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高铁提速,列车头顶的接触网至关重要

日期:2018-07-30 15:44:15编辑作者:www.cx189.net
中国铁路再调图,多条高铁再提速。高铁提速,不仅与列车有关,列车头顶的接触网可是至关重要。这一根根看似普通电线的电力大动脉,却有着特殊的产业“密码”。
  与普通电线不同,铁路列车运行速度快、荷载量大,接触网电线的材料需要兼顾导电性与抗疲劳性。而高铁接触网电线要求更为严格。
  “普通的铜银、锡铜导线比纯铜材质提高了耐热性,但是抗拉强度不行,张力不足,导致列车提速难。”中国最大的高铁接触网导线供应商——中铁建电气化局康远公司总工程师李学斌说,铜镁合金导电率高、强度大、耐磨、耐腐、抗疲劳。
  那么,把国外的铜镁合金导线照搬到中国高铁上行不行?还真不行!
  与国外高铁相比,中国高铁往往时速高、运距长、开行密度大,且有些线路能一日经历四季变化。像京沪高铁的运距比德国柏林到法国巴黎的高铁要长20%,但运输时间却只有其一半。这就要求接触网材料的导电性更好,韧性更强。
  “列车时速超过300公里后,时速每提高20公里,就是一个技术门槛。就好像百米赛跑,跑进10秒后,每提高0.01秒都很难。”中铁建电气化局康远公司董事长赵德胜说,中国高铁时速从300公里提高到400公里,车体结构不同、线路建造转弯半径不同,接触网张力每提高一个千牛,电线所采用的合金材料配比设计就大变样。“如果材料不好,就会摩擦出电火花,甚至烧断。”
  国外使用铜镁合金做电线,均采用铸造工艺,这导致电线像建筑钢筋一样硬,导电性能差,也缺乏韧性。而中国则采用了完全不同的上引连续挤压工艺。“从显微镜下的材料横截面看,原来的连铸工艺使金属组织像窗户上的冰花,充分体现了镁的易氧化,导致韧性不足。”李学斌说,“我们自主研发的工艺就像是在揉面,把面疙瘩都和开,面条就能拉很长,还特别筋道。显微镜下看,金属颗粒都变成肌肉纤维,金属组织的晶粒相当于国外同类产品的百万分之一。”
  如今,中国高铁采用的国产接触网材料,导电率比国外同类产品高出约20%,耐疲劳特性则比国外同类产品提高40%,不仅使中国高铁接触网的采购成本节省了一半,每年还为中国高铁节约电费几十亿元。
  高铁接触网有了优质电线,仅是提速的第一步。接触网看起来是个直线,实际上是“Z”字形,还有波弧,把这样的电线架好需要300多种抗疲劳的稳固零件。
  “别看都是些不起眼的线夹、吊弦,一旦脱落,就会导致接触网张力变化,引发高铁降速,甚至影响运行安全。”中铁建电气化局集团轨道交通器材有限公司副总经理李毅军说,国外高铁接触网上的定位器线夹是铜制U形,但是中国高铁开行速度往往比国外高,甚至5到7分钟一趟车,开行密度是国外的几倍,导致高铁运行测试时,该部件总是断裂。通过自主研发,最终中国采用高强绝缘尼龙材料研发了防脱落保险销,安装简易,而且抗疲劳性也大大提高。
  不仅材料创新,中国高铁接触网还率先走入了智能化。据李毅军介绍,在目前施工的京张高铁上,正在整体调试智能化腕臂预装平台。“我们自主研发设计的棘轮装置在线监测部件,装有高精度传感器,其中角度传感器测量精度上下误差0.1度,温度精度误差0.1度。一旦接触网数据有异常,手持终端就会预警铁路局、供电段,不用再等到故障发生才应急。平时也可在线监测收集质量数据,真正通过‘大数据’为高铁安全运行装上‘保险阀’。”

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