只要还有一丝好奇心，那么每次坐火车时，这个问题你注定无法越过：

为了供电，高铁必须与上方的高压线持续接触，可时速300公里，这会带来剧烈的摩擦，铁路部门到底是用什么妙方法解决的？

对于此问题，懂的业内人士自然呵呵一声。然而纳闷的永远是大多数。今天，咱们就来好好说说。

好似一张弓

高铁上方的那根高压线，学名叫做架空接触网，为便于理解，下文统称为高压线。

而连接高铁与高压线的那个装置名叫“受电弓”，因其像一把张开的弓，故而得名。

高铁每天行驶上千公里，受电弓与上方的高压线高速摩擦，长此以往，高压线和受电弓岂不是会被磨断？该如何解决的？

其实，您只要仔细想想，就不用太担心高压线的磨损问题。比如说，中国最长的高铁线路京广高铁，全长2298公里。

显然，对于这两千多公里长的高压线来说，它不是时刻被磨损的，比如上图的“A点”，只有高铁通过一次，它才会被摩擦一次。假设京广线每天通行100辆高铁，那么高压线上的A点只会被摩擦100次，若一列高铁有两个受电弓，则是摩擦200次，这种频率的摩擦当然会有损耗，但只要高压线选用耐磨材料，是可以使用很多很多年的。

想象一下，一块1厘米厚的耐磨钢板，你每天回家后摩擦它100次，那么要多少年后才能将其磨穿？很多年。

摩擦会生热，这当然也是个问题，但对于高压线来说也不用太担心，跟上面的原因一样，摩擦的过程极其短暂，几乎是瞬间，而摩擦后却是长时间的冷却。

综上所述，高压线与受电弓的磨损问题，我们最该担心的不是高压线，而是受电弓！

不难理解，只要高铁在跑，那么受电弓就会持续受到磨损，这种磨损实在是可怕，而解决方法如下：

从高压线入手

很多人都以为，高压线跟铁轨是一直平行的，也就是尽量走直路。然而并不是，它是弯的，铁轨上空的高压线为“之”字形架设。

高压线这种“之”字形架设，目的是为了避免受电弓上特定的某处持续与高压线摩擦。

轮流摩擦可让受电弓有“空闲时间”散热，磨损也变得均匀，整体寿命也更长。

说起铁轨上方的高压线，不少人还有另一个疑问，在此一并说说。

铁轨上方的线有两根，顶部那根起到悬挂的作用，而下方的那根线才是与受电弓接触的线。

图片来自Mcg410。

悬挂的地方必然会有一个“结”，人们的纳闷是，受电弓岂不是要与那个“结”频繁碰撞？

导致这个疑问的原因是：我们很少有机会近距离看到细节。

而细节是这样的。

下方与受电弓接触的地方并没有一个结。

从受电弓入手

小时候，男生们做过不少恶作剧，比如在水泥地面的教室里，用铅笔芯涂上黑黑的一片，然后期望走过这片区域的女同学或女老师滑倒……

这告诉我们，石墨是种非常好的润滑剂，最重要的是，它还导电！

箭头所指的地方为受电弓的“滑板”。

而滑板通常由石墨制成，当然，它也可以由其他有类似作用的材料制成。

石墨磨损较快，但这有什么关系？频繁更换铁轨上方的高压线会让铁路部门破产，但如果只是定期更换碳滑板，则方便易行，成本低廉。也并不是说，行驶一趟就得更换一次，实际上，碳滑板的更换周期一般在两周左右，质量好的，可上月更换一次。

受电弓说起来简单，但其设计要求却是非常高的。因为……

火车跑着跑着，受电弓就跑丢了，这样的事也不是没发生过。

坐在时速100公里的小车里，此时你若将头伸出窗外，鼻子都会被吹歪。而高铁时速300公里，受电弓的风阻非常大，因此设计时很是有讲究，既要让其坚实可靠，还要让其尽量轻。

你若将受电弓设计成5吨重，大风是吹不走它了，但升弓和降弓将变成噩梦。

会因为接触不良而产生电弧吗

这是肯定的，就像放烟花一样，可壮观了。

国外的一个视频展示了国外某辆火车施放“烟花”的过程。

国人乘坐高铁时，很少看到路过的高铁会放出电弧。这并不是说咱们的受电弓就不会与高压线产生电弧，而是由于技术的进步，产生电弧的概率比以前少得多而已。

要尽量避免电弧的产生，因为其危害不小。相对于普通火车，高铁受电弓的设计要求无疑要高得多，运行时，要努力让受电弓与高压线之间的压力恒定。

如果压力值偏小，就会造成离线，而离线瞬间会产生电弧，电弧会让滑板和高压线的表面变得不光滑，从而加剧磨损。

但如果压力值偏大，相应地，磨损也会随之增大，同样也会缩短高压线和滑板的寿命。另外，它还会带来更大的噪音，因为：

出品：科普中国

制作：寒木钓萌

监制：中国科学院计算机网络信息中心

本文由科普中国融合创作出品，“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。

看到楼上那么详细的回答，那我就简单具体回答你的问题。

高压线火热摩擦，你可以仔细观察一下，接触网的导线是Z字形布设的，这样防止了频繁摩擦高铁受电弓的同一位置造成过度磨损。而受电弓上有一层黑色的石墨受电刷，是直接接触上面高压线的位置，由于石墨很软，因此对于接触网电线的磨损极小，这样就保证了接触网的高寿命。一个高铁列车，一般有好几组受电弓，当一组受电刷磨损过大后，就更换下一对使用了，避免受电弓磨损造成接触网损害。

接触网也有意外损坏的情况，需要铁路供电部门安排轨道车进行抢修，一截接触网电线一般一两公里，如果断了，需要重新更换整个一两公里，比较麻烦，而且对于列车影响较大。因此我国高铁对于接触网要求比较高，具体有以下几个做法

1，增加了接触网即时拍照诊断系统，你看很多高铁顶上有个类似闪光灯拍照的东西，就是监测接触网状态的。

2，加强线路平顺的监测，减少因轨道高低对接触网的冲击，减少磨损。

3，受电弓受力与接触网接触上，并产生上压力，保持该压力稳定适中，也是提高稳定性减少磨损的方法之一。

4，最后通过轨道检查车和人工监测提高接触网病害改善

最后个问题，一般接触网铺设后能使用10到20年，与下雨天气候损耗，通过车辆多少等因素相关

那个高压线叫接触网，一般为铝包钢，就是外面是铝，里面是钢，铝的导电好，现在新高铁基本用铜导线，那个接触网强度很大，基本不会出现断了的情况，而且接触网工，一般按照时间段都会进行检修，同时接触网施工年限达到一定时期就会进行更换！接触网电压4.5万福特，如果断掉的话，给接触网供电的变配电所会第一时间检测到，马上会自动断电！所以一般不会造成大面积触电事故！同时机车顶部的受电弓也是用特殊材料做成，所以两者可以保持很好的接触，但不会产生超出允许范围的偏差！当然磨损到一定程度也会进行更换！

这涉及到高铁的：接触网，受电弓，以及高铁牵引电网的供电方式。

这个图非常适合说明这相互间的关系。

最上面是接触网，也就是送电的线路，也是我们这里讨论的主要内容。后面细细说。

弯曲的叫电线是承力网，也就是吊着低下的看着水平的接触网的电线。

火车，地铁和电网的关系是通过受电弓接触的。

先来回答问题：不会摩擦生热熔断高压线，但是会有离线引起电火花的情况，也就是起弧的情况。

对于出现可见火花的放电现象，一般会要求在多少米一次，这种有一个经验性的标准。例如

因为受电弓底部都有传感器，可以实时测试出接触力的标准偏差与平均接触压力的比值，一般情况下应小于0.3。一旦有问题受电弓就会立刻进行调整。

下面我们来细节的聊一下，高铁的牵引供电方式：

一、国内高铁的牵引电网，是27.5KV供电，

从电气化高铁发展的历史能够看到，供电方式其实是有直流，和交流两大类。交流中各个国家又分为不同的供电电压。

例如直流供电：DC600V，DC750V，DC1500V,DC3000V，直流供电在高铁中采用较少，一般情况在轻轨，或者是地铁等160km/h以下的轨道交通上面使用。

因为电流较大，一般化都会采用比交流供电更粗的铜绞线。

单相低频供电：AV15KV，16.7HZ，单相工频供电：AC25KV，50HZ。

用一个不是很严谨的角度来说，I=P/V。直流电压接触网，要输出大功率就需要大电流。

我们都知道大电流是产生能量损耗，例如产生热的核心。（交流电不能直接采用I=P/V）

这几种不同的供电方式，各有各的好处。

目前多数都采用单向工频供电，可以直接从国家电网中取电，以较高电压向电力机车供电，从而实现大功率供电；不用整流，不用变频，只需要变压就可以。投资小，运营费用低。

有人问，高铁怎么形成电流的回路？

最开始不少电气铁路考虑采用的是这种，直接供电方式。牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电所。

这种情况容易产生电火花，并且在高速电路上面使用对接触网伤害大。后来就有了BT，AT供电的模式。

BT(吸流变压器)供电方式这种方式，在接触网和回流线中串接吸流变压器，让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。但是这种形式牵引网阻抗大，受电弓容易起弧（有点火花）。

这种是相对直接供电方式，就是加一条回流线。通过回流线直接回变电所。仍有一部分点从钢轨返回。这里说一下，钢轨是有部分电流的。只是比较小而已。同时直接回归大地，人相对来说比较安全，但是我们经常能够听到说地铁有报道说：有异物入侵，多数就是存在对轨道信号传输有影响的物体。

牵引电流通过电力机车后从正馈线返回。

AT(自耦变压器)供电方式供电电压提高，更能适应大功率负荷的供电，功率输送能力强，供电距离远，可减少牵引变电所数量，减少电分相数目，机车通过分相中性段短时失电产生的速度和功率损失得到降低；有效降低对通讯线路的干扰;接触网------电气工程系短时失电产生的速度和功率损失得到降低；有效降低对通讯线路的干扰;AT供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大。

所以，高铁从350KM/h向更高速度突破的时候，需要攻克的技术不单单是机车的动力，风阻设计，更重要其实就是受电网的设计。

说完这么多电网供电的方式，核心就在于解释，高低压低电流的供应方式，以及回流线不同设计，降低放电情况。（但是还没解释完，咱们慢慢接下来说）

有人问，高铁电流能有多大？

这里没有中国高铁的数据，我们拿日本新干线的数据给你做一个参考。

1964年东海道新干线开通时，BT供电方式，变电所间距20km，最大电流1000A

接触网的电线：用日本新干线作为例子说明一下，没有国内高铁资料。

这种重型复联悬吊架线，两个柱子之间距离50M。

这种是CS简单悬链式架线，两个柱子之间也是50M距离。

来看看新干线的接触网参数。

基本上接触网也就是跟受电弓接触的电线，都是铜绞线。并且都比较粗。

实际结构是：

这里有一个槽口，可以直接卡住，上面用吊索连接承力索。

我国采用的铜接触线多为TCG-110和TCG-85两种型号，其字母T表示铜材，C表示电车线，G表示带沟槽形式，后面的数字表示该型铜接触线的截面积。

在接触网运营中，为了保证接触线在一定张力的情况下不断线，要求每年至少要进行一次接触线磨耗测量，当接触网接触线磨耗到一定程度时应当补强或更换。若发现全锚段接触线平均磨耗超过该型接触线截面积的25%时，应当全部更换。平均磨耗没达到25%，局部磨耗超过30%时可局部补强，当局部磨耗达到40%时应切换。

因此，正常来说，接触网的磨损一直都是在关注中的，同时在受电弓和接触网的运行中，常规都是以出现故障后，快速收弓保护接触网。

最后来说说受电弓

受电弓是指使得电流从接触网传输到机车车辆电气系统的装置。

受电弓分为三大类：

（1）地铁、轻轨受电弓

行驶速度不同：干线一般会达到120km/h以上，而地铁和轻轨一般在120km/h以下；适用电压不同：干线一般为25kV，地铁和轻轨差不多，有3kV、1.5kV或者750V等几种；地铁和轻轨由于电压低，其电流很大，所以其滑板要浸金属滑板或者直接使用铜粉末冶金滑板。

（2）干线受电弓

干线受电弓一般为气囊升弓，地铁和轻轨则有气囊式，弹簧式和气缸式等形式；干线铁路其电流相对要小，而且高速下考虑弓头减重，一般采用碳滑板。干线受电弓一般强制要求拥有自动降弓（ADD）系统，而地铁和轻轨根据客户要求；干线受电弓，特别是高速线路，必须考虑高速运行时气流对受电弓动态性能的影响，这就需要在弓头处加装导流板和翼片，而地铁和轻轨受电弓不需要考虑。

（3）特殊受电弓

例如针对超高速高铁研发的受电弓。

受电弓的样式和类型

受电弓的核心技术在于：有良好的弓网跟随特性及可靠性。

在接触网接触不好的时候，会出现电弧情况。

对于受电弓的其他内容，这里暂且不做细致讨论。我们来说说受电弓的碳滑板多久更换一次？

碳滑板是易耗件，其使用公里数大约为十几万公里。并且碳滑板并不算过分昂贵的产品。

对于京沪线上面，北京——上海的高铁来说。一天来回4000KM，每天都会检查，按照磨损情况一般话1-2周可能就要更换一次碳滑板。

受电弓同接触网的接触压力70－80N，碳滑板，归算质量90Ns/m。

出现火花的频率高吗？

根据综合各个国家的高铁情况，有一些经验的内容：

法国东南高速线（运行速度270km/h）1981年开通时采用弹性链形悬挂，但在3个月内连续两次刮弓事故。深刻的教训得到如下结论：

(1)可见电弧应控制在1次/160m

(2)接触力的标准偏差与平均接触压力的比值应小于0.33。

后续设计的受电弓测试中，有要求受电弓离线（离开受电网）的时间小于100MS，100MS左右会出现电弧现象。

从实际情况来说，出现电弧情况并不是好事情，不单单对接触网有影响，同时还会带来干扰影响通讯的稳定性，因此各个国家都在尽量避免电弧的产生。

最后来说说能不能采用滚动滑动的方式来解决摩擦滑动，减少摩擦对电线损耗的问题。也就是用滚柱或者滚轮来受电。

确实去查询了相关文献，确实有这方面研究，但是并没有这方面的实际操作。

总结来说，摩擦起热的情况，在高铁运行中并不是最要的危害，反而是离线起弧的问题，才是对机车和电网损害的主要因素。

当时速越来越高要求接触网的技术参数更精确，导线平行于钢轨，误差控制在里毫米之内！再一个车速提高了首先面对的是震动，道床，桥梁，现在高铁一般都是采用的无砟枕木，将震动降到最低，再一个受电弓有这抬升量，车速越块抬升量约大，是为了高速行驶列车的受电弓于接触网高度贴合从而保证受电良好！线，有国产进口的，线按照车流量有个磨损周期，后期供电会有维护，线索磨损达到一定程度后会上报供电段更换。然后如果打工导致导线中断话，供电车间会抢修专门的导线接头！首先保证行车，后期更换中断的导线！车辆限速通过故障点。高速铁路不允许有接头。

1.高压线学名接触网，由承力索、接触线、吊弦和支柱、腕臂、棒式绝缘子、定位器等部件组成，电压约25KV（末端）~30KV，每2KM左右为一个锚段，即承力索、接触线每2KM为一根，分别下锚，补充张力。一旦断线，接触线就要整锚段更换，会给运输造成很大影响，所以要尽量避免断线。

2.受电弓和接触网的连接是动态的，受线路、风力、天气、导高、受电弓压力、接触线弛度、硬点等各种原因的影响，铁路部门有专门的队伍对线路进行维修，确保运行正常,现在技术已经能确保没有严重拉弧现象了。

3.更换接触线是根据磨损程度决定的，一般磨耗正常的接触线10年左右更换一次。

接触网线 具体成分不清楚，我们称呼它 合金铜线，一般不雷击 或者 硬点不维修 用个几十年没问题。你说的电火花就是我们俗称的硬点 要么是接触网的接触面有坑 或者就是 那一小段的接触不实 接触不实 因为接触网跟铁轨的规定距离偏差太多造成，这个问题在验收新线的时候应该就解决了，弓 可以经常换 接触线可没有经常坏的？

这个不用担心，高铁上方的高压线是铜的，导电性能强，结实耐用，因为是高压电，所以电流比较小，摩擦的弧光小，下方的滑块是黄铜制作，坚硬耐磨，上面还涂有凡士林，起运滑作用，铜导线上方有钢丝绳索悬挂，就算烧断，也不会掉到列车上，因为每隔三米就有钢索悬挂着，另外高压线是由多处双向供电，线路断了一处，高压线路上还有电，就是两头供电，高铁列车有惯性力，会向前滑行，确保列车继续通行，高铁运行指挥控制中心，能够随时监控到列车运行情况，利用通讯系统指挥列车。随时采取应急措施，还有高铁线路长期有人你用望远镜巡视的，列车也会定期保养检查，如果磨损太大会更换新的，请大家放心。

这个你不用担心，因为经常都有人去检查，并且每天都有测试车来检测他的性能好坏，所以几乎所有的故障都会被检测出来，再说了，上面用于摩擦取电的电线是专用电线，有很高的机械强度，一般磨损到一半都还能足够摩擦取电，所以一般情况下，是不容易出现你所说的问题，你也大可放心。

对于这个问题之前看过一个科技节目，我这里把它简单化，对于受电弓与高压线的摩擦以现在的技术水平要磨出火花还是不那么容易，这个经常做高铁就可以知道，你看旁边铁路飞驰而过得高速列车上得受电弓有没有出现火花呢，很少见吧，至少我坐过这么多次高铁没有看到过，那我们回到源头，为什么不会那么容易出现火花呢，第一，受电弓与高压线接触点不是固定一个点，如果受电弓只有一点接触的话，完全没有必要做的那么宽，原因就在于受电弓在火车行驶时是左右左右这样与受电弓接触的，因为高压线在搭建的时候就是采用z字型的方式。这样就保证受电弓的受电部位能够均匀的与高压线接触，不至于长时间摩擦一点，产生高热引起安全事故。而且受电弓表面有石墨，石墨光滑且导电也是一个方面，另外一个方面，那就是损耗，磨损受电弓比磨损高压线要好的多，因为比起更换高压线来说，更换受电弓更容易，更方面，更节约养护成本。