我国高速铁路接触网整体吊弦折原断因和措施研究

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（中铁建电气化局集团轨道交通器材有限公司，江苏常州 213179）

通过对高速铁路接触网进行研究，发现其在保障机车安全运行等方面非常的关键。其中吊弦又是接触网系统当中最重要的组成部分，将其安装在了承力索和接触线中间，主要的作用是增加接触悬挂点，将接触线的尺度以及弹性均衡度进行有效的改善，合理并科学做好高度的调整，让起可以起到截流、承载之用。文章以其折断原因为研究入手点，对其原因开展分析，并以此为基础提出了一系列具有可行性的措施。

1.发展高速铁路的重要性

众所周知，我国地大物博、幅员辽阔，各个地区之间有着很大的不同与差异，而且众多的资源分布情况也具有复杂性的特点。原来的路网设置时，主要是将客与货物放在同条线上，我们国家有85%的木材、原油、煤炭等都是需要通过铁路来完成运输的。所以中国铁路运输效率的高低与运输的密度、旅客的周转量之间都有着紧密的联系和关系。伴随着时间的不断推移，我国的高速铁路呈现出了高速的发展态势，我国煤炭、石油等货物铁路运输发货量也在不断攀升当中。

2.存在的问题

通过对我国各条高速铁路接触网专业设备当中的整体吊弦使用情况进行认真的分析和研究，发现出现过多次的整体弦断裂问题，成为了影响行车安全最重要的因素，对现场的实际情况进行排查，将问题发生的实际位置、比例、性能、运行的环境等各方面作为入手点展开深入的分析，再应用专业的工具进行相关的排查，找到发生问题的主要原因，最后制定出完善的方法，将问题妥善的解决[1]。

2.1 问题现象分析

研究整体吊弦断股、断丝的问题，发现以下几个情况：

（1）吊弦线钳压管接处，其断股、断丝的问题突出，说明了其问题缺陷和压接方式间，有着非常紧密的联系。（2）吊弦部分的新型环在运行的过程当中，出现裂纹，伴随着时间的不断推移，断裂情况在不断增大。（3）新型环和吊弦线不断摩擦，发现了断股、断丝或者全断等问题。（4）从中间位置断股、断丝，如图1所示。

图1 吊弦线磨损断丝、断股情况图

2.2 问题发生的具体位置

（1）以线路条件为基础，开始各项问题的分析工作。通过分析发现了路基区段整体吊弦发生故障，占到所有问题的18%左右，桥梁区段整体吊弦出现问题的占到所有问题的82%左右。从这里可以看出，和路基区段相比，出现吊弦问题的区域以桥梁为主，且这个比例要高出很多。认真研究、分析不同平面、不同线路情况的区间比，发现桥梁段的不同平面布置缺陷与路基段相比，极为相像，由此可以说明吊弦发生的问题与平面布置之间没有任何的关系。

（2）以京沪高铁为实际研究路段。针对吊弦装配在安装时的主要方式、实际位置开展分析，发现断股、断丝的主要集中位置最多的在中间柱处，占总数的54%左右，其次是占46%的锚段关节处。根据研究发现这条线共有锚段2712个，长度超3000km，中间柱处整体吊弦缺陷8.5根每百条公里，锚段关节处整体吊弦缺陷36根每百条公里，由此可以看出二者相比较，锚段关节处整体吊弦缺陷与中间柱相比较，竟然低于4倍多[2-4]。对相关的数据进行仔细的统计之后发现，发生问题的主要位置中间柱与锚段关系处相比较，要多出许多，研究装配安装悬挂的数量锚段关节处吊弦概率大于中间柱，而高出很多。说明锚段关节内部吊弦出现问题的概率更大。装配形式的不同，吊弦折断的方式也会有很大的不同与差异。

3.出现问题的主要原因分析

3.1 产品的主要结构

通过将产品的主要结构作为入手点展开深入研究，发现吊弦线与零部件之间有摩擦等问题，所以增加吊弦线断丝或者是断股问题出现的可能。

3.2 吊弦线的主要材料

如果吊弦线的韧性偏低，而且经过了多次弯曲，再加上压接应力偏大，吊弦在长时间震动的过程当中，非常容易出现断裂问题。车身通过电工，以极快的速度滑过接触线，在吊弦作用下突然下落，可见拉紧状态，且吊弦线水平方向会有震动情况，导致吊弦线在压强管的根部有多次弯曲情况，而且这一过程会长时间存在[5]。

3.3 受外界影响

吊弦正常工作下会由于疲劳而发生失效，外界环境变化不同也会对整体吊弦失效的继承带来不同程度的影响，例如：具有腐蚀性特点的大气环境，尤其是在一些沿海地带、化工企业，通过对现场的实际情况进行研究，发现吊弦线的表面有氧化物的存在，对吊弦线会产生不同程度的腐蚀，影响吊弦线的使用时间以及寿命。

3.4 安装工作与行车密度

经过分析和了解之后发现，吊弦的安装质量与产品的使用时间、寿命之间有着紧密的联系和关系，受电弓高速划过接触线的情况，处在松弛状态的吊弦线以最快的速度的需要承受极大的冲击，所以极有可能会出现被拉断的情况。速度极快的行车也会造成接触网震动频率不断提升，甚至已经高于设计标准，再加上台风给予的影响，也会导致吊弦线出现弯曲疲劳问题，对实际的使用效果产生不同程度的影响。

3.5 规范标准的影响

TB/ T2073等标准对整体吊弦的吊弦线都给出了明确的规定，要求采用TB/T3111当中所规定的JTMH10铜和金绞线，据了解，此项标准与德国所制定的标准相符合、相一致。震动实验在实际展开的过程当中，主要应用的是振幅为±35mm的正弦波进行振频是3～5赫兹的200万次常规试验。经过认真分析和研究之后发现，产品在其设计过程当中，所依照的标准模拟工况与高速铁路接触网实际运营型工况之间存在着偏差，需要补充具有完善性特点而且符合高速铁路接触网的零件试验技术条件以及相关的方法，保证研究结构更具科学性与合理性，有效延长吊弦用绞线使用的时间以及寿命。由此可以看出，高铁专用整体吊弦的断丝、断股或者是其他的断裂问题，之所以非常容易出现，不仅是因为压接方式以及压接损伤等各种原因所造成的，而且还与产品的具体结构、运行过程当中的实际情况、吊弦线的主要性能、试验过程当中的具体标准、试验专设备等各方面原因都有着紧密的联系和关系。所以相关工作人员在分析问题的过程当中，一定要站在全方位的角度进行考虑和分析[6]。不仅如此，吊弦出现折断的问题与高速铁路弓网关系特点之间有的紧密的联系和关系，在时间较长、频次较高、强度较大的弓网影响之下，竖直抬升力造成吊弦被不断的拉扯，之后薄弱点出现，甚至出现疲劳损伤问题，而之所以会形成薄弱点吊弦和吊弦薄弱点与下面几项因素都有着紧密的关系：

（1）与线路种类有直接联系。众所周知，正线车流密度非常的大，而且车辆在行驶过程当中速度较快，震动极大，增加吊弦被上下来回拉扯强度，正线掉线与测线吊弦相比较出现折断的概率会更大一些[7]。（2）与轨道基础之间有关系。车辆在高速行驶的过程当中，尤其是在通过桥梁段时，是因为车桥耦合关系和作用，导致吊弦被上下来回拉扯的强度不断的加大，桥梁区吊弦比路基区域吊弦更容易出现折断问题。（3）和线路曲直有关系。将其与直线区域段进行比较，发现二者之间有着很大的不同与差异，电弓在曲线区段会伴随着外轨超高而出现倾斜，数值台升力全部都是由公网接触压力减弱为弓网接触压力数值分量，导致吊弦被上下来回拉扯，强度不断的下降，直线区段吊弦比曲线区域进行更容易折断问题。（4）与悬挂结构之间有关系。伴随着接触悬挂震动而出现震动的承力索和接触线，弹性差别与数值台升力、作用程度之间有着很大的不同与差异，无法真正地实现步调一致的晃动，上下两段弹性较大的吊弦被上下来回拉扯的强度也非常大，更容易出现折断等各种问题。

4.解决问题的方法与策略

相关工作人员一定要真正的认识到吊弦折断问题的重要性以及所产生的严重后果，对于已经受到严重损伤的吊弦，需要应用更换的方法，将问题妥善地解决，在进行更换之前还需要及时发现问题所在。

4.1 对结构进行改进

通过运用心型环不断对具有传统特点的结构尺寸进行优化与革新，让心型环与线夹本体之间配合更加科学、设置更加合理。

4.2 运用新型耐疲劳吊弦线

通过对具有传统特点的吊弦线进行分析，发现其主要是用铸造、拉拔、绞合工艺，再加上材料结构不均、本身存在应力问题等，就会造成吊弦线韧性、强度均较差，且耐疲劳性下降，在使用的过程当中，增加了断裂问题发生的可能。对比传统和耐疲劳的吊弦线，发现两者之间有着很大的不同与差异，因为耐疲劳型的吊弦线运用了现如今发展最为迅速、最先进的并且具有针对性的制造工艺，将具有传统特点的吊弦线当中的问题进行妥善的解决以及克服，并大幅度提高其强度和耐疲劳特点。工作者通过大量测试，发现其疲劳寿命明显提高，但吊弦恒通基本可保障，对线材表面行防腐处理，广泛运用至工业企业和隧道工程中[8]。

4.3 不断对压接工艺进行优化与革新

应用科技创新帮助吊弦使用时间不断延长。通过进一步的提高和延长吊弦使用时间，一方面可以通过科技创新研究制造出更多耐疲劳材料，并且将其作为吊弦的主体，将抗疲劳性能差等问题突然的解决。另一方面，需要对极易造成吊弦损伤的制作工艺进行不断优化与革新，防止吊弦薄弱点的再次出现，降低吊弦使用的时间与寿命。椭圆环状压接运用的主要是一次压接，宽度适中等形式和方法，将有效接触面积增加，可提高摩擦力，让应力得到分散，由于模具、接管是椭圆形状，受外力压力的影响，同个位置压接管与向心部在收缩，压接处形成椭圆形缩颈，因此这个位置的压接管会不断减小，让吊弦线和其紧紧相连在一起。此时，线与压接管内壁、线线间的摩擦力不断增加，吊弦线轴向位移受到一定影响，为了有效避免脱落的问题产生，把原犬牙式压接对线索压接损失情况有效改善。经过这个处理之后，线索的总体压实严密，减少并有效降低了由于压接对吊弦线的伤害[9]。

5.我国高速铁路面临的机遇和挑战

我国的地域非常广阔，建设环境也具有复杂性的特点，各个地区的地质条件、气候差异有着很大的不同与差异，例如：北方地区四季温度变化非常的明显，而海南地区温热、潮湿，西部地区分布的风沙等，中国高铁技术对具有复杂性特点的地形、地貌等都有着非常强的适应能力，高速铁路运营管理经验丰富，人才储备方面，也可以满足当前高速铁路输出过程中所提出的各类要求。说到面临的挑战，最重要的就是原始创新能力还需要不断地提升，我国在高速铁路建设的过程当中，吸取了日本、德国等发达国家的建设经验，高铁装备专利数量在不断的增加当中，但是都将关注的重点围绕在了产品开发和应用过程当中，对基础性的研发投入情况显得非常不足，基础理论、仿真计算等各方面的创新能力还需要不断提高。

6.结语

高速铁路接触网整体吊弦折断问题具有复杂性的特点，其中包括许多内容需要工作人员真正认识到吊弦折断的主要原因，然后找到出现问题的主要原因。现如今各个城市的高速铁路正在如火如荼地建设和施工过程当中，接触网吊弦在具体使用过程当中非常关键和重要，它对工程最终的质量之间都有着紧密的联系和关系，所以工作人员的具体工作的过程中，一定要不断进行经验的总结以及认真学习，大幅度提高自己的综合素养与工作能力，对相关数据进行准确计算，并且严把质量关。