订事故抢修方案；领工员或段领导在时，由职务高者担任指挥，并组织制订事故抢修方案，合理分工，统一指挥，互相协作，加快故障处理速度。(3)受电弓在运行中与接触网高速摩擦取流，受电弓状态良好是避免弓网事故的一个主要方面。这次事故，亦是由弓头倾斜导致，而且以前也发生过类似问题；机务段应对弓头螺栓坚固情况进行重点检查，发现问题及时处理。3.2 从施工环节减少接触网硬点提高接触网施工质量是减少和控制接触网硬点产生的关键。目前影响我国接触网质量最大的因素是施工质量，可以说是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，是特别是在我国目前运输紧张的条件下，有限的维修天窗内能进行的作业是非常有限的，而且接触网是一个整体，每整治一个问题，都要采取许多的分步过渡措施、过渡后的恢复、整治中还会有许多新的问题不断的出现并且及时的处理。高速电气化铁路，对接触网的施工人员素质和施工质量也提出更高要求，在接触网施工方面，照证弓网关系良好可靠的前提是：接触导线架设质量、施工计算软件（尤其吊弦计算软件）的先进性和实用性施工测量数据的准确性，以及先进施工机具、检测工具和高素质的接触网专业人才。在我国目前的施工中主要存在几个问题一是施工的科学性， 下部工程施工重视不够，下部工程是接触网工程的重要的组成部分，下部工程的质量好坏决定着接触网长期运行状态，对主要承力索、接触导线的线索预伸（超拉）重视不够，线索预伸是一项对高速铁路很重的一道工序，线索预伸后可以免去35年的线索伸长过渡期、可以大减少导线硬点，但由于费用、技术、工期等种种原因施工单位一般不进行此项作业。对现有的接触网硬点的处理：一方面施工、检修中要按照检修工艺及相关标准规范零部件的安装，特别是接触导线上的零、部件的安装，尽量减小、减少集中负荷，另一方面还应使导线尽量平缓，导线坡度保持在1以内。有条件时将分相尽量设计或改造成八跨关节式，将线岔尽量改成无交叉线岔（关节式线岔）。许多人认为定位器的硬点是无法避免的，实际上定位器的自重是可以通过调整定位坡度来消除的，也就是说，将定位坡度调整到让“定位拉力产生的上抬力等于1/2定位器重量”，此时，此时拉力产生的上抬力与定位器对导线的压力平衡，定位器不会对接触导线产生压力，这样定位器没有产生硬点！大于这个力则使受电弓在此得产生负硬点；小于这个力，则产生硬点，建议以后修定接触网检修规程时定位坡度的标准要考虑这个因素。对于电连接，现在有些人把电连接的弹簧圈给取消了，以为减少了电连接的重量对减少该处的硬点有好处，其实不然，取消了电连接的弹簧圈对静态的受电弓来说此处的集中负荷是减少了，但对于高速动态的受电弓来说，在有弹簧圈时在此处的集中负荷主要是弹簧圈以下的部分，以上的部分经过弹簧圈的减振后影响很有限，而在取消了弹簧圈后此处的集中负荷成了承力索、电连接器整体全部加在了受电弓上（当然电连接是软铜线不是刚体，承力索的重量归算到导线上时不是全部重量），但取消电连接的弹簧圈无疑是加重了硬点的。提高接触导线质量，综合考虑高速接触网对接触网导线技术要求，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合理选择，加大对导线材质、制造工艺和制造设备研究。使生产出的接触线具有内部材料金相组织颗粒细小、分布均匀，线面具有良好的平顺性。从而保证导线在工作张力下刚度均匀，为接触网具有良好的受流性提供保证二是监理的力度不够。现实无情的告诉我们，新线就是“经常出事故的地段”，其主要原因之一就是对监理的投资太少，监理力度不够。三是验收的认真程度太差，力度太小。几天时间要对施工几年的设备进行验收，怎么可能仔细检查、查出所有的问题，特别是隐蔽工程的问题？查出的问题也不能全部解决，往往是留给运营单位了事，运营单位在相当长的时间内是在做处理施工遗留缺陷。这是我国铁路工程质量不高的管理重要原因。目前国外对高速电气化铁路接触网施工有以下四点要求：一是施工精度要求高；二是施工预配工厂化；三是施工设备现代化；四是施工人员专业化。特别对施工精度要求很严格。德国高速电气化施工实验结果表明接触网设备预配、安装在规定误差范围内，可以较好的控制接触网硬点，容易实现理想的弓网接触质量。我国现阶段接触网施工质量同国外先进国家接触网施工质量相比还存在一定差距。积极借鉴吸收国外高速电气化铁路接触网施工的先进方法，改变施工理念，结合我国目前接触网施工实际情况，培养高素质的接触网施工队伍，摸索出具有中国特色接触网施工方法，提高接触网施工质量，是减少施工环节产生接触网硬点，建造出与高速电气化铁路相匹配高速接触网的必然要求3.3 加强日常管理加强接触网运营状态的日常检测、维护，提高接触网的运行质量，同时加强与工务部门联系，减少线路基础原因对弓网间接触压力的影响。第6章 结束语 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。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。从局部讲高温的电弧严重时可能烧伤接触线或受电弓，使接触线或受电弓的接触面出现大量的