简统化接触网:中国铁路自主创新再添亮色
      时间:2023-10-08  点击量:   
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简统化接触网是以“三统一、一提高”为研究目标打造的完全自主科技创新成果,“三统一、一提高”即统一参数、统一结构、统一材质、提高装备简统化水平和服役性能,初步构建了体系完整、结构合理、先进科学的中国标准接触网技术体系,为中国高铁走向世界提供了高质量接触网装备和服务支撑。

8月25日10时50分,随着检测列车从黄山北站开出、一路驶向浮梁东站方向进行轨道和接触网检测,昌景黄高铁正式进入联调联试阶段。这一刻,对于中国铁路设计集团有限公司电化电信院的职工来说,有一种特殊的成就感——昌景黄高铁全线接触网采用的正是他们自主研发的中国标准简统化接触网。

“国产化”亟待“自主化”

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的输电装置,是保证列车高速运行的动力之源。

中国高铁的发展,经过多年的消化吸收再创新,实现了高铁接触网零部件的国产化和批量化生产,但由于传统接触网参数系统不统一、安装结构样式繁多、材质标准不一致,相同功能的零部件多达数十种,给制造、组装、施工、运营维护等环节增加了工作难度。为适应中国高速铁路的高质量发展要求,我们迫切需要一套完整的拥有自主知识产权的接触网中国技术标准体系。

2015年,中国铁路总公司正式立项相关课题,由铁道第三勘察设计院集团有限公司(现为中国铁路设计集团有限公司)主持,拉开了简统化接触网系统研究的大幕。中国铁设联合路内外相关单位、高校、制造商,组建接触网科研团队,确立了“三统一、一提高”的目标,围绕中国标准简统化接触网生产研制所带来的“系统创新、结构创新、材质创新、工艺创新”四大方面挑战,逐步推进课题落地,最终破解了制约接触网高精度、高效率、高质量智能建造的关键难题。

探险“闯关”破解难题

接触网属于铁路线上与运营安全息息相关的设备,对于新技术的研发和应用要求极高。

研发前期,中国铁设电化电信院科研团队面向全路做了大量调查研究,走访各铁路局集团公司、相关高校、制造企业、施工企业等,征求了数千条意见,最终确定了装备结构简约化、零件集成化的设计理念,建立了一套技术体系。

在研发阶段,科研团队犹如进行一次探险,在勇闯一道道关卡中不断突破创新。

关卡一:理论支撑。新型接触网亟待从无到有的技术创新。科研团队充分利用高校资源和技术支持,进行公式推导、仿真试验验证等,为技术创新提供了重要的理论支撑。

关卡二:结构创新。“简统化接触网的‘简’不是简单,而是简约,我们要简约集成化,零部件的结构要适应使用工况。”电化电信院副院长邓洪介绍,从装备的可靠性和维护的便捷性出发,团队成员经常进行头脑风暴,研讨哪些零部件应该组合在一起、哪些保持分离状态,最终形成了结构组合的优化方案。

关卡三:应用前景。我国高铁运营场景非常丰富,简统化接触网的设计既要有普惠性,适应国内复杂多变的地域差别和线路工况,又要注意每一条线路所经区域的差异化,进行防腐处理等一些技术参数的局部调整。

这些难题被一一破解后,他们迎来了最难的技术关卡——腕臂定位装置。科研团队骨干成员陈伟介绍:“腕臂定位装置是悬挂接触网导线的装置,也是接触网的核心装置。这个装置的优劣直接关系着接触网的整体性能。”

科研团队创新提出了一系列新结构新材料新工艺:设计组合承力索座,兼顾原有承力索座和套筒双耳的功能;定位器采用弧形设计,与受电弓包络线匹配性更好;改进心形环结构,提高吊弦的综合性能;腕臂铝合金件应用锻造技术,延长使用寿命……

2018年,简统化接触网在京沈高铁试验段成功应用。试验数据表明,与传统接触网相比,简统化接触网腕臂定位装置零部件数量减少30%以上,螺纹紧固件数量减少30%以上,安装和维修效率提升30%以上,弓网受流性能提升10%以上,大幅降低了施工难度、缩短了工程工期,并全部实现接触网零部件材质标准中国化。

2019年,中国国家铁路集团有限公司组织权威专家团队对简统化接触网相关课题进行评审。专家团队给出了高度评价——简统化接触网零部件技术性能达到国际领先水平。

“制造”升级为“智造”

有了中国标准的简统化接触网零部件,安装也是一门全新的课题。科研团队基于智能物料选取、多轴机器人等技术,首创简统化接触网腕臂机器人智能预配系统。

这个机器人是这样工作的:随着电脑操作台前的技术人员输入数据、按下操作按钮,智能机械臂开始来回摆动,上料、对齐部件、切割、螺丝紧固……一组接触网腕臂便迅速装配成形。

这样操作的优点有很多:预配尺寸精度高、生产效率高、工艺质量优良、节省材料,实现了简统化接触网制造成本与传统接触网基本相当、全寿命周期产品成本却更低的目标。

此外,为了促进简统化接触网的研发生产、获取翔实的一线数据,中国铁设联合中国铁路济南局集团有限公司建立了产业化研发制造基地——铁设(济南)电气设备有限公司,形成“研、产、用、研”的循环产业链条。

铁设(济南)电气设备有限公司董事长林德福说:“我们坚持技术共享、打破壁垒、服务全路,将简统化接触网从设计施工到产品制造再到运营维护,做成全产业链条,更有利于打造中国高铁的亮丽名片,服务中国高铁高质量发展。”

目前,简统化接触网已在盐通高铁、崇礼铁路、郑万高铁等项目中“服役”,运行稳定,性能可靠,各项指标符合标准要求。正在建设的汕汕高铁、济郑高铁等线路部分区段也采用了该技术装备,雄商、雄忻高铁更是在全线应用了简统化接触网。同时,简统化接触网成功走出国门,在雅万高铁得到推广应用。

2020年,中国铁设主持的“以简统化为核心的高服役性能新型接触网关键技术与装备”项目,获中国铁道学会科学技术奖特等奖。

从引进技术到消化吸收,从“中国制造”到“中国创造”,中国标准简统化接触网的研发彰显了中国高铁制造技术的硬实力。展望未来,电化电信院院长罗健充满希望:“它将更好地服务中国铁路‘走出去’,为‘一带一路’建设贡献力量。”

(摘自人民铁道网)