2017年中国电气化铁路接触网零部件制造业现状分析【图】

    电气化铁路是指从外部电源和牵引供电系统获得电能，通过电力机车牵引列车运行的铁路，包括电力机车、机务设施、牵引供电系统、各种电力装置以及相应的铁路通信、信号等设备。电气化铁路的牵引动力由电力机车实现，但机车本身不带能源，所需能源由牵引供电系统提供。接触网是向电力机车直接输送电能的设备，是牵引供电系统的核心。

    （ 1）牵引供电系统

    牵引供电系统是将电能从电力系统传送给电力机车电力装置的总称，主要包括牵引变电所和牵引网两大部分。变电所设在铁道附近，将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的牵引网上。牵引网由馈线、接触网、回流网等组成。

电力机车、牵引变电所和接触网三大部分关系如下：

资料来源：公开资料整理

    1）牵引变电所

    牵引变电所是从地方电力系统引入110kV或220kV高压，通过牵引变压器转换为适合电力机车使用的单相交流27.5千伏电源并送至接触网，供给电力机车运行。牵引变电所的作用是接受、分配、输送电能。我国牵引供电系统采用27.5kV工频单相制式。

    牵引变电所主要由一次设备和二次设备组成。

    一次设备是指接触高电压的电气设备，主要用于电能的输送、转换、分配及过电压保护，主要包括：①用于将电压升高或降低的电力变压器，它是变电所的中心设备，如果主变压器产生故障，变电所就需投入备用变压器；②用于接通和开断电路的高压开关设备，包括：断路器、隔离开关、熔断器、接触器等；③用于限制故障电流和防御过电压的电抗器、避雷器等；④用于传输电能的母线、电缆等载流导体。

    二次设备是用于控制、监控、保护一次设备的相关设备，主要包括：①用于迅速反应故障或不正常工作状态，作用于开关电器、切除故障，或作用于信号装置发出警报信号的继电保护装置；②降低电路中的电压和电流，为测量仪表和继电保护装置提供相关信息的电压互感器和电流互感器；③用于电力系统中保护设备和人员安全的接地装置；④用于调整电压和无功补偿的电力电容器、静止补偿装置等。

    2）牵引网

    牵引网包括馈电线、接触网、钢轨、回流线、大地回路。馈电线是连接牵引变电所和接触网的电力供给线，作用是将电能由牵引变电所输送给接触网，多为铜绞线；钢轨在电气化铁路中有三大作用：列车导轨、牵引电流的电气回路、信号系统的信号回路；回流线是连接钢轨和牵引变电所的电连接线，主要为回流提供电气通路。钢轨、大地及专用的回流线、地线构成回流网，形成牵引电流从机车或动车组流出回到牵引变电所流经的通道。

    接触网系统是牵引网的核心，是电气化铁路的主要供电设施，其功能是全天候不间断地向电力机车供电。接触网与电力系统输电线路的区别主要为接触网用电负荷是移动的，移动速度即为电力机车或动车组的行车速度；而电力系统的输电线路是向静止的负荷供电。因此，接触网的设计中，在满足电力机车或动车组受电弓从接触网取流要求的基础上，考虑受电弓对接触网的冲击及振动对接触网及其零部件的影响。

    （ 2）接触网系统

    接触网系统是沿铁路上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，为电力机车或电动车组提供电能的特殊供电线路，通过与受电弓的移动接触，将电能输送给电力机车或动车组。接触网系统是向电力机车直接输送电能的设备、电气化铁路牵引供电系统的核心部件，可以被看作是电气化铁路和城市轨道交通的动脉。

    1）接触网系统分类

    电气化铁路接触网系统主要指通过支柱等支持结构悬挂安装于线路上方的架空接触网系统。接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。根据接触悬挂结构的不同分成简单悬挂和链形悬挂。

    ①简单悬挂

    简单悬挂是由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂方式。

    简单悬挂结构简单，要求支柱高度较低，因此建设投资低，施工和检修方便；但简单悬挂接触线的张力和驰度随温度变化较大、弹性不均匀、受电质量不好、不利于机车高速运行时取流，适合于低速铁路。

    ②链形悬挂

    链形悬挂是由一根或多根接触线通过吊弦悬挂到承力索上的悬挂形式，承力索通过钩头鞍子、承力索座或悬吊滑轮等悬挂在支持装置的腕臂上。主要由承力索、接触线、吊弦及悬挂零件等组成。链形悬挂是一种运行性能较好的悬挂形式。它的结构特点是接触线通过吊弦悬挂在承力索上，使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，通过调节吊弦长度使接触线在整个跨距中对轨面的高度基本保持一致。减小了接触线在跨距中的弛度，改善了接触线弹性，增加了接触悬挂的重量，提高了稳定性。不足之处是结构较复杂，投资大，施工、检修、调整工作量大。

    链形悬挂根据线索的锚定方式有未补偿简单链形悬挂、半补偿简单链形悬挂、半补偿弹性链形悬挂、全补偿简单链形悬挂、全补偿弹性链形悬挂五种形式。目前我国常用的是全补偿简单链形悬挂、全补偿弹性链形悬挂。

    2）接触网系统构成

    接触网系统主要由接触悬挂、附加导线、支持及定位装置、支柱与基础等结构组成，上述结构的组成单元为各种接触网器材。 按其在接触网中的作用，接触网器材分为重要器材和一般器材。

接触网器材的组成如下图所示

    接触网器材细分为接触网零件和线材，接触网零件的数量和重要性超过线材，因此接触网零件为接触网的基本组成单元。接触网零件种类较多，各种零件的结构及材料差别较大，不同零件通过复杂的结构连接或组合，形成了不同类型的接触网结构。

    根据接触网器材的划分，接触网零件相应细分为重要零件和一般零件。从重要性角度看，接触网重要零件中的关键零部件是接触网系统的核心，其质量和性能直接决定了接触网系统的稳定性。

    电气化铁路接触网产品包括接触网关键零部件和其他一般产品。接触网关键零部件包括悬吊类产品、定位类产品、连接类产品、锚固类产品、补偿类产品、支撑类产品和电连接类产品等，其他一般产品包括电力金具及除关键零部件外的其他产品。

    3）接触网产品构成

    在接触网系统中，接触网零件种类较多，涉及输变电、机械制造等行业的细分行业；为便于监管，我国对重要接触网零件分别实行许可生产和销售。其中，接触网关键零部件主要分为悬吊、定位、连接、锚固、补偿、 支撑、电连接等类别，具体构成及功能如下：

资料来源：公开资料整理

    注：国家铁路局对重要接触网产品实行许可生产和销售，中铁检验认证中心对电气化铁路接触网零部件进行认证。

    接触网产品可细分为高速铁路接触网产品、普速铁路接触网产品和城市轨道交通接触网产品。高速铁路运行速度高、张力大， 对接触网产品技术水平及性能稳定性要求高、产品制造工艺复杂，检验严格，因此高速铁路接触网产品代表着行业最高技术水平。

    4）我国电气化铁路接触网产品的发展历程

    从1958年我国第一条电气化铁路宝成线（宝凤段）开始建设至今，中国电气化铁路建设已经有50多年历史。随着中国电气化铁路从无到有、从低速到高速的不断发展，作为牵引供电核心部分的接触网系统制造业也经历了逐渐升级的过程。电气化铁路及接触网系统主要经历了以下7个阶段：

    ①1957年-1985年，我国修建宝成铁路、阳安铁路、襄渝铁路、石太铁路、成渝铁路、宝兰铁路、京包铁路、京秦铁路、太焦铁路、贵昆铁路、郑宝铁路、北同蒲铁路等12条电气化线路，里程为4,186公里，其中“六五”期间修建了2,507公里。铁路行车速度为40-60公里/小时。

    由于该阶段电气化铁路行车速度低，接触网产品主要使用普通砂型铸造工艺生产，采用可锻铸铁（ KTH330-08）为主要材料。接触网产品主要特点为结构简单、工艺粗糙、零部件性能低，这是我国电气化铁路接触网产品的初级阶段。我国接触网产品从无到有，基本上形成“ JL××-85”接触网产品系列。

    ②1986年-1989年，我国修建鹰夏铁路、湘黔铁路、大秦铁路、川黔铁路、郑武铁路、兰武铁路等6条电气化线路，里程为2,787公里。铁路行车速度为60-80公里/小时。

    在“七五”期间，我国接触网产品进行了材料及工艺方面的改进。首先，从鹰夏线开始对主要零部件采用铸造铜合金，增加有色金属融化电炉，开展有色金属铸造工艺，使我们国家开始在零部件中应用了铸铝青铜材料；其次，我国第一条重载单元铁路大秦铁路开始建设，该线路采用80年代日本先进技术生产的8种接触网产品（变比鼓轮、 S型补偿滑轮、 L定位器、调整螺栓、定位环线夹、横承力索线夹、双横承力索线夹、接触线接头线夹），同时把M12以下的螺栓改为了不锈钢螺栓。借鉴日本的先进技术后，我国接触网产品的结构、材料和工艺有了一定的提高。再次，郑武铁路采用了加强型电连接线夹、承力索接头线夹、承力索终锚线夹三种加强型零部件，提高了主要接触网产品的性能，使我国的零部件有了较大的变化。我国接触网产品在过去“ JL××-85”系列的基础上，初步形成了“ JL××-89”系列接触网产品。

    ③1990年-1995年，我国修建宝中铁路、侯月铁路、焦枝铁路、干武铁路、包兰铁路、京郑铁路等6条电气化线路，里程为2,302公里。铁路行车速度为90公里/小时左右。

    在“八五”期间，以宝中、京郑铁路上台阶为重点，我国接触网产品发生了重大的改变，根据铁道部“上台阶”的要求，对零部件的材料、工艺、结构进行了大的改进，研制生产了“ JL××-92”接触网模锻型零部件系列，选用Q235A钢为材料，由过去铸造零部件改为锻造零部件,这次变化是我国接触网产品结构、工艺、材料的一次大的改变，从整体上实现了铁道部“上台阶”的要求。“ JL××-92”接触网模锻件系列产品性能比过去更加可靠。

    ④1996年-2000年，我国修建了南昆铁路、广深铁路、成昆铁路、温福铁路、西康铁路、武广铁路等6条电气化线路，里程为3,633公里。

    在“九五”期间，我国接触网产品的发展具有以下特点：第一，以广深电气化铁路建设为亮点，进行了产品的研制与改进；第二，在南昆线上应用了模锻型零部件，改善了产品的性能；第三，大范围的对铸造零部件进行了铸改锻工艺研究；第四，在“ JL××-92”接触网模锻件的基础上研制了“ JL××-96”接触网模锻型产品系列；第五，研制了铝合金补偿滑轮及铝合金棘轮补偿装置。“九五”期间是我国零部件结构工艺变化很大、新品种较多的一个时期，全面对接触网产品的材料、工艺进行了改进。

    ⑤2000年-2003年，我国修建了朔黄铁路、内昆铁路、水柏铁路、株六复线铁路、宝兰复线铁路、哈大铁路、秦沈铁路等7条电气化线路，里程为3,762公里。在“十五”期间，以引进德国Re200c（标准接触网形势下的列车最高运行时速200公里）电气化铁路接触网技术为代表的国家重点铁路建设工程哈大线系统和我国第一条高速电气化铁路秦沈铁路建设工程为我国最高水平，接触网产品的使用发生了重大变化。通过对国外产品的采用，整体上提升了哈大及秦沈铁路项目的技术性能等级，在当时被认为是我国最高等级的电气化铁路，使得当时的铁路行车速度达到160公里/小时。

    ⑥2003年-2007年，我国为缩小与世界发达国家的差距，在全国范围内掀起引进日本、德国、法国等发达国家电气化铁路接触网先进技术的高潮，原铁道部邀请国外电气化铁路行业100多家优秀企业来中国，以市场换技术，要求与国内优质企业进行合资合作。在此期间，原铁道部对京郑铁路、郑徐铁路、武广铁路等六大干线进行了提速改造，使得我国几条主要干线的行车速度达到了160公里/小时以上，并开始修建我国第一条时速200公里的合宁客运专线。同时，中国陆续成立了几家为中国高速电气化铁路提供高性能接触网产品的合资公司， 并着手修建四条300公里/小时以上的高速电气化铁路。

    ⑦2008年至今，我国进入了高速铁路修建的高峰期及最高水平阶段，开通的高速铁路包括京津城际铁路、武广高铁、郑西高铁、广深港高铁、京沪高铁、石太高铁、哈大高铁、京石高铁等。在此期间，我国高速（客专）项目大面积建设、合资企业快速成长、对国外技术进行全面的消化吸收，使得国产化接触网产品达到世界先进水平，合资公司的国产化产品大量的取代国外进口产品，电气化铁路的最高行车速度达到了350公里/小时以上，中国进入世界高速电气化铁路的大国之列。

    相关报告：智研咨询发布的《2017-2022年中国铁路信息化行业深度调研及投资前景预测报告》