[科普中国]-电气化铁路接触网

随着我国经济实力的迅速发展和提升，我国的铁路运营事业也得到了前所未有的发展与进步，但在不断拓展进步的同时，也存在着一系列的问题，其中电气化铁路接触网作为一个重要的使用和运营环节，可以说无论是从起初的设计组装以及加工，还是后期的维护和施工中的技术处理等方面，均以其重要的作用影响着整个电气化铁路运作环节。1

简介沿电气化铁路架设的向电力机车或电动车组供电的线路。由于电力机车是在运动状态中从接触网接受电能的，因此要求接触网必须安全可靠，具有良好的弹性，保证不间断供电和有较高的耐磨性、抗腐蚀性。一般电气化铁路的接触网为架空柔索式(也有采用刚性的)，由接触悬挂和支持装置等组成。

接触悬挂通常系指接触线、承力索、吊弦等组成的馈电网络。接触线经吊弦悬挂在承力索上，但简单接触悬挂不设承力索及吊弦，而将接触线直接固定在支持装置上或通过一根简单的吊索固定在支持装置上。

接触悬挂中直接与电力机车受电弓接触并向电力机车供电的导线，称为接触线，又称电车线。它为异形截面，由铜或铜合金、铝合金等材质冷拉成型。由于机车运行时接触线与受电弓直接接触，处于摩擦状态，为保证受流质量，接触线性能除必须满足导电要求外， 还需具有足够的机械强度与耐磨性、耐腐蚀性。电气化铁路干线上多用100 mm2以上当量铜截面的接触线，而支线、站场侧线、编组场线等多用截面为85 mm2的接触线， 在高速、重载线路及牵引电流较大的干线上则采用大截面接触线。

接触悬挂对电力机车的受流条件有直接影响。为适应行车要求， 接触悬挂必须保证在恶劣的气候条件下，电力机车以线路允许的速度运行时，能不间断地、良好地受流。为此，接触悬挂应具备下列性能：①应有足够的机械强度和良好的电气性能。各种线、索及其连接零部件等的机电性能均应保证在允许的条件下正常工作。②弹性均匀。在受电弓相同压力作用下，接触线各点的升高应尽量相等。③稳定性好。当电力机车通过时，接触线与受电弓滑板保持良好接触，不得超出受电弓允许的工作范围。④耐磨、耐电弧性能好。接触线与受电弓滑板间的相对磨耗应尽量小， 一旦受电弓在允许范围内离线产生拉弧现象时， 仍能维持正常运行。

接触悬挂按结构的不同分为简单悬挂、单链形悬挂(简称链形悬挂)、双链形悬挂和多链形悬挂。链形悬挂按支柱处采用吊弦的不同，分为简单链形悬挂、弹性链形悬挂和复链形悬挂 。

接触悬挂每隔1500～2000m需要进行分段。每一独立分段称为锚段。锚段两端的接触线及承力索分别在支柱上下锚。接触悬挂设置锚段后可以提高供电灵活性，缩小事故范围，还可在下锚处加张力自动补偿装置，保持导线张力不变，使接触线弛度恒定，提高受流质量。

相邻两个锚段互相衔接的部分称为锚段关节。当电力机车通过时，锚段关节应保证受电弓从一个锚段平滑地过渡到另一个锚段。

支持装置支持接触悬挂的构件，由支柱设备、腕臂装置、软横跨、硬横跨等组成。

(1)支柱设备，包括支柱和基础。接触悬挂支柱有钢柱和预应力钢筋混凝土柱两大类。钢柱可用角钢、槽钢或工字钢制成，一般重量较大，安装时需另设基础。预应力钢筋混凝土柱截面有工字形及环形两种。前者钢筋利用比较充分，但生产、运输比较困难；后者制造、运输比较方便，但钢筋利用不够充分。钢筋混凝土柱为整体式，安装时不需另设基础，仅加底板，有时加横卧板。

(2)腕臂装置， 采用最多的直线中间柱单腕臂装置，主要由腕臂、拉杆、定位器等组成。腕臂的一端悬吊接触悬挂，并与拉杆相连;腕臂及拉杆的另一端装有绝缘子，经底座固定在支柱上，以底座为轴心沿线路方向转动。人们将这种腕臂称为绝缘旋转腕臂。腕臂一般用型钢或钢管制成，拉杆则多采用圆钢或钢管。定位器由钢管或铝合金制成。

(3)软横跨， 由横向承力索及定位绳组成的支持装置，用于悬吊多支接触悬挂。横向承力索及定位绳采用钢绞线。横向承力索可用1根，也可用2根;定位绳采用1根，通过绝缘子串固定在线路两侧的支柱上。绝缘子串根据需要增减。

软横跨结构轻巧，安装方便，弹性较好，但稳定性较差，支柱高度及容量较大，主要用于股道较多的站场，跨越股道数一般不超过8股。

(4)硬横跨，由硬横梁组成的“门”型支持装置，硬横梁固定在线路两侧的支柱上，适用于悬吊多支接触悬挂，如图6所示。硬横跨稳定性较好，但跨越股道数多时结构复杂，主要用在车站及多线桥上。2

电气化铁路的发展电气化铁路为电化铁路，是动车与电动车两种列车为主的一种形式。电气化铁路使用的能源是由电力引起的供电系统。电力牵引是供电系统中的核心因素，该系统主要包括牵引变电所、接触网两部分。对于牵引变电所，它主要是安装在铁道附近，主要将高压电送到接触网上去。对于接触网来说，它主要是列车直接输送电能的设备。牵引供电制主要为接触网电流制与交流制，传统的铁路建设是以直流制为主，而现代的电气化铁路大多是以交流制为主。交流制的方式是将高压、三相电力在变电降压以及变电单相后，直接对接触网进行供电。在我国电气化铁路运输形式下，牵引力供电制就是交流制，因为铁路运输的能力比较大，实际运营的成本比较低，还体现了较少的能源消耗、较快的行驶速度，不仅工作条件好，在技术形式上以及经济条件上也具有较大优势。电气化铁路使用直流电铁路最早建于德国，并实现了商业化运营。使用的交流电制是在匈牙利研制出来的，但由于对铁路维修的方式比较困难，后期开始在匈牙利修建电气化铁路,并形成了良好的发展状态。3

国内外研究现状电气化铁路基础网技术的发展，无论是高速还是普速，对于我国来说，吸收外部资源并进行有效鉴赏是极为重要的，我们应当积极学习和鉴赏国外的先进技术和科学系统的运作体系，并以此为基础，为我国的电气化铁路接触网技术的发展打下坚实的基础。

改革开放以来，我国的各项事业发展均极为迅速，尤其是在电气化铁路建设方面，可以说是取得了长远的发展，虽然其中不乏一些关键性的问题，机遇与挑战并存，但是就目前的发展现状而言，“我国已经建成了一系列不同速度的电气化铁路接触网，并且接触网的方式主要包括简单链形悬挂方式和弹性链形悬挂方式，选择桩基作为接触网的接触支柱，选择高张力且耐磨的铜合金作为接触网的材料。”1

高速接触网施工中存在的问题之所以要综合认识和发现接触网的弊端和问题，主要就在于接触网本身对于我国电气化铁路接触网施工技术的发展具有关键性的作用和意义，我们必须充分利用当下先进的技术水平和接触网国内外实践经验，及时地发现问、改善问题，最终提升我国铁路接触网技术的长远发展。

施工队伍中存在的问题我们说一个工程最终是否能够按照预期取得一定的成果，施工队伍的整体素质发挥着极为重要的作用，但是就目前我国电气化铁路接触线的施工队伍的整体素质而言，仍然存在着一系列的问题，一方面是由于本身施工队伍提供的各种施工用装备的性能较为落后，另一方面，施工队伍个人的技术水平和素养存在着一定的弊端。

当下我国电气化铁路接触线的施工技术人员仅有少部分是通过相关的大学毕业的具有本科文凭的技术员，而且这些技术人员也主要集中分布于大中型施工队伍当中，而其余的施工人员多以中职和初中毕业的务工人员为主，就他们而言，一方面并没有进行专业的技术指导训练，另一方面，由于文化水平的限制，自身的素质，无论是施工秩序还是基本的人文素养均较低，导致在进行施工的过程中容易因自身没有意识到的问题而影响整个施工队的进程。

施工标准和工艺存在的问题总体来说，我国的电气化铁路接触网施工水平还是较为落后的，尽管目前各国的电气化铁路接触网技术发展极为迅速，但是我国的施工水平仍旧停留在上世纪九十年代，单从这一点上来说，就严重阻碍了我国的电气化铁路接触网施工技术的发展。

此外从技术角度出发来看，由于接触网施工时对于施工技术标准和路基施工技术标准之间的协调度要求极高，因此如何把握二者之间的关系和协调值也变的极为关键。

在进行施工时，施工的基准主要是按照轨面标高为主要的参考值的，但是在具体的操作中，由于施工技术人员的技术值普遍存在着误差和不一致的情况，最终往往导致较大的误差发生，最终影响的还是接触网预期所要求的质量和基础保障。

本身我国的接触网事业发展的较晚，再加上时间上处于起步和学习阶段，在执行标准上往往还是从国外的模式中学习总结，往往导致不能够很好地适用于我们本国的特色，更为不完善的是，在进行接触网施工时基本没有一个科学的、合理的执行标准是实施条例，部分电气化铁路接触网实施过程中无论是时间还是具体的实施器具均存在着随意性较大的缺点。1

电气化接触网施工技术的研究电气化铁路接触网主要包括普速接触网和高速接触网两大方面，随着铁路高速的全面普及与实行，高速接触网以不同于普速接触网的特点逐渐发挥出它的个体优势，换言之，在技术的要求和施工的难度上，总体上是呈现出一定的挑战的，在进行接触网施工过程之前，无论是对于施工环境的要求亦或是技术装备和技术人员的要求，都必须从多个方面进行严格要求，为此我们将注意事项汇总如下：

（1）接触网与铁路的建设一样，必须提供可靠精确的探测和定位设备。

（2）在进行施工过程中，我们必须将基础施工过程作为最为重要的监控和把控环节，以免造成后期无法弥补的过错，将问题和瑕疵扼杀在摇篮里。

（3） 自从电气化铁路接触网技术引进计算机互联网应运之后，大大提升了接触网操作过程的精确性、科学性和可行性，因此对于计算机技术的要求也不能忽视。

（4）接触线的高度具有自身一定的调试和波动范围，因此如何合理地捕捉这种调动范围，对于接触网施工技术人员来说，也是一种挑战。

（5）在进行软硬横跨的研究和安装实践时，要做到精益求精。

（6）接触网的施工过程必须有一个完善的、科学的、合理的运营体系。

（7）对于接触网中的组合技术要进行充分的协调。

在接触网施工过程中，接触网道岔定可以说具有较为关键的作用，主要原因就在于如若关键点不到位，弓网事故就会频发，后果不堪设想，在这一点上，我们可以学习国外的技术，它们的辅助三线关节式道岔定位技术，就具有较为出色的使用效果，最重要的也是最为可行的便是它的安全性技术保障。

其次便是吊弦技术的探究，在在高速电气化铁路接触网上，按照以往的方法进行载流处理，我们发现，往往具有不可调和性，而吊弦技术则不同，它不仅可以两端永久固定，而且省时省力，一步到位，对于电气化铁路接触线要求高效率、高质量的作业具有重要的指导意义。“

整体吊弦的主要施工方法为：首先借助激光进行测距，用经纬仪采集原始数据，然后建立数据库，编制程序，输入原始数据和计算条件，分析计算，打印出结果。最后进行现场的安装，在安装结束后对安装结果进行及时的检测。”1

电气化铁路接触网设备在电气化铁路中，接触网设备在其中占有较高地位，它不仅是电气化工程建设的主体，还是电力机车供电的一种特殊形式。在接触网设备中最主要的一部分就是接触悬挂，它是负责将牵引力变电获得的电能输送到列车，并提供较大动力，以促进铁路的正常运行4。对于接触网设备中的支持装置，它是用来支持接触悬挂的，能够将产生的负荷传给支柱。对于其中的定位装置，主要是为了将接触线的位置进行固定，并保证接触线与受电弓的不脱离现象，特别是接触线在滑板运动轨迹范围内，能够将产生的负荷传给支持装置，这部分主要是由定位管、定位器组成的。支持装置也发挥着较大的促进作用，它能够负责所有设备产生的负荷，不仅能够将接触悬挂固定在一定位置和一定高度上，还能促进接触网的稳定、可靠性。根据以上对电气化铁路接触网设备的讨论和分析可以看出，它在铁路工程建设与使用中发挥重要作用，不仅能够向列车供电，成为一种有效使用的输电线路，还能保障列车的正常运行。3

电气化铁路接触网设备在维修中存在的问题在电气化铁路运行过程中，接触网设备发挥着重要作用，它不仅能保证列车的正常运行，良好的接触网工作状态还能提高整个铁路的运输能力5。如果铁路接触网发生故障，不仅会降低电气化铁路的建设形势，还会影响人们的正常出行。所以，降低列车的不停运现象，促进接触网设备的安全性，以保证可靠性运行。接触网设备是一种露天式设施，线路负荷现象还能影响列车的运行变化。所以，在设备在长期运行期间，受恶劣环境以及自身等因素的影响，容易发生故障，也容易导致电气化铁路发生瘫痪。我国电气化铁路在接触网设备进行维修过程中还存在一些问题，一些滞后手段严重影响了设备在事后的维修方式。在对设备维修前期，由于人们对维修工作没有形成重视，也没有对其进行定期维护，尽管已经增加了维护方式，但执行的手段并不规范，甚至有一些人在维修过程中对设备的使用不够了解，从而导致第二次接触网设备故障的发生，在这种情况下，不仅增加了故障点，也加大了设备的维修手段和维修费用。如果电气化铁路中的接触网设备出现故障，不仅会影响了铁路的正常运行，还会影响铁路的经济发展。3

电气化铁路接触网设备的相关维修措施定期对工作进行检查根据对接触网设备组成的分析，由于该设备在运行期间受环境的制约，运行机制面对较复杂的状况，在这种现象下，容易导致接触网设备出现较大的故障问题。所以，为了改变这种故障现象，就应对设备进行定期检查。在具体的检查工作中，首先，要全面对其进行记名、巡视等，在对铁路监测路段进行检测期间，要具体分析检测的数据，再寻找设备在运行中存在的故障以及缺陷等。然后，由各个车间的技术领导对其分层次审查。最后，将已经完成的检测数据以及分析的情况及时上报给铁路局的相关部门。为了促进该检查工作的真实性以及有效性，期间要做好监督与管理工作；为了提高该检查工作的顺畅性，还要制定定期检查计划，这样不仅能避免工作中存在的混乱现象，还能提高检测质量6。

做好调配工作做好调配工作主要是做好人力资源以及物力资源的调配工作，因为铁路接触网是一项既特殊又复杂的输电线路，在对设备进行维修期间体现一定专业性，为了保障设备维修工作以及检查工作，就要对人力资源以及物力资源进行统一调配，不仅要将技术开展以及安全性的设备维修作为调配工作的重点，还要明确各个部门之间的责任意识与管理意识，期间，要确定好各个接触网维修人员的名单，并及时保障检修与调试之间的信息流畅性。而且，对于技术利用，还应根据铁路检测与维修中设备的管理办法为相关依据，对设备运行的各个环节进行积极指导与检修工作。其次，还要根据维修设备的安全管理办法，将供电措施做到安全实施，以为设备的维修以及指导明确科学的发展依据以及重要指导方向。

做好记录工作对维修工作进行记录要维持科学性发展，因为接触网设备发生故障期间具有一定的偶然性，期间又存在较大的规律性，但这种故障中还存在一些相同点。在维修工作中通过记录可以发现，一些故障规律以及频繁发生的故障点，要定期进行维修，能够降低较大的故障规律7。而且，在故障问题发生期间，还可以针对经常发生的故障点进行检测，这样不仅减少了设备故障的维修时间，还提高了维修工作的效率。而且，在维修工作中对其进行记录，还能够及时找到维修人员，以明确设备的维修责任。但要在记录工作中发挥较好的职能，就要进行全方位记录工作，以促进记录工作的真实性以及有效性。3

结束语总而言之，对于电气化铁路接触线施工技术的严格要求和执行具有重要的现实性意义，一方面，将会促进我国经济的迅速发展，为我国电气化铁路事业带来前所未有的发展契机，另一方面也会为电气化铁路接触网技术的发展提供更加坚实的保障，提升接触网施工人员的技术操作水平。1

铁路的电气化发展已经成为现代社会发展的主流，但接触网设备的故障问题严重影响电气化铁路积极进步，所以，应根据接触网设备中存在的故障，利用相关措施积极解决，不仅要以合理、科学的措施进行维修，还要加强定期的保护工作，以降低故障的发生几率。3

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所