随着我国社会与经济的快速发展，对于能源与其他耗材的需求与日俱增，重载铁路作为承担煤炭、矿石等大宗货物运输的主要主体，重载铁路运行安全，不但会影响货物的运输时效，同时也对我国经济发展有着重要的影响。同时，重载铁路安全可靠地运行，也是我国铁路发展规划中的重要内容，对提高铁路现代化发展水平意义重大。而在重载铁路基础设施建设过程中，接触网无疑有着不可或缺的重要地位与作用。接触网不但是重载铁路牵引机车重要的能源供应装置，在为重载铁路机车提供运行动力的同时，也对重载铁路机车的运输效率与安全有着极大的影响。重载铁路接触网作为露天装置，在实际的运行过程中，极易受到外部环境、气候等因素的影响，进而出现较多的故障，既影响重载铁路机车的运行安全，也增加了运维成本。而且一旦处理不及时，将会导致较大的风险隐患，极易引发安全事故。为此，加强重载铁路接触网关键技术方案的研究，对提高重载铁路接触网的稳定性，延长接触网使用周期，发挥重载铁路接触网的作用有着积极的意义。

一、重载铁路对接触网的功能需求

重载铁路的定义，具体可以参考2015年由国际重载运输协会的定义要求，即牵引质量在8000t以上、列车的车辆轴重在27t以上、每年的运输货物总量不能低于40Mt，三种条件只要满足其中的任意两条，就可以称作重载铁路。相比于其他铁路线路而言，重载铁路无疑有着更高的标准与要求，对牵引质量、轴重量以及货运量都有着明确的目标，正因如此，重载铁路对于接触网也有着极大的影响。首先，重载铁路因为载重较大，因此对于机车的牵引质量要求较高，而机车牵引质量越高，就会对牵引机车的功率有着极高的要求，那么作为为牵引机车供电的接触网，其载流量就会随之加大，接触网的供电方式、导线界面等也有所提升。其次，重载机车的轴重相对较大，对于线下基础设施的振动也更为强烈，这就导致接触网结构以及零部件的性能要求相对较高，不但需要具备抗腐蚀性、耐高温等特点，更需要有着良好的耐久性与可靠性。最后，重载铁路作为铁路货运系统的重要支撑，其面对的运输环境较为恶劣，而恶劣的环境对接触网也有着极大的伤害，这就要求接触网必须有着一定的防污功能，接触网的材质必须能够承受环境带来的侵蚀，从而保障接触网正常运行，为重载铁路机车提供能量^[1]。

二、接触网性能和特点分析

（一）重载铁路接触网性能分析

重载铁路接触网在实际运行的时候，其主要的职责是负责电能的传输，因此接触网的安全性对重载铁路的运输能力有着极大的影响。对于重载铁路来说，接触网性能是决定重载机车受电弓受流效率与水平的关键，同时也对机车的运行速度与安全影响巨大。重载铁路接触网的重要构成部件是接触悬挂与电连接器，接触悬挂包括补偿器、吊弦、接触线等，其主要的功能是要将牵引变电得到的电能输送到电力机车。而电连接器则是另外一个重要的构成部件，作为连接其他部件的重要媒介，其对导线性能要求较高，必须确保为每一个分段供电之间的电路进行电能的传输，在整体上保障电路的顺畅，同时能够完成并联供电，在有效降低电能损耗的同时，确保供电质量。

而为了有效提高重载铁路接触网运行效率，确保重载铁路机车受流稳定，接触网在实际的安装过程中，对于几何性能、机械性能、材料设备性能、电气性能等均有着极高的标准与要求。接触线作为配电线路，也是受电弓滑道接触线高度、接触线坡度，对受电弓沿接触线平滑运行，起到了十分重要的辅助作用。接触网作为相对复杂的振动系统，其中既包括均布质量，也包括集中质量。并且因为接触网有着较高的弹性，受机车、受电弓弹簧系统振动、风力因素等影响，极易出现接触网机械振动的情况，进而使接触网锚段出现弹性变形，导致接触网在接触线上出现明显的抬升现象，受电弓受震动传播的影响，与接触网触力发生变化，从而使接触网状态发生变化与弓网间接触性能发生改变，最终影响接触网的机械性能。

（二）重载铁路接触网特点分析

其一，环境性特征。重载铁路接触网的铺设主要是以铁轨为主要延伸方向， 与周边的设施相互作用与影响。

其二，气候性特征。接触网作为露天设施，外界的温度、湿度、气候变化等都会对接触网的参数、绝缘强度、载流能力等产生影响，同时也极易发生弓线的磨损，一旦严重甚至可能引发较大的安全事故。

其三，无备用性特点。接触网的分布范围相对较广，并且因为与受电弓滑动接触，在技术上难以实现备用，这就导致接触网一旦发生故障，就会影响机车运行，并造成不同程度的损失。针对这种情况，这能在技术层面上入手，定期对接触网进行检测与维护，以状态修的方式保障接触网的安全可靠^[2]。

其四，机电性特征。接触网实际上就是电力输电线，只不过因为弓网系统的特殊性，需要借助接触网以保证弓网关系的稳定性结构以及充足的波动速度。也就是说，接触网性能越好，就越能满足铁路电气化性能需求与机械性能需求。但是接触网作为机械系统，有着极为明显的机电性特征。

其五，符合随机性特征。接触网所承担的电力牵引，具有较为明显的随机性，并且电力牵引的负荷一旦发生变化，接触网所承受的冲击也就越大，而为了确保接触网的安全稳定运行，就必须对其强化过负荷能力，尽量延长接触网的使用周期。

其六，复合型特征。接触网在实际的设计与建设过程中，因为涉及了电气工程、机械工程、空气动力学、弹力学等诸多领域知识，因此具备较为强烈的复合型特征。

三、重载铁路接触网应用意义与现状

（一）重载铁路接触网应用意义

接触网对于重载铁路的运行至关重要，是铁路机车运行的关键，如果没有接触网，或是接触网一旦发生问题，那么机车就无法正常行驶，铁路货运一旦停止，那么煤炭、矿石等大宗货物的供应受到影响，势必会影响社会与经济的发展。因此，接触网的稳定性与安全性，决定了重载铁路机车的运输效率与质量，相关部门一定要重视接触网运行状态，做好建设与维护，在确保接触网运行状态良好稳定的同时，为重载铁路运行提供保障，确保货物运输的时效性，为社会与经济的发展保驾护航^[3]。

（二）重载铁路接触网应用现状

现阶段而言，我国重载铁路已形成较为完善的基础网络，为重载铁路安全可靠快速运行提供了保障。我国重载铁路里程较长，覆盖了大部分地区。如包神-神朔-朔黄铁路、大秦铁路、蒙华铁路等，为我国经济发展做出重要的贡献。但是，就实际情况来说，重载铁路接触网依然存在着一定的不足，尤其是在接触网建设时，因为技术、材料等因素的限制，导致现阶段的运行的接触网在一定程度上无法为机车运行提供所需的能量，这种问题在后续的发展中将会尤为突出。此外，现阶段重载铁路接触网腕臂底座主要有三种类型构成，中间位置的腕臂底座稳定性较差，导致弓网易发生故障，而隧道位置的腕臂底座则受漏水问题的影响，冬季会出现大面积的结冰现象，导致接触网易出现短路现象，影响重载铁路的安全运行。

四、重载铁路接触网关键技术方案

（一）零件的选择

重载铁路接触网需要应对的问题相对较多，加载流量大、线下基础设施振动强烈、腐蚀及污染严重等，部分高温或严寒地区，还需要具备一定的耐高温与抗低温性能。因此，重载铁路接触网零件质量与性能至关重要。

第一，对于腕臂底座来说，在选择的过程中，要根据工艺成分进行具体划分，如果是锻造类，那么要采用钢材，型号为Q235A，如果在低温环境使用，则可以选择Q345B型号钢材。对于腕臂底座材质的选择，要根据实际的情况进行综合分析，从而选择合适的类型。

第二，终端锚固线夹。终端锚固线夹在结构上以双耳楔形、锥套型为主。双耳楔形以楔块楔紧为主要的工作原理，整体上采用铸造工艺，材质以钢为主。锥套型则以锥压抱紧为工作原理，线材无需弯曲，整体以锻造及机架加工制造，材质上以铜合金、不锈钢为主。双耳楔形线夹成本相对较低、工艺简单，可大规模生产，但是体积相对较大，在安装时弯曲难度较大，自身也易存在缺陷。而锥套型线夹加工工艺相对复杂，造价较高，但是可靠实用。在使用的选择上，更推荐使用锥套型线夹^[4]。

第三，补偿装置。该零件需要根据重载铁路的特性合理选择。重载铁路运行环境相对恶劣，经常在山区之间行驶，对制动效果需求不高，因为运输货物基本上都是煤炭、矿石等大宗货物，在运输过程中难免会导致大量的粉尘遗留。因此，在选择时，可以选择轮滑补偿装置，其密封性好，具有双面轴承，可靠耐用，可以帮助接触网部分位置免于过多的磨损，进而影响重载铁路运行。

第四，电熔连接夹。主要以全压接型与螺栓型两种为主。其中全压接型安全可靠，连接电阻小，但是对于安装工艺要求较高。而螺栓型则是安装相对简单方便，但是质量相对较大，连接电阻较大。因此，在实际的使用过程中，更推荐全压接型。

（二）规格与配置

重载铁路接触网关键技术方案中，对于导线规格及张力配置至关重要。第一，对于导线截面来说，因为重载铁路承担的货物运输质量较大，因此，对于牵引电流的要求相对较高，需要更大的功率才能保障机车的正常运行，因此，导线截面需要合理增加。但是按照现阶段我国重载铁路接触网运行状态而言，受供电信息、功率变化等因素的影响，经过工作人员的实验，最终得出重载铁路接触网导向截面应保持在150mm2为佳，材质主要以铜为主。

第二，悬挂种类的选择。在确定导线截面之后，要对悬挂种类进行合理选择。主要以弹性链与简单链为考虑对象。其中，弹性链相对简单，因为自身弹力较强，对于重载铁路的帮助并不明显。而简单链则因为成本较低，无论是前期的安装、中期运行以及后期的维护，都相对简单方便，因此，更推荐以简单链为主^[5]。

第三，张力配置。通过明确导线截面与悬挂类型之后，通过相关的模拟软件进行张力测试，最终得出三种配置结果15 kN+10 kN、15 kN+15 kN、15 kN+20 kN，为了确保最终的效果，工作人员可以在三种配置结构基础上进行统计，从而选择最为合适的张力配置。

（三）电分相确定

第一，器件式电分相。在重载铁路的运行环境中，山区的比例相对较高，因此，重载铁路经常会出现大坡道、小半径曲线以及连续的隧道等，这就需要进行电分相确定，从而确保机车正常运行。器件式电分相能够满足机车运行时对机械、电气等方面的需求，安装技术相对简单，应用范围也相对较广。但是，该形式易受到一定的冲击，影响弓网受流的稳定性。

第二，如果重载铁路运行线路条件相对较好，可以选择锚段关节式电分相。其中，两断口式接触网电分相推荐使用双弓间距小于无电区长度的短分相方案，以2个4跨绝缘关节重叠1跨组成7跨电分相关节。另外，三断口关节式电分相主要由3个连续的绝缘锚段关节组成，该电分相形式对于重载铁路的适应性更强，但是在实际的选择过程中，仍然需要根据重载铁路实际的运行条件合理选择，从而确保重载铁路接触网正常运行，为重载铁路提供必要的支撑与保障。

结束语：

重载铁路对于我国经济发展的意义重大，加强重载铁路稳定安全运行，既是我国铁路系统现代化发展的实际需求，也是为我国社会与经济发展注入内在动力的关键环节。而作为重载铁路的重要构成部分，接触网有着不可忽视的重要作用，是重载铁路机车运行的动力。为了确保接触网发挥应有的作用，对其关键技术方案进行研究确定，确保各项零部件的质量与性能，合理选择规格与配置，并根据实际情况选择合理的电分相形式，是确保接触网稳定有效运行的关键，需要我们给予足够的重视。

参考文献：

[1]陈立国.重载铁路接触网关键技术方案应用[J].智能城市,2021,7(04):64-65.

[2]孙伟,盛婕,戴晋,等.重载铁路接触网设备智能感知关键技术研究与应用[J].铁道运输与经济,2023,45(11):122-129.

[3]彭振武.高速铁路接触网检测技术探讨[J].工程建设与设计,2020,(16):103-104.

[4]苏光德.跨海湾高速铁路接触网工程关键技术与应用[J].高速铁路技术,2024,15(02):56-60+81.

[5]冷旭.高速铁路接触网系统关键技术研究[D].中国铁道科学研究院,2020.

作者简介：张少举（1986.8-）男，河北邯郸人，本科，助理工程师，研究方向：铁路供电接触网。