第五节接触网线索

1、接触网技术接触网技术第五节第五节 接触网线索接触网线索本讲主要内容本讲主要内容5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念5.25.2高速受流对接触线的要求高速受流对接触线的要求5.3 5.3 影响接触线物理特性的主要因素影响接触线物理特性的主要因素5.4 5.4 温度对接触线性能的影响温度对接触线性能的影响5.5 5.5 大气环境对接触线的腐蚀大气环境对接触线的腐蚀 5.6 5.6世界主型铜接触线材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能简介 5.7 5.7我国接触线我国接触线 5.8 5.8承力索承力索 5.9 5.9附加导线附加导线接触网技术接触网技术5.15.1与接触线相关的

2、基本概念与接触线相关的基本概念与接触线相关的主要概念与接触线相关的主要概念1 拉出值；拉出值； 2 导高；导高；3 坡度；坡度； 4 弛度；弛度；5 磨耗；磨耗； 6 载流量；载流量；7 波动速度；波动速度；8 疲劳应力。疲劳应力。 其中其中 拉出值拉出值 、磨耗、疲劳应力、载流量、波动速度等均、磨耗、疲劳应力、载流量、波动速度等均涉及接触线的安全问题涉及接触线的安全问题第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念表表1各国各国120接触线横断面尺寸接触线横断面尺寸其中 拉出值 、磨耗、疲劳应力、载流量、波动速度等均涉及接触线的

3、安全问题第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术1 1 接触线磨耗接触线磨耗sin)(1802RhARRS)1 (cos1RhA00maxSSSTT5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念(1) (1) 接触线磨耗面积接触线磨耗面积(2) (2) 接触线张力调整接触线张力调整第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术1 1 接触线磨耗接触线磨耗5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念(3) (3) 接触线磨耗标准接触线磨耗标准 当全锚段接触线平均磨耗超过接触线截面积的当全锚段接触线平均磨耗超过接触线截面积的25%25%时应时应整锚段更换

4、接触线；接触线局部磨耗达整锚段更换接触线；接触线局部磨耗达30%30%时应局部补强；时应局部补强；接触线局部磨耗达接触线局部磨耗达40%40%时应将接触线切断并用接触线接头线时应将接触线切断并用接触线接头线夹连接，应保证接头处过渡平滑，必要时应安装吊弦使该处夹连接，应保证接头处过渡平滑，必要时应安装吊弦使该处接触线约高于相邻吊弦点接触线约高于相邻吊弦点010mm010mm，但不应形成明显负弛度。，但不应形成明显负弛度。对于运行速度在对于运行速度在200km/h200km/h以上接触网，一个锚段内不允许有以上接触网，一个锚段内不允许有两个及以上接触线接头。两个及以上接触线接头。 (4) (4)

5、接触线磨耗测量接触线磨耗测量测量重点和测量方法测量重点和测量方法第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术1 1 接触线磨耗接触线磨耗5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念(4) (4) 接触线磨耗测量接触线磨耗测量 接触线磨耗测量一般一年一次，测量点通常选接触线磨耗测量一般一年一次，测量点通常选在定位点、电连接线、导线接头、中心锚节、电分在定位点、电连接线、导线接头、中心锚节、电分相、锚段关节、跨距中间等处。相、锚段关节、跨距中间等处。测量方法：游标卡尺、导线磨耗测量仪。测量方法：游标卡尺、导线磨耗测量仪。第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术2

6、 2 接触线坡度接触线坡度5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念(1) (1) 定义与技术要求定义与技术要求 两定位点接触线之高度差与其水平距离的比值称为两定位点接触线之高度差与其水平距离的比值称为接触线坡度。接触线坡度及其变化率对受电弓取流的平稳接触线坡度。接触线坡度及其变化率对受电弓取流的平稳性有重要影响，速度越高对接触线坡度要求越严。性有重要影响，速度越高对接触线坡度要求越严。 对于运行速度在对于运行速度在120km/h120km/h以下的以下的普速接触网普速接触网，接触线，接触线坡度应控制在坡度应控制在33以下，困难时不超过以下，困难时不超过55； 对于对于准高速接触

7、网准高速接触网，接触线坡度应控制在，接触线坡度应控制在22以下，以下，困难时不超过困难时不超过44； 对于运行速度在对于运行速度在200km/h200km/h以上的以上的高速接触网高速接触网，接触线，接触线坡度应控制在坡度应控制在11以下，困难条件下不超过以下，困难条件下不超过33。 第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术2 2 接触线坡度接触线坡度5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念(2) (2) 理论计算公式理论计算公式mVnPi1540minPV1540第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术3 3 接触线载流量接触线载流量5.15.1与

8、接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念(1) (1) 定义定义 在一定环境条件下，接触网不超过导线最高允许工作在一定环境条件下，接触网不超过导线最高允许工作温度时所能传输的电流。温度时所能传输的电流。 接触网具有的能承受各种因素造成的温升，并确保在接触网具有的能承受各种因素造成的温升，并确保在极端情况下不断线和合理经济的寿命期限的能力称之为接极端情况下不断线和合理经济的寿命期限的能力称之为接触网的载流容量或者叫接触网的热负荷容量，它主要由接触网的载流容量或者叫接触网的热负荷容量，它主要由接触线允许载流量计算确定。考虑温升对接触线机械性能和触线允许载流量计算确定。考虑温升对接触线机械性能和电

9、气性能的影响，电气性能的影响，第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术3 3 接触线载流量接触线载流量5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念(2) (2) 造成接触线温升的因素造成接触线温升的因素 太阳辐射和环境辐射； 工作电流、过负荷电流、短路电流； 接触线与滑板间的接触电阻； 线夹与所夹物间的不正常接触引起过渡电阻， 接触线内部缺陷； 其它，如火灾等。 第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念3 3 接触线载流量接触线载流量(3) (3) 接触线载流量计算接触线载流量计算第五节第五节 接触

10、网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念3 3 接触线载流量接触线载流量(3) (3) 接触线载流量计算接触线载流量计算辐射散热第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念3 3 接触线载流量接触线载流量(3) (3) 接触线载流量计算接触线载流量计算对流散热第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念3 3 接触线载流量接触线载流量(3) (3) 接触线载流量计算接触线载流量计算辐射吸收热第五节第五节 接触网线

11、索接触网线索接触网技术接触网技术5.15.1与接触线相关的基本概念与接触线相关的基本概念3 3 接触线的载流量接触线的载流量接触线的选型原则,除考虑热容量外，还应考虑： (1) 接触线的波动速度和最大补偿张力 (2) 流经承力索以及其他附加导线的牵引电流； (3) 接触导线出现磨损后所造成的载流量下降； (4) 导线最大允许磨耗量及其安全系数；(见后) (5) 接触线(网)出现局部发热时的安全系数； (6) 接触网线索的高温软化特性。 (7) 接触线截面大小及其性价比。 (8) 接触线截面大小与受流质量、可施工性和可维护性第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.15.1与接触

12、线相关的基本概念与接触线相关的基本概念4 4 接触线安全系数计算式接触线安全系数计算式导线张力20KN25KN30KN张力差10%10%10%安全系数2.02.22.02.22.02.2导线强度488.99537.89611.24672.37733.49806.84第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术(1) (1) 导电性能良好；导电性能良好； 导电性能与机械强度是一对矛盾；(2) (2) 机械强度高；机械强度高； 考虑波动速度、抗拉强度、安全系数、温度影响；(3) (3) 单位质量轻；单位质量轻； 降低线密度5.25.2高速受流对接触线的要求高速受流对接触线的要求第五节第五

13、节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术(4) (4) 高温软化特性优良；高温软化特性优良； (见温度对接触线性能的影响)(5) (5) 耐磨耐磨 磨耗的计算方法：(6) (6) 防腐防腐 氧化、氢化、不同金属间的腐蚀等5.25.2高速受流对接触线的要求高速受流对接触线的要求第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素 世界各国经过多年的探索和实践，接触线材料除铜及其世界各国经过多年的探索和实践，接触线材料除铜及其合金材料外，似无更多选择。合金材料外，似无更多选择。影响铜接触线性能的因素较多，影响铜接触线性能

14、的因素较多，主要可分为以下三类：主要可分为以下三类： 1 1 杂质和微量元素类杂质和微量元素类 2 2 加工工艺类加工工艺类 3 3 工作环境类工作环境类第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素1 1 铜的名称及其主要成分铜的名称及其主要成分 纯铜纯铜：也叫紫铜或者电解铜；：也叫紫铜或者电解铜； 黄铜黄铜：简单黄铜：简单黄铜( (只含锌的黄铜，简称黄铜只含锌的黄铜，简称黄铜) )；复杂黄铜；复杂黄铜( (除锌除锌外、还有铅、锡、铁、铝、硅、镍等外、还有铅、锡、铁、铝、硅、镍等) )，又称铅黄铜、铝黄铜，又称铅

15、黄铜、铝黄铜等，统称复杂黄铜。等，统称复杂黄铜。 青铜青铜：主要指铜锡合金，由于锡属稀缺金属，目前的青铜还指：主要指铜锡合金，由于锡属稀缺金属，目前的青铜还指不含锡的无锡青铜，如铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜。不含锡的无锡青铜，如铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜。 白铜白铜：主要指以镍为主的要合金元素的铜合金，若有第三元：主要指以镍为主的要合金元素的铜合金，若有第三元素如：锌、铝、锰等，则称为锌白铜、铝白铜、锰白铜等。素如：锌、铝、锰等，则称为锌白铜、铝白铜、锰白铜等。第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术2 铜的牌号对照表铜的牌号对照表材料名称GB(中)ISO(世)ASTM(美

16、)JIS(日)DIN(德)BS(英)NF(法)纯铜T2Cu-FRHCC11000C1100E-Cu58C101,C102Cu-a1,Cu-a2T3Cu-FRTPC12700-C104-无氧铜Tu1-C10100C1011-Cu-C2Tu2Cu-OFC10200C1020OF-CuC103Cu-C1磷脱氧铜TP1Cu-DLPC12000C1201SW-Cu-Cu-b2TP2Cu-DHPC12200C12300C1220SF-CuC106Cu-b1铜银TAg0.1CuAg0.1-CuAg0.1-(1) 纯铜线纯铜线5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素第五节第五节

17、 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素2 铜的牌号对照表铜的牌号对照表(2) 锡青铜锡青铜第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术3 3 杂质及微量元素对纯铜性能的影响杂质及微量元素对纯铜性能的影响5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素 氧对纯铜电导率的影响氧对纯铜电导率的影响第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术3 3 杂质及微量元素对铜性能的影响杂质及微量元素对铜性能的影响5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素分类元素

18、名称组织特性对铜性能的影响 固溶于铜的杂质及微量元素铍、镁、钛、铬、锆、锰、铁、钴、镍、钯、铂、银、金、锌、镉、钼、镓、铟、硅、锗、锡、磷、锑、砷。不同程度的提高铜的硬度和强度，同时不同程度的降低铜的导电、导热性；银、铬、镉、镁、锌、锆降低较少，其铜合金还作为高强、耐磨、耐热的导电铜材。 很少固溶于铜，并与铜形成易溶熔晶的杂质及微量元素铅、铋等铜加含铅或铋的共晶热压时易开裂、降低室温塑性，使铜冷脆。对导电、导热性影响不大。 几乎不固溶于铜，并与铜形成熔点较高的脆性化合物的脆性化合物的杂质及微量元素氧、硫、硒、碲等。在铜的晶粒边界含有Cu2O或Cu2S、 Cu2Se Cu2Te等脆性化合物的共晶

19、降低铜的塑性，对导电、导热性影响不大。硒、碲可提高铜的切削性。第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术2 2 杂质及微量元素对铜性能的影响杂质及微量元素对铜性能的影响5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素(1)(1)氧的影响氧的影响 铜中的氧：可稍提高铜的强度，降低铜的塑性和疲劳极限，对铜的电导率影响不大； 空气中的氧：氧化铜的表面，形成铜绿。第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术2 2 杂质及微量元素对铜性能的影响杂质及微量元素对铜性能的影响(2) (2) 氢的影响氢的影响 氢在铜的液态时有很大的溶解度，在铜凝固时会形成气孔，从

20、氢在铜的液态时有很大的溶解度，在铜凝固时会形成气孔，从而导致铜制品的脆性和表面起皮，产生裂纹。而导致铜制品的脆性和表面起皮，产生裂纹。 氢对铜和铜合金是有害的，氢对铜和铜合金是有害的，(3) (3) 硫的影响硫的影响 降低铜的电导率和热导率、极大降低铜的塑性，显著改善铜的降低铜的电导率和热导率、极大降低铜的塑性，显著改善铜的可切削性。可切削性。5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术2 2 杂质及微量元素对铜性能的影响杂质及微量元素对铜性能的影响(4)(4)磷的影响磷的影响 磷虽不影响铜的力学性能，但却严重降

21、低铜的电导率，高磷虽不影响铜的力学性能，但却严重降低铜的电导率，高导铜的磷含量不能超过导铜的磷含量不能超过0.001%0.001%。 但磷又是铜及铜合金的宝贵添加济，微量磷的存在又可改但磷又是铜及铜合金的宝贵添加济，微量磷的存在又可改善铜的焊接性，耐蚀性，提高抗软化程度。善铜的焊接性，耐蚀性，提高抗软化程度。(5) (5) 铁的影响铁的影响 有利：细化铜晶粒，延迟铜的再结晶过程，提高强度和硬度；有利：细化铜晶粒，延迟铜的再结晶过程，提高强度和硬度； 不利：不利： 降低铜的电导率和塑性，使铜具有铁磁性。降低铜的电导率和塑性，使铜具有铁磁性。含量含量0.45%4.5%铁的铜合金是广泛应用的电工材料

22、。铁的铜合金是广泛应用的电工材料。5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术银对铜的导电系数和软化温度的影响银对铜的导电系数和软化温度的影响 5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素(6) (6) 银的影响银的影响铜的力学性能与含银量的关系铜的力学性能与含银量的关系 第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素(7) (7) 镁的影响镁的影响 在共晶温度在共晶温度485485度时，镁在铜中的固溶度为

23、度时，镁在铜中的固溶度为0.61%0.61%，并随温度的，并随温度的下降急剧减小，含镁量高的铜合金有沉淀硬化作用，但其加工性能下降急剧减小，含镁量高的铜合金有沉淀硬化作用，但其加工性能急剧下降，无实用价值，实用铜镁合金的镁含量还不到急剧下降，无实用价值，实用铜镁合金的镁含量还不到1%1%，铜镁合，铜镁合金接触线的镁含量最高为金接触线的镁含量最高为0.6%0.6%。微量镁使铜的导电性略有下降，但。微量镁使铜的导电性略有下降，但能提高铜的高温抗氧化能力能提高铜的高温抗氧化能力第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因

24、素(8) (8) 温度和加工率的对铜物理性能的影响温度和加工率的对铜物理性能的影响铜的弹性模量与温度的关系 第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素(8) (8) 温度和加工率的对铜物理性能的影响温度和加工率的对铜物理性能的影响加工率对铜弹性模量的影响第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术日本：110硬铜接触线高温张拉试验曲线5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素(8) (8) 温度和加工率的对铜物理性能的影响温度和加工率的对铜物理性能的影响第五节第五节 接触

25、网线索接触网线索接触网技术接触网技术日本：110硬铜接触线高温软化特性试验曲线5.35.3影响铜接触线物理性能的主要因素影响铜接触线物理性能的主要因素(8) (8) 温度和加工率的对铜物理性能的影响温度和加工率的对铜物理性能的影响第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 长期发热可使冷拔铜的晶状结构重新回归到冷拔前长期发热可使冷拔铜的晶状结构重新回归到冷拔前的原始状态，从而丧失冷拔铜的典型物理特性。的原始状态，从而丧失冷拔铜的典型物理特性。接触线抗拉强度与温度的关系接触线抗拉强度与温度的关系硬度与温度的关系5.4 5.4 运营过程中，温度对接触线机械强度的影响运营过程中，温度对接

26、触线机械强度的影响第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.4 5.4 运营过程中，温度对接触线机械强度的影响运营过程中，温度对接触线机械强度的影响在弓网接触处的接触线抗拉强度在弓网接触处的接触线抗拉强度在接触点处的受电弓碳滑板接触表面温度作为电流作用的周期涵数。电流1000A；碳滑板参数：3/1810mkg11140KWskgc)/(30mKWm601030结果：使铜局部再结晶，形成孔洞及凹痕，使电流分布、热分布、机械应力发生改变，使接触线功能换效第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术在磨损加剧点和连接点的发热在磨损加剧点和连接点的发热1 Cu100接触线；2

27、 均匀磨耗为35%的Cu100；3 离开局部磨损很远处；4 局部磨耗25%，距离0.1m；5 局部磨耗25%，距离0.2m； 6 局部磨耗35%，距离0.1m； 7 局部磨耗35%，距离0.2m； 8 局部磨耗35%，距离0.4m；环境温度35；电流1000A；风速1m/s。第五节第五节 接触网线索接触网线索5.4 5.4 运营过程中，温度对接触线机械强度的影响运营过程中，温度对接触线机械强度的影响接触网技术接触网技术暴露在增大的热度下对抗拉强度的影响暴露在增大的热度下对抗拉强度的影响过热使过热使Cu120和和AgCu120产生的老化行为产生的老化行为120度下Cu120测得值“0”；170度

28、下AgCu120测得值“+”；其余为AgCu120雨淋后所示数据代表运行抗拉应力。第五节第五节 接触网线索接触网线索5.4 5.4 运营过程中，温度对接触线机械强度的影响运营过程中，温度对接触线机械强度的影响接触网技术接触网技术暴露在增大的热度下对抗拉强度的影响暴露在增大的热度下对抗拉强度的影响时间延伸曲线图1 Cu120、120度、150N/mm2；2 CuAg120 170度 150N/mm2； 3 Cu120、120度、100N/mm2；4 CuAg120 170度 100N/mm25 Cu120、120度、150N/mm2；6 CuAg120 170度 50N/mm27 CuMg120

29、、150度、225N/mm2；第五节第五节 接触网线索接触网线索5.4 5.4 运营过程中，温度对接触线机械强度的影响运营过程中，温度对接触线机械强度的影响接触网技术接触网技术研究结论研究结论： 在在120140度，张力度，张力10kN10kN情况下，接触线的抗拉强度不会突变，情况下，接触线的抗拉强度不会突变，此时损坏接触线的主要机理是过度磨耗处或有缺陷处的塑性变形和此时损坏接触线的主要机理是过度磨耗处或有缺陷处的塑性变形和低温材料蠕变；低温材料蠕变； 在温度在温度100140度，张力度，张力1315kN情况下，电解铜中的微结构情况下，电解铜中的微结构开始变化，持续开始变化，持续3030分钟情

30、况下，变化不明显；分钟情况下，变化不明显； 在电流出入导线处、接触线可发生极度的微结构变化，接触线在电流出入导线处、接触线可发生极度的微结构变化，接触线的再结晶区降低了它的抗拉强度，并可发生塑性变形的累积。的再结晶区降低了它的抗拉强度，并可发生塑性变形的累积。 对接触线造成累积伤害的是塑性变形，它是由于装有缺陷的连对接触线造成累积伤害的是塑性变形，它是由于装有缺陷的连接组件处及温度超过接组件处及温度超过180180度处的应力超出弹性极限所造成的；度处的应力超出弹性极限所造成的；第五节第五节 接触网线索接触网线索5.4 5.4 运营过程中，温度对接触线机械强度的影响运营过程中，温度对接触线机械强

31、度的影响接触网技术接触网技术改进方法改进方法 加入加入0.1%0.1%的银所形成的银铜合金，可明显改善接触线的银所形成的银铜合金，可明显改善接触线的抗热性能，再结晶温度比电解铜高，同时可减少线索的抗热性能，再结晶温度比电解铜高，同时可减少线索蠕变，且电气性能相当。蠕变，且电气性能相当。 加入加入0.5%0.5%的镁所形成的镁铜合金，具有良好的热和机的镁所形成的镁铜合金，具有良好的热和机械性能，但其电气性能较差，可通过增大载流承力索的械性能，但其电气性能较差，可通过增大载流承力索的面积和加设加强线来弥补。面积和加设加强线来弥补。第五节第五节 接触网线索接触网线索5.4 5.4 运营过程中，温度对

32、接触线机械强度的影响运营过程中，温度对接触线机械强度的影响接触网技术接触网技术5.5 5.5 大气环境对接触线的腐蚀大气环境对接触线的腐蚀日本：铁路沿线两年间暴露试验曲线(大气腐蚀)区 域田 园工业地带海 岸时 间10年20年10年20年10年20年硬铜接触线0.580.431.191.371.321.27铜接触线在大气中的平均腐蚀度(am/)第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 时速时速300300km/hkm/h及以上接触线的应用情况及以上接触线的应用情况5.65.6世界主型铜接触线材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能简介第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接

33、触网技术5.65.6世界主型铜接触线材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能简介第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术5.65.6世界主型铜接触线材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能简介第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 硅铜线硅铜线 较硬、耐磨、导电率低、耐弧和耐短路电流特性差, 成本较高, 没能推广。 镉铜线镉铜线 曾在意大利国铁和日本新干线上使用，镉是有害金属, 该线也未得到推广。 锡铜线锡铜线 1975年在日本开发成功, 其材质为cu-sn合金(Sn 0.300.05 ,Cu 99.55 以上，其他成分01 以下)。其磨损率比硬铜线低30%，目前

34、，德国、意大利、法国、中国的接触网中均有使用。 铍青铜铍青铜 线在美国的AM TRAK上有应用, 和石墨滑板组合, 使用寿命长达3040年。 5.65.6世界主型铜接触线材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能简介第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术银铜线银铜线 材质是Cu-Ag合金(Ag 0.12 以上，Cu 996 以上，其他成分01以下)。波动速度可达到450km/h，抗拉强度在300还能维持在350MPa，具有良好的导电率，在世界各国的电气化铁路和地铁接触网中得到了广泛应用。 镁铜线镁铜线 德国在开发Re330接触网时研发的新型接触线，该线线密度与银铜接近，温度特性优

35、良，当温度达到300时，该线的机械强度仍达460MPa以上，强度降低率仅为7.6%，比铜线或银铜线在室温情况下的机械强度还高。 5.65.6世界主型铜接触线材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能简介第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 (TA )(TA )接触线和铜包钢接触线和铜包钢(CS) (CS) 接触网导线接触网导线 为提高波动传播速度,1997年日本开发出用钢芯承担张力、用铜或铝来补偿导电性的钢铝复合(TA )接触线和铜包钢(CS) 接触网导线，在东海道新干线和长野新干线上的部分高速区段运行。 TA线线为钢芯铝合金接触线，其芯材使用抗拉力与耐磨耗性高的钢，周围使用重

36、量轻、导电性好的铝复合材料。其标称截面面积达200。有的资料写为150，仅是指铝部分的截面面积。根据钢芯强度的差异，使用柔钢线材SWRM6，硬钢线材SWRH42B，SwRH67、72B、77B等作为钢芯。高张力的TA接触线也被称为ETA接触线。 CS线线为钢芯铜接触线(Copper Clad Steel Contact Wires)，其芯材使用抗拉力与耐磨耗性高的钢，周围使用有耐蚀性和导电性能良好的铜复合材料。它可承受较大张力，以提高接触线波动速度。 据日本专家最近介绍，TA线和CS线虽可承受较大张力，可提高接触网的波动速度，但存在回收处理难、钢对滑板损伤两大问题，其使用会逐步减小。5.65.

37、6世界主型铜接触线材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能简介第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 2001年日本又开发生产出波动速度在500km/h左右的PHC110和PHC130铬锆铜合金接触线，用于300km/h以上接触网。 铬锆铜是由IC芯片引线框材料转变开发的产品, 其母材为无氧铜。曾在JR东日本南武线进行敷设试验, 结果表明, 磨损率是锡铜线的50%左右，硬铜线的35%左右。 PHC是为适应新干线高速区段运营开发的，在电流容量很大的线区上，其耐磨耗性能高的特性已取得了实际业绩。其它特殊需求的接触线5.65.6世界主型铜接触线材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能

38、简介第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 从国外高速客运专线接触线的使用情况来看，主要以锡铜和镁铜合从国外高速客运专线接触线的使用情况来看，主要以锡铜和镁铜合金线为主。锡铜和镁铜线均能满足高速铁路高抗拉强度的要求，在导电金线为主。锡铜和镁铜线均能满足高速铁路高抗拉强度的要求，在导电性方面，性方面，0.2%0.2%含量的上述合金线有含量的上述合金线有80%80%左右的导电率，而左右的导电率，而0.5%0.5%含量的上述含量的上述合金线则只有合金线则只有60%60%左右的导电率，且硬度较高，对施工要求也较高。左右的导电率，且硬度较高，对施工要求也较高。5.65.6世界主型铜接触线

39、材料与性能简介世界主型铜接触线材料与性能简介第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术接触网技术接触网技术槽2串联轮轴电解铜保温炉熔解炉槽1LNG燃烧器铸造机大线盘冷却还原线铜粗料杆接触线材料卷线机卷线直径：18.530.0mm高温压延成型机接触网技术接触网技术水平铸造材料组织连续铸造锻压组织加工方式的不同加工方式的不同使得接触线材料的金相组织有所不同使得接触线材料的金相组织有所不同铸造材料组织锻压后材料组织热连续锻压细微均匀接触网技术接触网技术拉丝模示意图绕线盘拉丝(带槽模具)拉丝(圆形模具)剥皮开槽辊材料供应机(托盘或电缆盘)精加工模材 料拉丝机本体成品盘接触网技术接触网技术（

40、1）铜接触线主要型号有TCG110、TCG100和TCG85型。其中：T材质为铜； C电车线； G沟槽型； 110数字部分表示接触线的截面积5.75.7我国接触线按照材质的分类我国接触线按照材质的分类第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术（2）钢铝接触线）钢铝接触线 主要型号有主要型号有 和和 型钢铝复合接触线，以及内包钢的型钢铝复合接触线，以及内包钢的GLCN型型钢铝接触线。钢铝接触线。其中：其中：G材质为钢；材质为钢； L材质为铝；材质为铝； C电车线；电车线； A截面形状；截面形状； N内包；内包； 100分子数字表示相当于分子数字表示相当于100截面的铜接触线的导电能力

41、截面的铜接触线的导电能力; 215分母数字部分表示导线的几何截面积分母数字部分表示导线的几何截面积.100GLCA21580GLCB1735.75.7我国接触线按照材质的分类我国接触线按照材质的分类第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术（3）铜合金接触线铜合金接触线 主要有CTHA110型、CTHB120型银铜合金接触线（也称为 、 ），MgCu120型镁铜合金接触线 AgCu110AgCu1205.75.7我国接触线按照材质的分类我国接触线按照材质的分类第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术（3）铜合金接触线铜合金接触线 C-接触线；T-铜；TA-银铜合金；T

42、AH-高强度银铜合金；TS-铜锡合金；TM-铜镁合金；TMH-高强度铜镁合金。5.75.7我国接触线按照材质的分类我国接触线按照材质的分类第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术作用：通过吊弦悬挂接触线。要求：能承受较大张力、抗腐蚀能力强、 线涨系数小。5.85.8承力索承力索第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术1 1、铜承力索、铜承力索TJ-70、TJ-95、TJ-1202 2、钢承力索、钢承力索 GJ-10、GJ-50、GJ-703 3、铝包钢承力索、铝包钢承力索4 4、钢绞线的防腐、钢绞线的防腐分类：5.85.8承力索承力索第五节第五节 接触网线索接触网线

43、索接触网技术接触网技术4 4、钢绞线的防腐、钢绞线的防腐 钢绞线的弱点是易生锈腐蚀，虽然出厂钢绞线的弱点是易生锈腐蚀，虽然出厂时表面镀了一层锌，但因污染外表镀锌层时表面镀了一层锌，但因污染外表镀锌层很快就会脱落。为了延长寿命，使用时一很快就会脱落。为了延长寿命，使用时一律应涂防腐油脂，一般规定每律应涂防腐油脂，一般规定每3 34 4年涂防年涂防腐油一次，在夏秋季节进行。腐油一次，在夏秋季节进行。5.85.8承力索承力索第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术4 4、钢绞线的防腐、钢绞线的防腐 钢绞线的弱点是易生锈腐蚀，虽然出厂钢绞线的弱点是易生锈腐蚀，虽然出厂时表面镀了一层锌，但

44、因污染外表镀锌层时表面镀了一层锌，但因污染外表镀锌层很快就会脱落。为了延长寿命，使用时一很快就会脱落。为了延长寿命，使用时一律应涂防腐油脂，一般规定每律应涂防腐油脂，一般规定每3 34 4年涂防年涂防腐油一次，在夏秋季节进行。腐油一次，在夏秋季节进行。5.85.8承力索承力索第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （一）接触线的主要技术要求（一）接触线的主要技术要求 高速接触网要求受流性能好、稳定性能好、抗张性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：备下述主要

45、技术性能：1 1、抗拉强度高、抗拉强度高 为了提高接触线的波动速度，因此需要相应提高接为了提高接触线的波动速度，因此需要相应提高接触线的张力，要求抗张强度在触线的张力，要求抗张强度在500N/mm2500N/mm2左右。在考虑选左右。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。要低。5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （一）接触线的主要技术要求（一）接触线的主要技术要求 2 2、电阻系数低、电阻系数低高速接触网中电流强度较

46、大，为此，必须要求接触线的电阻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，一般在工作温度率要低，一般在工作温度200C200C时，电阻率应在时，电阻率应在0.017680.02000.017680.0200（mm2/mmm2/m）范围内以适应流经大电流的需）范围内以适应流经大电流的需要。要。5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （一）接触线的主要技术要求（一）接触线的主要技术要求 3 3、耐热性能好、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、持续高速接触网一般

47、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，一般要求软化点在要求软化点在3000C3000C以

48、上，以适应较高载流量。以上，以适应较高载流量。5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （一）接触线的主要技术要求（一）接触线的主要技术要求 4 4、耐磨性能好、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，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，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。尽量延长接触线的使用寿命。 5 5、制造长度长、制造长度长 为了保证高速电气化区段的良好受流，消除

49、硬点及断线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线的制造长度在18002000m18002000m，以适应锚段长度的需要。，以适应锚段长度的需要。5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （二）接触线材质性能的综合选型（二）接触线材质性能的综合选型 高速接触网对接触线的技术要求，很难都达到最优化或理高速接触网对接触线的技术要求，很难都达到最优化或理想化状态，因为在所要

50、求的性能之间，如张力与拉断力、横想化状态，因为在所要求的性能之间，如张力与拉断力、横截面积与线密度、导电率与合金化方面、载流量与波动速度、截面积与线密度、导电率与合金化方面、载流量与波动速度、高温软化与耐磨性能等等之间，都存在矛盾，重视某一方面，高温软化与耐磨性能等等之间，都存在矛盾，重视某一方面，就必须舍弃另一方面，二者的优点多数是不可同时兼得，所就必须舍弃另一方面，二者的优点多数是不可同时兼得，所以应该是综合选型。以应该是综合选型。 5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （二）接触线材

51、质性能的综合选型（二）接触线材质性能的综合选型 波动速度要求接触线要有较大的张力，即要有较高的强波动速度要求接触线要有较大的张力，即要有较高的强度，但它与其拉断力（应力度，但它与其拉断力（应力面积）有关，加大张力，势必面积）有关，加大张力，势必提高接触线的抗拉性能，提高拉断力的措施是采用铜合金或提高接触线的抗拉性能，提高拉断力的措施是采用铜合金或加大载流截面。当然，任何形式的合金材质，都会降低导电加大载流截面。当然，任何形式的合金材质，都会降低导电率，进而减小载流量。同时，加大了横截面积可以相应地提率，进而减小载流量。同时，加大了横截面积可以相应地提高载流量，进而降低温升，但它又加大了线密度值

52、，从而限高载流量，进而降低温升，但它又加大了线密度值，从而限制了波动速度的提高。制了波动速度的提高。 5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （二）接触线材质性能的综合选型（二）接触线材质性能的综合选型 延长接触线寿命的基本途径是增强接触线的耐磨性能，延长接触线寿命的基本途径是增强接触线的耐磨性能，提高耐磨性能和耐高温性能的重要措施是研制合金型材质，提高耐磨性能和耐高温性能的重要措施是研制合金型材质，这样又会降低导电率。这样又会降低导电率。 从上述分析可知，这些性能和技术要求之间存在着相互从

53、上述分析可知，这些性能和技术要求之间存在着相互制约和相互影响的因素，所以在各国高速电气化铁路建设中制约和相互影响的因素，所以在各国高速电气化铁路建设中都十分注意研制、选择和使用新型接触线，并且需考虑下述都十分注意研制、选择和使用新型接触线，并且需考虑下述诸因素：诸因素：5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （二）接触线材质性能的综合选型（二）接触线材质性能的综合选型 1 1、增大接触线的张力、增大接触线的张力 提高接触线张力，是目前各国普遍采取的技术措施，它提高接触线张力，是目前各国普遍采

54、取的技术措施，它可以有效地提高接触线的波动速度，同时相应地提高列车运可以有效地提高接触线的波动速度，同时相应地提高列车运行速度。提高接触线的张力以后，可以得到两个附加效果：行速度。提高接触线的张力以后，可以得到两个附加效果：第一可以相应地限制高速运行时的动态抬升量。根据法国的第一可以相应地限制高速运行时的动态抬升量。根据法国的试验，一般运行在试验，一般运行在300km/h300km/h时，总抬升量在时，总抬升量在100mm100mm以内；第二以内；第二个附加效果可以提高弹性系数的不均匀度，使跨中的弹性得个附加效果可以提高弹性系数的不均匀度，使跨中的弹性得以有效降低，约为以有效降低，约为0.5m

55、m/N0.5mm/N，从而使弹性在整个跨距内趋于一，从而使弹性在整个跨距内趋于一致，大大降低了弹性不均匀系数。致，大大降低了弹性不均匀系数。5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （二）接触线材质性能的综合选型（二）接触线材质性能的综合选型 2 2、限制接触线横截面、限制接触线横截面 增大接触线横截面积，可以有效提高拉断力，增大载流增大接触线横截面积，可以有效提高拉断力，增大载流量，相应地降低温升，所以适当增加横截面积是有利的。但量，相应地降低温升，所以适当增加横截面积是有利的。但是过大地增

56、大接触线的横截面积会产生两个负面效果：其一是过大地增大接触线的横截面积会产生两个负面效果：其一是使接触线线密度增加，从而降低了波动速度，这是极为有是使接触线线密度增加，从而降低了波动速度，这是极为有害的；其二是架设时的不均匀性及平直性的危险增加。所以，害的；其二是架设时的不均匀性及平直性的危险增加。所以，德国在研制德国在研制Re330Re330型接触悬挂时，仍然把接触线的截面积限制型接触悬挂时，仍然把接触线的截面积限制在在120mm2120mm2以下。以下。5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网

57、技术 （二）接触线材质性能的综合选型（二）接触线材质性能的综合选型 3 3、提高接触线的导电率、提高接触线的导电率 在有限的横截面积条件下，提高载流能力的途径是尽量在有限的横截面积条件下，提高载流能力的途径是尽量提高导电率。现在德国在速度为提高导电率。现在德国在速度为300350km/h300350km/h的接触网中，除的接触网中，除了广泛采用银铜接触线以外，还研制和试用了锡铜了广泛采用银铜接触线以外，还研制和试用了锡铜120mm2120mm2的的合金接触线，常温抗拉强度和导电率分别为合金接触线，常温抗拉强度和导电率分别为537.5N/mm2537.5N/mm2和和77.6%IACS77.6%

58、IACS，这既提高了导线强度，又保持了相应的导电率，这既提高了导线强度，又保持了相应的导电率，日本研制的铬锆铜合金接触线，也有类似的情况，这些都是日本研制的铬锆铜合金接触线，也有类似的情况，这些都是很不容易的技术目标，但这是发展方向。很不容易的技术目标，但这是发展方向。5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网线索接触网线索接触网技术接触网技术 （二）接触线材质性能的综合选型（二）接触线材质性能的综合选型 4 4、增强耐磨耗性能、增强耐磨耗性能 高速电气化铁路接触网运行速度高，载流量大，弓线间高速电气化铁路接触网运行速度高，载流

59、量大，弓线间的接触压力也随之增大，接触线磨耗相对加重，同时，在高的接触压力也随之增大，接触线磨耗相对加重，同时，在高速受流中，产生火花和电弧是不可避免的，这些又会使磨耗速受流中，产生火花和电弧是不可避免的，这些又会使磨耗加剧，因此，选择耐磨性能好的材质，有效地延长接触线的加剧，因此，选择耐磨性能好的材质，有效地延长接触线的使用寿命是普遍关注的核心课题，特别是在采用双弓或多弓使用寿命是普遍关注的核心课题，特别是在采用双弓或多弓运行的条件时，更显得迫切与必要。运行的条件时，更显得迫切与必要。5.95.9高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型高速铁路接触线的主要技术要求及综合选型第五节第五节 接触网

60、线索接触网线索接触网技术接触网技术 （二）接触线材质性能的综合选型（二）接触线材质性能的综合选型 4 4、增强耐磨耗性能、增强耐磨耗性能 与耐磨性相关联的另一个问题是耐腐蚀性能，这对选择接触线的材质与耐磨性相关联的另一个问题是耐腐蚀性能，这对选择接触线的材质也是很重要的方面，特别是在沿海及工业污染源较集中以及酸雨与空气湿也是很重要的方面，特别是在沿海及工业污染源较集中以及酸雨与空气湿度较大的地区更为重要。有些耐磨性能好的材质（如铜合金），其耐腐蚀度较大的地区更为重要。有些耐磨性能好的材质（如铜合金），其耐腐蚀性能也好；但也有些耐磨性能好的材质（如钢），耐腐蚀性能却很差，这性能也好；但也有些耐磨