[科普中国]-如何解决高铁与高压线持续摩擦？

无论是过去还是现在，甚至是将来，只要您乘坐火车，那么有个问题你迟早会注意到，换句话说，只要您哪怕还有一丝好奇心，则注定无法越过它：

为了供电，高铁必须与上方的高压线持续接触，可时速300公里，这会带来剧烈地摩擦，铁路部门到底是用什么妙方法解决的？

对于此问题，懂行的业内人士自然呵呵一声。然而纳闷的永远是大多数。今天，咱们就来好好说说。

好似一张弓

将火车与高压线连接起来的那个装置名叫“受电弓”，因其像一把张开的弓，故而得名。

我们的问题是，高铁每天行驶上千公里，受电弓与上方的高压线（学名叫架空接触网，为便于理解统称为高压线）高速摩擦，长此以往，那高压线和受电弓岂不是会被磨断？高铁是怎么解决此问题的？

先来说说那高压线，其实，您只要仔细想想，就不用太担心高压线的磨损问题。比如说，中国最长的高铁线路京广高铁，全长2298公里。

对于这2298公里长的高压线来说，它不是时时刻刻被磨损的，比如上图“高压线上的A点”，只有高铁通过一次，它才会被摩擦一次。假设京广线每天通行100辆高铁，那么高压线上的某点只会被摩擦100次，这种频率的摩擦当然会有磨损，但只要高压线选用耐磨的材料，是可以使用很多很多年的。

想象一下，一块1厘米厚的耐磨钢板，你每天回家后摩擦它100次，那么要多少年后才能将其磨穿？显然，需要很多年。

摩擦会生热，这当然是个问题，但对于高压线来说也不用太担心，跟上面的原因一样，摩擦的过程极其短暂，几乎是瞬间，而摩擦后却是长时间的冷却。

综上所述，高压线与受电弓的磨损问题，我们最该担心的不是高压线，而是受电弓！

不难理解，只要高铁在跑，那么受电弓就会持续受到磨损，这种磨损实在是太可怕了，而解决方法如下：

一、从高压线入手

很多人都以为，高压线跟下方的铁轨是一直平行的，也就是尽量走直路。然而并不是，它是弯的，铁轨上空的高压线为“之”字形架设。

不难理解，高压线这种“之”字形架设，目的是为了避免受电弓特定的某处持续与高压线摩擦。轮流摩擦可让受电弓有“空闲时间”散热，磨损也会变得均匀，寿命也更长。

说起铁轨上方的高压线，不少人还有另一个疑问，在此一并说说。

铁轨上方的线有两根，顶部那根起到悬挂的作用，而下方的那根线才是与受电弓接触的线。

图片来自Mcg410。

显然，悬挂的地方会有一个“结”，人们的纳闷是，受电弓岂不是要与那个“结”频繁碰撞？

导致这个疑问的原因是：人们很少有机会近距离看到细节。

而细节是这样的。

下方与受电弓接触的地方并没有一个结。

二、从受电弓入手

小时候，男生们做过不少恶作剧，其中一个是在水泥地面的教室里，用铅笔芯涂上黑黑的一片，然后期望走过这片区域的女同学或女老师滑倒，再冲上去扶她。

这就是说，石墨是一种非常好的润滑剂，最重要的是，它还导电！

箭头所指的地方为受电弓的“滑板”。

而滑板通常由石墨制成，当然，它也可以是由其他有类似作用的材料制成。

石墨磨损较快，但这有什么关系呢？频繁更换铁轨上方的高压线会让铁路部门破产，但如果只是定期更换碳滑板，则方便易行，成本低廉。这也并不是说，行驶一趟就得更换一次，实际上，碳滑板的更换周期一般在两周左右，质量好的，可每月更换一次。

受电弓说起来简单，但其设计要求却是非常高的。因为……

火车跑着跑着，受电弓就丢了，这样的事也不是没发生过。

坐在时速100公里的小车里，此时你若将头伸出窗外，则鼻子都会被吹歪。而高铁时速300公里，受电弓的风阻是非常大的，因此设计时很是有讲究，既要让其坚实可靠，还要让其尽量轻。

你若将受电弓设计成5吨重，大风是吹不走了，但升弓和降弓就会变得异常吃力。

会因为接触不良而产生电弧吗

这是肯定的，就像放烟花一样，可壮观了。

国外的一个视频展示了国外某辆火车施放“烟花”的过程。

国人乘坐高铁时，很少看到路过的高铁会放出电弧。这并不是说咱们的受电弓就不会与高压线产生电弧，而是由于技术的进步，产生电弧的概率比以前少得多而已。

要尽量避免电弧的产生，因为其会损害受电弓以及高压线。

相对于普通火车，高铁受电弓的设计要求要高得多，运行时，要努力让受电弓与高压线之间的压力恒定。

如果压力值偏小，就会造成离线，而离线瞬间会产生电弧，电弧会让滑板和高压线的表面变得不光滑，从而加剧磨损。

但如果压力值偏大，相应地，磨损也会随之增大，从而缩短高压线和滑板的寿命。另外，它还会带来更大的噪音，因为：