汪吉健

0 引言

目前，国内建成投运的客运专线中，许多最低环境温度仅在-40℃左右，例如哈大客运专线最低环境温度-40℃、兰新第二双线最低环境温度-41.5℃。在低温环境下，随着温度降低，接触网材料强度得到提高，但塑性及韧性逐渐降低，特殊情况下甚至出现脆性断裂。

本文着重分析了高速铁路接触网所采用的主要金属材料在低温环境下的特性，并提出相关材质选择建议，以期为严寒地区高速铁路接触网研究、设计提供参考。

1 低温对接触网金属零部件影响

1.1 金属低温机械特性

根据《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144-2001）中的术语定义第 4.0.13条，严寒地区定义为最冷月平均温度≤-10℃的地区。表1标明了国内最低温度分布情况[1]。

由表1可得，国内除广东、广西、福建及浙江沿海外，其余大部分均为严寒地区。

强度是材料抵抗变形与断裂的能力；塑性是断裂时材料总塑性变形程度；而韧性则是材料塑性变形和断裂全过程中吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现。韧性包括断裂韧性与冲击韧性，其中断裂韧性是反映材料抵抗裂纹失稳扩展的性能指标，主要体现在裂纹扩展功大小；冲击韧性是指材料塑性变形和断裂全过程中吸收能量的能力，体现在裂纹形成功及裂纹扩展功大小[2]。

表1 中国最低温度分布地区表

一般来说，在低温环境下，金属材料呈现如下机械特性：

（1）强度及塑性。大量试验结果和研究证明，fy、fu随温度变化规律可近似为[3]

随着温度降低，强度升高，且fy增加速度要大于fu的增加速度。……