接触线材料理想的性能指标为 : 抗拉强度 > 600M Pa, 点上进行国产化 ,而且还应大量出口 ,占领国际市场 。
导电率 > 80% IACS,抗高温软化性能为 : 使用温度在 因此 ,新一代高速铁路接触网用接触线的研究与开发 ,
300℃时的抗拉强度下降率在 10%以下 [ 1～9 ] 。
已经受到了使用 、研究和生产单位以及政府部门的密

等的接触线 ,但要高速运行且达到好的性能主要还是 是相当高的 ,这将作为我国接触线研究与开发的努力
铜合金型的接触线 。法国在时速 300～350km 的接触 方向 。
网中采用锡铜 2120接触线 ;德国在时速 300km 以上的 2. 3 高速列车接触线的发展趋势
接触网中使用镁铜 2120接触线 ;日本在时速 300km 的
不足之处 ,但突出的问题是导电性好的材料其强度不 速电气化铁路里程已达 10200km。中国整体的高速铁
高 ,合金的综合性能不理想 ,目前各国都在致力于接触 路网估计将在 2020年形成 ,高速铁路的建设将给国内
线新材料的研制和开发工作 。
外企业带来巨大商机 。
对比国外高速铁路接触线使用现状和国内接触线
20世纪 80年代我国铁路部门的电气化列车接触 切关注 ,这对加速我国接触线国产化进程有着重要的
线材料有纯铜线和钢铝电车线 , 90年代我国又开发多 意义 。
种铜合金电车线 ,例如 : CTHA 2120 银铜线 ,抗拉强度 365M Pa,导电率 9616% IACS; CTHB 2120 锡银铜线 ,抗 拉强度 368M Pa,导电率 9010% IACS; CGLN 2250 钢铝 线 ,抗拉强度 650M Pa,导电率 4613% IACS。但所有这 些线种的参数与京沪高速列车要求的接触线性能 :抗 拉强度 ≥600M Pa,导电率 ≥80% IACS仍有较大距离 ,
alloys, such as Cu2Ag2Cr, Cu2C r2Zr alloy should be developed for contact w ires for that these alloys can meet the techni2
cal requirements of high2tension, high2conductivity, higher high2temperature softening point and wear2resistance.
为世界接触线发展的总趋势 [ 9 ] 。
的拉断力不低 ,分别为 54kN 和 6816kN ,而且线密度也
21311 铜合金型接触线
比较低 。日本的 TA 2196和我国的 CGLN 2250相比 ,两
(1) 银铜合金类接触线 包括银铜和锡银铜 。 者导电率相当 ,但前者抗拉强度和拉断力都比较高 ,线
对于电气化铁路 ,列车运行速度的极限基本上为 接触线波动速度的 70% ,如果列车的运行速度接近于 波动速度时 ,接触线的集电性能将会变差 。因此 ,为了
目前 ,各国所用的接触线如表 1所示 ,由表 1可以 看出 ,接触线的强度和电导率总是处于矛盾状态 ,如钢 铜复 合 接 触 线 强 度 达 到 655M Pa, 导 电 率 仅 有 6012% IACS;而 铜 接 触 线 强 度 为 340M Pa, 导 电 率 有 9710% IACS。
根据高速列车对接触线的要求 ,世界发达国家都
2
《金属热处理 》2005年第 30卷第 3期
在发展自己的高速铁路接触线 ,接触线的材质和品种 接触 线 , 抗 拉 强 度 和 导 电 率 都 比 较 低 , 分 别 达 到
繁多 ,但接触线向铜合金化和复合金属化的发展已成 216M Pa、350M Pa和 4613% IACS、4615% IACS,但它们
Key words: high2speed railway; contact w ire; Cu2Ag2C r alloy; Cu2C r2Zr alloy
1 引言
随着电气化铁路运行向高速发展 ,必然要求加大 接触线的悬挂张力 ,提高载流能力 、接触网的稳定性 , 改善机车受流质量 ,在要求接触线材料具有良好导电
综 述
高速铁路接触线用时效强化铜合金的发展
雷静果 1, 2 ,刘 平 2 ,井晓天 1 ,赵冬梅 2
(11西安理工大学 材料科学与工程学院 ,陕西 西安 710048; 21河南科技大学 材料科学与工程学院 ,河南 洛阳 471003) 摘要 :通过分析国内外高速电气化铁路接触网用接触导线的研究及使用现状 ,阐述了随着电气化铁路的进一步提 速 ,研制和应用新一代国产化接触线的必要性和可能性 ,指出时效强化型铜合金如铜银铬合金系列 、铜铬锆合金 系列能够满足接触线的高强高导 、耐高温软化 、耐磨损等技术要求 ,是比较理想的铜合金接触线材料 。 关键词 :高速铁路 ;接触导线 ;铜银铬合金 ;铬锆铜合金 中图分类号 : TM 922. 5 文献标识码 : A 文章编号 : 025426051( 2005) 0320001205
C = 3. 6 T / P 式中 C———波动传播速度 ( km / h) ; T———接触线标 准架设张力 (N ) ; P———接触线的质量 ( kg /m )
由上式可以看出 ,要提高列车的运行速度 ,必须提 高接触线的强度或者降低接触线的质量 。如果列车车
速达到 300km / h～400km / h,波动传播速度约为 430～ 560km / h,假设接触导线的线密度是 1kg /m ,导线的张 力应是 1413～2412kN ,若选用密度约为 819g /mm3 的 铜合金作为线材 ,导线的截面积应是 110mm2 。当截面 积的磨损限度为 80mm2 且安全系数为 212时 ,其抗拉
of high2speed electrified railway, this paper discusses the necessity and the possibility of develop ing and app lying the new
domestic contact w ires w ith the further speeding up of electrified railway, and points out that aging2strengthening copper
常温抗拉 强度 /MPa 340
拉断力 / kN 57182
300 ℃抗拉 强度 /MPa 21219
导电率 / % IACS 9710
线密度 / kg·m - 1 1151
架线 张力 / kN 1417
300
法
铜 /150
358
5317
22412
9710
1133
20
250
德
银铜 /120
395
4714
2 国内外高速列车接触线的使用现状 及发展趋势
211 接触线简介 接触网导线也称为电车线 ,是接触网中重要的组
成部分之一 。接触线一般制成两侧带沟槽的圆柱状如 图 1所示 ,其沟槽为便于安装线夹并按技术要求悬吊
作者简介 :雷静果 ( 1973—) ,女 ,河南洛阳人 ,西安理工大学博 士生 ,主要从事高强高导铜合金的研究与开发 ,发表论文 10多 篇 。联系电话 : 037922161833 E2mail: ljg1000@163. com. 基 金 项 目 : 国 家 “ 863 ”高 技 术 研 究 发 展 计 划 项 目 (2002AA331112) ;河南省杰出人才创新基金 (0521001200) 收稿日期 : 2004209219
固定接触线而又不影响受电弓滑板的滑行取流 。接触 线下面与受电弓滑板接触的部分呈圆弧状 ,称为接触 线的工作面 。电力牵引用接触线通过与电力机车上的 电弓滑板滑动摩擦直接向电力机车输送电流 ,其性能 直接影响电力机车的受流质量和机车的安全运行 ,随
《金属热处理 》2005年第 30卷第 3期
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着电气化铁路运行向中 、高速发展 ,首先要求加大接触 实现高速化 ,必须提高架设的接触线的波动传播速度 。
线的悬挂张力 ,提高接触网的稳定性 、波动传播速度 , 改善机车受流质量 ,因此要求接触线在具有良好导电 性的同时 ,还应具有高的机械强度 ,尤其是在受热后 不软化 ,也即优良的耐高温性能 。可见电气化铁路的 高速发展对电力牵引用接触线提出了越来越高的要 求 。
接触线的波动传播速度 C可由下式求得 :
德国在 Re2250 型接触网中使用时速可达 250km。我 密度也更低 ,显然在 TA 2196 中组成材料之一的钢 ,其
48318 465 608
7716 6811 6012
1107
24
1108
20
01942
20
300
日
370
日
钢铜 /110
493
钢铝 /196
350
5413
373
6816
-
8111 4615
01957 01758
20 15 /20
国外应用品种有铜 、铜合金 、钢铝复合 、钢铜复合 的生产现状 ,可看出 ,我国对京沪轮轨高速铁路的要求
Science & Technology, Luoyang He′nan 471003, China)
Abstract: Through analyzing the dom estic and overseas research and app lication status of contact w ires used in catenary
铁路高速化已成为电气化铁路的主要发展趋势 。
接触网中使用 GT2CSD 2110 铜包钢接触线 。而其它的 到目前为止 ,已建成高速电气化铁路的国家有日本 、法
高速和准高速铁路上多采用铜银合金接触线 。上述国 国 、德国 、意大利 、西班牙和比利时 。截止到 2003 年