楊艷

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力機(jī)車的發(fā)展運(yùn)行速度逐年加快，作為電力機(jī)車的重要組成部件之一，受電弓滑板也隨之面臨著飛速發(fā)展。本文主要就電力機(jī)車受電弓滑板材料的發(fā)展進(jìn)行探究，通過(guò)介紹國(guó)內(nèi)外電力機(jī)車受電弓材料的發(fā)展歷程，探究未來(lái)的發(fā)展道路，希望能對(duì)相關(guān)參閱人員起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車；受電弓滑板材料；發(fā)展研究

受電弓滑板是電力機(jī)車的重要組件之一，主要安裝在受電弓的頂部，通過(guò)與導(dǎo)線的接觸，在滑動(dòng)時(shí)從導(dǎo)線上獲取電流，為電力機(jī)車運(yùn)行提供動(dòng)力。隨著電力機(jī)車運(yùn)行速度的提升，受電弓滑板的性能也在逐步提高。在電力機(jī)車高速運(yùn)行時(shí)，一方面滑板表面摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致滑板表面溫度提升。另一方面，受電弓滑板在接觸分段絕緣器等硬點(diǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生離線拉弧現(xiàn)象，導(dǎo)致滑板表面質(zhì)量下降。因此，隨著電力機(jī)車速度的提升，人們對(duì)受電弓滑板材料的研究也在逐漸深入。

1國(guó)外受電弓滑板材料的發(fā)展

1.1日本的發(fā)展

日本是目前世界上高速電氣化鐵路較為發(fā)達(dá)的國(guó)家之一，發(fā)展速度位居世界前列。1964年日本開(kāi)通了世界上第一條高速運(yùn)行的鐵路，使列車的運(yùn)行速度由原來(lái)的64KM/h發(fā)展到了210KM/h，使電力機(jī)車受電弓材料的發(fā)展邁入了一個(gè)嶄新的時(shí)期。

在電氣化鐵路發(fā)展初期，電力機(jī)車受電弓的材料為純銅，其優(yōu)點(diǎn)是：制作方便，機(jī)械強(qiáng)度高，成本較低。但由于純銅的親和力較大易導(dǎo)致粘著磨損，所以很容易導(dǎo)致接觸導(dǎo)線嚴(yán)重磨損。第二次世界大戰(zhàn)期間，為節(jié)約原材料，日本通過(guò)研究開(kāi)發(fā)了性能更加優(yōu)越的石墨滑板材料。石墨滑板材料的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)接觸導(dǎo)線的磨損較小，但由于石墨本身具有較強(qiáng)的電阻，集電容量小，并不適合作為受電弓滑板材料長(zhǎng)期使用。所以在1951年左右，日本又推出了性能更加完善的銅系合金燒結(jié)滑板材料。1953年后，人們發(fā)現(xiàn)銅系合金燒結(jié)材料在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)溝狀磨損，特別是在氣溫較低的情況下，還可能因?yàn)槟p嚴(yán)重而發(fā)生熔斷等較為嚴(yán)重的問(wèn)題。1964年隨著日本新干線的建成并投入使用，電力機(jī)車受電弓滑板材料越來(lái)越引起人們的重視，經(jīng)反復(fù)對(duì)比研究后發(fā)現(xiàn)鐵系燒結(jié)合金因?yàn)槠洫?dú)特的性能優(yōu)勢(shì)更適合作為受電弓滑板材料。1981年后，日本的高速列車最高時(shí)速已達(dá)210-240KM/h，鐵系燒結(jié)合金已無(wú)法滿足列車的實(shí)際需求，鐵系燒結(jié)合金的應(yīng)用受到限制?，F(xiàn)代，隨著鐵路高速化的發(fā)展，現(xiàn)有的受電弓材料越來(lái)越難以滿足實(shí)際需要，基于此，日本專門(mén)成立了工業(yè)株式會(huì)社用于研究新型滑板材料，并由此開(kāi)發(fā)出了浸金屬碳滑板材料，浸金屬碳滑板材料是一種性能較為理想的高速列車受電弓滑板材料，具有強(qiáng)度高導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)。日本鐵路高速化的目標(biāo)是在21世紀(jì)將速度提升到350kM/h以上，因此，目前日本正在努力完善現(xiàn)有材料的性能，并開(kāi)發(fā)更為理想的電力機(jī)車受電弓材料。

1.2歐洲方面

繼日本之后，1970年左右，歐洲各國(guó)也開(kāi)始了對(duì)高速鐵路的研究，其中非常具有代表性的是德國(guó)的ICE和法國(guó)的TGV，它們所使用的受電弓滑板材料分別為碳系列和金屬系列，其中碳系列的主要原料為碳，金屬系列主要為鋼和銅合金。由于銅和鋼各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在TGV上，銅合金主要用于直流區(qū)間，鋼滑板主要用于交流區(qū)間。但由于金屬類滑板材料與接觸導(dǎo)線的親和力較強(qiáng)，導(dǎo)致接觸導(dǎo)線發(fā)生較嚴(yán)重的磨損，所以金屬系列滑板材料的應(yīng)用受到了很大的限制。碳系類滑板材料在使用過(guò)程中會(huì)在接觸導(dǎo)線表面形成一層薄潤(rùn)滑膜，可以有效減輕接觸導(dǎo)線的磨損。

從上述中不難看出，隨著電力機(jī)車速度的提升，開(kāi)發(fā)組織致密，碳與銅比例恰當(dāng)?shù)幕宀牧铣蔀樾碌难芯糠较颉?/p>

2我國(guó)受電弓滑板材料的發(fā)展

隨著我國(guó)電力機(jī)車速度的不斷提升，我國(guó)的電力機(jī)車受電弓滑板材料的發(fā)展主要經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段。

2.1速度70KM/h階段

1961年我國(guó)開(kāi)通了第一條電氣化鐵路，列車運(yùn)行時(shí)的最高速度僅為70KM/h，受電弓滑板材料為銅板條，但由于銅的親和力較強(qiáng)，接觸導(dǎo)線磨損嚴(yán)重，因此只能在應(yīng)用了潤(rùn)滑措施的銅鋁導(dǎo)線區(qū)段使用。

為了解決實(shí)際問(wèn)題，鐵道科學(xué)院引進(jìn)外國(guó)先進(jìn)技術(shù)，研制出了純碳滑板材料，解決了接觸導(dǎo)線磨損嚴(yán)重的情況。

2.2速度100KM/h階段

純碳滑板材料雖然優(yōu)點(diǎn)明顯，但當(dāng)列車速度達(dá)到100Km/h時(shí)，很容易由于機(jī)械強(qiáng)度低造成滑板條斷裂，所以在應(yīng)用上限制較大。1965年經(jīng)鐵道科學(xué)院和西安鐵路局共同協(xié)作，以金屬系材料為主，通過(guò)添加一些潤(rùn)滑性能較好的材料，研發(fā)出了性能較好的金屬系燒結(jié)滑板材料。該材料較好的取代了碳紊性材料，較為廣泛的應(yīng)用于受電弓滑板材料中。

2.3速度160Km/h階段

隨著電力機(jī)車速度的提升，現(xiàn)有的滑板材料已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法滿足實(shí)際需要，因此在1990年左右，我國(guó)的電力機(jī)車開(kāi)始使用浸金屬碳滑板材料作為受電弓滑板的主要材料之一。目前廣深線和哈大線使用的就是從德國(guó)進(jìn)口的浸金屬碳滑板。

在未來(lái)，我國(guó)將研發(fā)速度更快、安全性能更高的電力機(jī)車，電力機(jī)車滑板材料也將隨著科技發(fā)展逐漸更新?lián)Q代。

3總結(jié)

目前，我國(guó)已有近27萬(wàn)Km的高速電氣鐵路，在未來(lái)我國(guó)將重點(diǎn)發(fā)展電氣化鐵路，因此對(duì)電力機(jī)車受電弓滑板材料的要求也將越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)強(qiáng)度高、電阻系數(shù)低、沖擊韌性高的新型滑板材料將成為電力機(jī)車受電弓滑板材料的主要研究方向。