完成單位：中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司

　　獲獎情況：股份公司科技進步特等獎

　　成果水平：國際先進

　　簡要技術說明：

　　1.高速電氣化鐵路用高強高導接觸網導線及其配套零部的研制

　　以銅基合金為基礎的二元合金導線如鎂銅(抗拉強度一般不超過500MPa，導電率不超過62%IACS)、錫銅(抗拉強度一般不超過480MPa，導電率不超過80%IACS)等導體合金的導電性能和強度互為反函數(shù)關系，即當導線強度提高時，其導電率將迅速下降，當導電率較高時，其導線強度很難增加。因此，在提高強度的條件下往往要犧牲導電性能，如何在提高強度(560Mpa以上)的條件下，仍然保持高電導率(75%IACS)是研制高強高導接觸網導線需要解決的主要難點。

　　本課題主要包括了以下關鍵技術的研究：1)合金成分的設計與優(yōu)化;2)合金熔煉技術及工藝參數(shù)的研究;3)壓力加工技術及工藝參數(shù)的研究;4)熱處理技術及工藝參數(shù)的研究;5)批量生產成分、性能及質量穩(wěn)定性研究;6)批量生產關鍵技術研究;7)加工設備與工藝參數(shù)匹配研究;8)批量生產技術規(guī)范及標準研究;9)批量生產設備改造、購置、調試及安裝;10)高強高導導線型式試驗及導線性能參數(shù)指標優(yōu)化研究;11)高強高導導線接觸網系統(tǒng)適配性研究;12)高強高導導線弓網特性研究;13)高強高導導線敷設工藝及放線特殊工具研究;14)高強高導導線試驗掛網及弓網性能試驗研究;15)高速鐵路接觸網零件各種性能指標的研究;16)高速鐵路接觸網零件先進加工工藝的研究;17)高速鐵路接觸網零件經濟技術研究。

　　通過以上關鍵技術的研究，解決了合金成分設計、熱處理工藝等關鍵技術難題，研制的三元合金(鉻鎬銅)高強高導導線抗拉強度達560MPa以上，導電率達75%IACS以上，實現(xiàn)了銅合金導線高抗拉強度、高導電率的技術突破，引領了銅合金導線制造領域的世界先進水平，極大地提升了高速鐵路關鍵裝備的自主創(chuàng)新能力，并成功應用于京滬高速先導段接觸網工程，最大使用張力達40kN。該課題共取得發(fā)明專利5項、實用新型專利10項。

　　2.電氣化鐵道用27.5kV氣體絕緣開關柜(GIS)的研制

　　27.5kV氣體絕緣開關柜(GIS)具備小型化、智能化、免維護、全工況、高可靠性等特點，隨著高速鐵路客運專線的大規(guī)模建設，市場需求越來越多。長期以來27.5kV GIS開關柜一直被國外公司壟斷，國內尚無同類產品，且國外產品滿足不了京滬高速牽引負荷的需要，急需進行國產化開發(fā)。

　　本課題主要包括了以下幾項關鍵技術的研究：1) 系統(tǒng)特性研究及產品參數(shù)標準制定;2) 絕緣技術的研究;3) 電場仿真技術的研究;4) 載流與散熱技術的研究;5) 氣體封裝和檢測技術的研究;6) 集成技術的研究;7) 大電流頻繁開斷專用斷路器技術的研究。

　　通過以上關鍵技術的研究，解決了開關柜研制的各項難題，成功研制出具有自主知識產權的電氣化鐵道專用27.5kV GIS開關柜，打破了國外公司的技術壟斷，填補了國內空白。本研制成果在額定電流、絕緣水平等技術指標方面處于國際領先水平，整體性能達到國際先進水平，取得發(fā)明專利1項，該發(fā)明專利《單相雙極氣體絕緣開關柜》獲2016年天津市發(fā)明專利金獎。

　　3.時速380公里的接觸網技術平臺研究

　　京滬高速鐵路設計最高運行速度達380公里/小時，且為雙弓運行，而目前國外高速鐵路商業(yè)運行最高速度僅為320公里/小時。如何確保動車組在速度380公里/小時雙弓運行條件下弓網間持續(xù)、穩(wěn)定地受流，是接觸網需要攻克的技術難題。

　　接觸線的張力是實現(xiàn)高速運行的關鍵所在。加大接觸線的張力，有助于提高接觸網的波動傳播速度，進而提高列車運行速度。但是，接觸線張力加大到多大合適，國內外都沒有實踐經驗。張力過小，接觸線的動態(tài)抬升量難以抑制，運行的安全性以及接觸線的使用壽命難以保證;張力過大，對接觸導線以及配套零部件的強度將提出較高的要求，同時也存在一定的安全隱患。鑒于國內外均無時速380公里的商業(yè)運行實踐和現(xiàn)成經驗可以借鑒，為了確定時速380公里接觸網張力體系，必須走理論研究和實車試驗相結合之路。為此，依托“十一五”國家科技支撐項目子課題“高強高導及其配套零部件”的成功研制，通過弓網動態(tài)仿真模擬，擬定了(20千牛+36千牛)、(20千牛+33千牛)、(20千牛+31.5千牛)三種典型張力體系，在京滬高速棗莊至蚌埠先導段實施了弓網受流性能的對比試驗。通過實車試驗結果及綜合技術經濟比較，最終確定了京滬高速鐵路時速380公里接觸網張力體系(20千牛+33千牛)和技術平臺，同時也為未來更高速度接觸網標準體系的研究積累了有益經驗和奠定了堅實的基礎。

　　另一方面，受電弓的性能是否優(yōu)越也是實現(xiàn)高速運行的重要措施。根據國外以及國內高速鐵路的實踐經驗，當動車組雙弓運行速度超過350km/h時，由于接觸網的振動較為劇烈，若不對受電弓采取措施，僅靠加大接觸網的張力手段來改善后弓的受流質量，效果并不是很明顯。若同時對受電弓采取一定的技術措施，對改善后弓的受流質量效果較為明顯。為此，京滬高速用新一代動車組全部裝備了帶主動控制單元的新型受電弓，也是國內動車組首次裝備主動控制型受電弓。它可以根據運行速度適時調整受電弓的靜態(tài)接觸壓力，進而使得弓網間的動態(tài)接觸力在平均值上、下的波動范圍減小，燃弧率也大幅減小，最終達到改善弓網受流質量的目的。試驗結果表明，在接觸網參數(shù)一定的條件下，帶主動控制單元的新型受電弓對于改善弓網受流質量效果非常顯著，這也形成了我國時速350公里以上動車組的標準配置。

　　推廣應用情況：

　　北京塞爾克瑞特電工有限公司生產的高強高導接觸線目前已在京滬高速鐵路批量試用，并將在京沈等高速鐵路中使用。常州塞爾克瑞特電氣有限公司生產的額定開斷容量2500A的27.5kV GIS開關柜產品已在京滬高速鐵路、滬寧城際客運專線、杭甬鐵路客運專線、合蚌鐵路客運專線等多項工程中成功投運，產品運行穩(wěn)定，獲得了用戶的一致好評。