完成单位：中铁电气化勘测设计研究院有限公司
获奖情况：股份公司科技进步特等奖
成果水平：国际先进
简要技术说明：
1.高速电气化铁路用高强高导接触网导线及其配套零部的研制
以铜基合金为基础的二元合金导线如镁铜(抗拉强度一般不超过500MPa，导电率不超过62%IACS)、锡铜(抗拉强度一般不超过480MPa，导电率不超过80%IACS)等导体合金的导电性能和强度互为反函数关系，即当导线强度提高时，其导电率将迅速下降，当导电率较高时，其导线强度很难增加。因此，在提高强度的条件下往往要牺牲导电性能，如何在提高强度(560Mpa以上)的条件下，仍然保持高电导率(75%IACS)是研制高强高导接触网导线需要解决的主要难点。
本课题主要包括了以下关键技术的研究：1)合金成分的设计与优化;2)合金熔炼技术及工艺参数的研究;3)压力加工技术及工艺参数的研究;4)热处理技术及工艺参数的研究;5)批量生产成分、性能及质量稳定性研究;6)批量生产关键技术研究;7)加工设备与工艺参数匹配研究;8)批量生产技术规范及标准研究;9)批量生产设备改造、购置、调试及安装;10)高强高导导线型式试验及导线性能参数指标优化研究;11)高强高导导线接触网系统适配性研究;12)高强高导导线弓网特性研究;13)高强高导导线敷设工艺及放线特殊工具研究;14)高强高导导线试验挂网及弓网性能试验研究;15)高速铁路接触网零件各种性能指标的研究;16)高速铁路接触网零件先进加工工艺的研究;17)高速铁路接触网零件经济技术研究。
通过以上关键技术的研究，解决了合金成分设计、热处理工艺等关键技术难题，研制的三元合金(铬镐铜)高强高导导线抗拉强度达560MPa以上，导电率达75%IACS以上，实现了铜合金导线高抗拉强度、高导电率的技术突破，引领了铜合金导线制造领域的世界先进水平，极大地提升了高速铁路关键装备的自主创新能力，并成功应用于京沪高速先导段接触网工程，最大使用张力达40kN。该课题共取得发明专利5项、实用新型专利10项。
2.电气化铁道用27.5kV气体绝缘开关柜(GIS)的研制
27.5kV气体绝缘开关柜(GIS)具备小型化、智能化、免维护、全工况、高可靠性等特点，随着高速铁路客运专线的大规模建设，市场需求越来越多。长期以来27.5kV GIS开关柜一直被国外公司垄断，国内尚无同类产品，且国外产品满足不了京沪高速牵引负荷的需要，急需进行国产化开发。
本课题主要包括了以下几项关键技术的研究：1) 系统特性研究及产品参数标准制定;2) 绝缘技术的研究;3) 电场仿真技术的研究;4) 载流与散热技术的研究;5) 气体封装和检测技术的研究;6) 集成技术的研究;7) 大电流频繁开断专用断路器技术的研究。
通过以上关键技术的研究，解决了开关柜研制的各项难题，成功研制出具有自主知识产权的电气化铁道专用27.5kV GIS开关柜，打破了国外公司的技术垄断，填补了国内空白。本研制成果在额定电流、绝缘水平等技术指标方面处于国际领先水平，整体性能达到国际先进水平，取得发明专利1项，该发明专利《单相双极气体绝缘开关柜》获2016年天津市发明专利金奖。
3.时速380公里的接触网技术平台研究
京沪高速铁路设计最高运行速度达380公里/小时，且为双弓运行，而目前国外高速铁路商业运行最高速度仅为320公里/小时。如何确保动车组在速度380公里/小时双弓运行条件下弓网间持续、稳定地受流，是接触网需要攻克的技术难题。
接触线的张力是实现高速运行的关键所在。加大接触线的张力，有助于提高接触网的波动传播速度，进而提高列车运行速度。但是，接触线张力加大到多大合适，国内外都没有实践经验。张力过小，接触线的动态抬升量难以抑制，运行的安全性以及接触线的使用寿命难以保证;张力过大，对接触导线以及配套零部件的强度将提出较高的要求，同时也存在一定的安全隐患。鉴于国内外均无时速380公里的商业运行实践和现成经验可以借鉴，为了确定时速380公里接触网张力体系，必须走理论研究和实车试验相结合之路。为此，依托“十一五”国家科技支撑项目子课题“高强高导及其配套零部件”的成功研制，通过弓网动态仿真模拟，拟定了(20千牛+36千牛)、(20千牛+33千牛)、(20千牛+31.5千牛)三种典型张力体系，在京沪高速枣庄至蚌埠先导段实施了弓网受流性能的对比试验。通过实车试验结果及综合技术经济比较，最终确定了京沪高速铁路时速380公里接触网张力体系(20千牛+33千牛)和技术平台，同时也为未来更高速度接触网标准体系的研究积累了有益经验和奠定了坚实的基础。
另一方面，受电弓的性能是否优越也是实现高速运行的重要措施。根据国外以及国内高速铁路的实践经验，当动车组双弓运行速度超过350km/h时，由于接触网的振动较为剧烈，若不对受电弓采取措施，仅靠加大接触网的张力手段来改善后弓的受流质量，效果并不是很明显。若同时对受电弓采取一定的技术措施，对改善后弓的受流质量效果较为明显。为此，京沪高速用新一代动车组全部装备了带主动控制单元的新型受电弓，也是国内动车组首次装备主动控制型受电弓。它可以根据运行速度适时调整受电弓的静态接触压力，进而使得弓网间的动态接触力在平均值上、下的波动范围减小，燃弧率也大幅减小，最终达到改善弓网受流质量的目的。试验结果表明，在接触网参数一定的条件下，带主动控制单元的新型受电弓对于改善弓网受流质量效果非常显著，这也形成了我国时速350公里以上动车组的标准配置。
推广应用情况：
北京塞尔克瑞特电工有限公司生产的高强高导接触线目前已在京沪高速铁路批量试用，并将在京沈等高速铁路中使用。常州塞尔克瑞特电气有限公司生产的额定开断容量2500A的27.5kV GIS开关柜产品已在京沪高速铁路、沪宁城际客运专线、杭甬铁路客运专线、合蚌铁路客运专线等多项工程中成功投运，产品运行稳定，获得了用户的一致好评。
