14.4.1 零部件的分類

接觸網(wǎng)的組成部分按受力狀況分為：

—主要承受機(jī)械負(fù)荷的部分，例如支柱和支持裝置;

—既受力又載流的部分，例如鏈形接觸懸掛、牽引供電線、電連接和載流的線夾。接觸網(wǎng)材料存在老化、電氣的和機(jī)械的磨損，這些都取決于使用時間、負(fù)荷的大小和持續(xù)時間。關(guān)于磨損和老化方面的知識對于維修具有重要的意義。

14.4.2 混凝土支柱和基礎(chǔ)

材料由于化學(xué)和電化學(xué)的腐蝕而被破壞。電腐蝕時，金屬由于化學(xué)反應(yīng)的作用被氧化，它通常伴隨有電流。雜散電流腐蝕就屬于此類。

電腐蝕在沒有外部電流源時也會出現(xiàn)，例如，不同的金屬在電化學(xué)序列中有不同的電壓或者由于同一金屬的不同層面的不均勻性而產(chǎn)生了電位差。土壤或者潮濕的空氣作為電解質(zhì)就足夠引起電化學(xué)反應(yīng)。按照 [12.22] 法拉第第一法則的公式可以得出陽極部分被破壞，金屬的腐蝕與流過該金屬的電流大小成正比 [14.4]�；炷劣晒虘B(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的三大部分元素組成�；炷恋匿摻罹W(wǎng)之所以能夠得到保護(hù)并不是因?yàn)樗粐?yán)密地包裹，而是由于pH=12.5～13.5的水膜的堿性起作用，是它們形成的保護(hù)層減緩了腐蝕。

當(dāng)氫氧化鈣的濃度降低時，這個過程也會扭轉(zhuǎn)。濃度降低的原因可能是在混凝土中有裂紋、炭化或存在活性物質(zhì)。加速分解時間的氯化鈣、冬天制造混凝土柱時的防凍劑或在道路上使用的化雪劑氯化鈉都可能會引起反應(yīng)。如果裂紋超過1mm或混凝土保護(hù)層小于20mm，那么就不再形成混凝土內(nèi)的鋼筋網(wǎng)的保護(hù)。下列因素對混凝土都有影響：

—機(jī)械荷載和應(yīng)力;

—水從氫氧化鈣中析出后，形成看似白色污斑的碳酸鈣;

—水和大氣中二氧化碳會引起化學(xué)分解;

—由于水的反復(fù)冰凍和融解 (冰凍時體積增長9%)，在混凝土和支柱內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力，以及由于太陽輻射和氣流冷卻引起的應(yīng)力。

非電氣原因引起的支柱損壞，如裂紋，混凝土和鋼筋的分離以及腐蝕性物質(zhì)效應(yīng)等，雖不如雜散電流腐蝕那么嚴(yán)重，但卻更頻繁地發(fā)生。確保混凝土的質(zhì)量、制造質(zhì)量以及進(jìn)一步加工的質(zhì)量就可以避免上述破損情況的發(fā)生，因此選擇混凝土的強(qiáng)度不僅要考慮其穩(wěn)定性，也要考慮其使用壽命。經(jīng)驗(yàn) [14.4] 表明，在水灰比ω/z <0.45和水泥含量z>300kg/m3時，混凝土就可以抗擊風(fēng)化、酸性物質(zhì)和炭化。德國鐵路最近15年使用的混凝土支柱，其水灰比ω/z≈0.35和水泥含量z≈400kg/m3，很好地滿足了上述要求。

若直流電氣化鐵道的回流流經(jīng)混凝土基礎(chǔ)和支柱的底下部分，就會產(chǎn)生雜散電流腐蝕。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，將支柱和基礎(chǔ)獨(dú)立地或集中地接地，并通過電壓限制器或火花間隙與鋼軌電氣連接。這在絕緣材料發(fā)生故障而保護(hù)裝置跳閘時很重要。這些電氣連接發(fā)生故障或不通過電壓擊穿熔斷器 (或火花間隙) 與鋼軌直接電氣連接時，則可能出現(xiàn)持續(xù)的電流，該電流的大小取決于大地當(dāng)時的電位差和電阻值。0.06A/m2電流密度就能引起底下設(shè)施的電腐蝕。混凝土支柱的電極電阻介于3～3000Ω之間，但通常不會超過30Ω。在直流電氣化鐵道中觀察到的混凝土基礎(chǔ)的損壞主要在地下4～1m的深度和0.5～0.1m的長度內(nèi)�；炷恋谋Ｗo(hù)作用被破壞后不能再生。這就意味著，即使引起雜散電流腐蝕的原因消失后，混凝土中的鋼筋網(wǎng)仍將受到腐蝕。因此，防止電流通過混凝土支柱和基礎(chǔ)具有特別重要的意義。經(jīng)驗(yàn)表明，在正常運(yùn)行條件下，混凝土支柱的使用壽命可達(dá)到60年以上。

14.4.3 鋼柱、腕臂和其他支持裝置

對金屬結(jié)構(gòu)物的破壞劃分為如下幾大類：

—腐蝕;

—外部因素 (例如列車脫軌) 引起的畸變;

—低溫下的脆裂和高溫下的變形;

—因?yàn)樵O(shè)計(jì)和施工時的缺陷使其過負(fù)載;

—電腐蝕。

在靜態(tài)的拉應(yīng)力下，金屬的損壞過程始于晶格的缺陷和損傷，這包括空位、雜質(zhì)、位移和表面損傷。疲勞或老化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化和位移的加劇，從而進(jìn)一步產(chǎn)生微小的裂紋。除過負(fù)載造成的損壞外，周而復(fù)始的負(fù)載也會使金屬產(chǎn)生疲勞，盡管這個負(fù)載低于靜態(tài)負(fù)載且沒有超出材料的強(qiáng)度。

除有害物質(zhì)外，緊固程度隨時間的推移而下降以及未及時進(jìn)行鋼部件重新防腐處理都是腐蝕的主要原因。鋼支柱容易生銹，特別是在與混凝土基礎(chǔ)的內(nèi)部或表面的連接處容易生銹。這些地方只好用具有伸縮性的油漆來長久防腐。在內(nèi)陸地區(qū)，含硫的氣體主要在0～15℃氣溫下加劇腐蝕，在沿海地區(qū)則是氯酸鹽。前提是有流體的電解質(zhì)層�？諝馕廴緡�(yán)重的工業(yè)地區(qū)的腐蝕速度最大可達(dá)鄉(xiāng)村的6倍。

在140年前就已采用了熱浸鍍鋅防腐。鋅層可以在空氣中形成保護(hù)層，使其覆蓋下的物體免遭腐蝕。但是鋅層容易受到風(fēng)和雷雨的侵蝕。腕臂管或鋼支柱上原來約85μm厚的鋅層在農(nóng)村每年平均減小2μm，在城市為3μm，在工業(yè)或沿海地區(qū)甚至達(dá)到40μm[14.5]。當(dāng)鋅層剩余厚度小于40μm時就必須補(bǔ)刷油漆。腐蝕還與材料所處的位置有關(guān)，因?yàn)椴煌奶幩�，落塵和濕度也不同。

除使用熱浸鍍鋅鋼腕臂與同樣熱鍍鋅的鑄鐵配件和定期刷漆外，德國從20世紀(jì)80年代中期起開始廣泛使用鋁腕臂。鋁材有較好的耐腐性能，是因?yàn)槠浔砻鏁梢粚雍竦难趸瘜�。該氧化層在受到機(jī)械損傷時可以再生，因此其保護(hù)功能不會喪失。與鋼材相比，鋁材的導(dǎo)電能力和傳熱能力分別是鋼材的10倍和2倍，因此它的抗短路能力較強(qiáng)。在及時刷漆情況下，熱鍍鋅鋼件的使用壽命估計(jì)能超過70年。經(jīng)驗(yàn)證明，不采取防腐措施的鋁材的使用壽命超過80年。

如果定位器與定位環(huán)的連接不緊，那么在連接處將產(chǎn)生較大的機(jī)械磨損，因此德國鐵路規(guī)定，定位器至少必須承受80N的拉力。

在直流電氣化鐵道中，如果部分電流流過活動的、不能良好導(dǎo)流的通路 (圖14.7左)，那么將產(chǎn)生電腐蝕。由此產(chǎn)生的15～20V的電位差將通過電火花的方式使金屬構(gòu)件體積減校解決辦法是在這些位置增加導(dǎo)電連接線或電氣絕緣。

14.4.4 牽引供電線路、承力索、吊弦和電連接

牽引供電線路、承力索、吊弦和電連接都處于大電流負(fù)荷和因拉力、氣候和搖擺震動引起的大機(jī)械應(yīng)力之下，從而導(dǎo)致其疲勞、磨損、腐蝕和金屬褪火。疲勞的根源是搖擺和振動，尤其是在質(zhì)量集中處，如線夾和絕緣子。疲勞會導(dǎo)致強(qiáng)度降低和裂紋。