IEC 631902023 铁路设施.固定装置.电力牵引.架空接触线系统用铜和铜合金承力索标准立项发展报告

铁路设施固定装置电力牵引架空接触线系统用铜和铜合金承力索标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RailwayApplications-FixedInstallations-ElectricTraction-CopperandCopperAlloyCatenaryWiresforOverheadContactLineSystems摘要随着全球轨道交通事业的迅猛发展，电气化铁路对架空接触网系统的安全性、可靠性和耐久性提出了日益严格的要求。承力索作为架空接触线系统的关键组成部分，其材料性能与产品质量直接关系到铁路运行的安全与效率。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年8月30日正式发布IEC63190:2023《铁路设施固定装置电力牵引架空接触线系统用铜和铜合金承力索》国际标准。该标准系统规定了电气化铁路架空接触网用铜及铜合金承力索的材料牌号、化学成分、力学性能、电气性能、几何尺寸、试验方法及检验规则等技术要求，填补了国际电工委员会在铜合金承力索产品标准领域的空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及其行业影响，分析了标准对轨道交通装备制造业、电气化铁路建设与运维领域的重要指导意义，并对标准实施后的推广应用前景进行了展望。关键词：铁路设施；固定装置；电力牵引；架空接触线系统；承力索；铜合金；国际标准；IEC63190Keywords:Railwayapplications;Fixedinstallations;Electrictraction;Overheadcontactlinesystems;Catenarywires;Copperalloy;Internationalstandard;IEC63190一、引言1.1立项背景电气化铁路以其运能大、能耗低、污染小的显著优势，已成为世界各国铁路运输发展的主导方向。架空接触网系统作为电气化铁路牵引供电的核心基础设施，承担着将电能从牵引变电所持续、稳定地传输至电力机车的关键任务。承力索（CatenaryWire）作为架空接触网系统中悬挂接触线的重要承载部件，其性能优劣直接影响着受电弓的受流质量、接触线的使用寿命以及整个牵引供电系统的运行可靠性。随着高速铁路和重载铁路技术的快速发展，传统纯铜承力索在强度、耐磨性和抗疲劳性能等方面已逐渐难以满足更高运行速度和更大牵引功率的需求。铜合金承力索凭借其优异的综合力学性能和电气性能，正逐步成为高速铁路和重载铁路接触网系统的优选材料。然而，长期以来，国际电工委员会（IEC）层面缺乏统一的铜及铜合金承力索产品标准，各国均依据本国标准或行业规范组织生产和检验，导致产品规格不一、质量水平参差不齐，给国际贸易和技术交流带来了诸多障碍。1.2标准制定意义IEC63190:2023国际标准的发布，从根本上改变了这一局面。该标准为全球铜及铜合金承力索的生产制造、质量检验和工程应用提供了统一的技术依据，具有以下重要意义：第一，统一了技术要求和试验方法，有利于消除国际贸易中的技术壁垒，促进铜合金承力索产品的国际流通与公平竞争。第二，以国际标准的形式明确了承力索产品的关键技术指标，为电气化铁路接触网系统的设计选型和运维管理提供了科学依据，对提升铁路运行安全水平具有重要保障作用。第三，充分吸纳了当前世界范围内铜合金承力索领域的最新科技成果和工程实践经验，代表了行业先进技术的发展方向，对推动轨道交通装备制造业的技术进步和产业升级具有引领作用。二、标准概述2.1标准基本信息IEC63190:2023标准由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）归口管理，具体由IEC/TC9（轨道交通电气设备与系统技术委员会）负责起草制定。该标准于2023年8月30日正式发布，标准全称为《铁路设施固定装置电力牵引架空接触线系统用铜和铜合金承力索》，其正式英文名称为"Railwayapplications-Fixedinstallations-Electrictraction-Copperandcopperalloycatenarywiresforoverheadcontactlinesystems"。标准文本采用英语和法语两种官方语言版本，目前状态为现行有效。2.2标准适用范围IEC63190:2023标准主要适用于电气化铁路架空接触线系统中使用的圆形截面铜及铜合金承力索产品。该标准覆盖了不同材料牌号（涵盖纯铜及多种铜合金系列）、不同强度等级和不同规格尺寸的承力索产品，规定了相应的技术要求、试验方法、检验规则以及包装、标志、运输和储存等方面的内容。标准所涉及的承力索产品主要应用于交流或直流电气化铁路牵引供电系统，也可供城市轨道交通（地铁、轻轨）、市域铁路等其它制式的电气化交通系统参考使用。2.3标准编制原则IEC63190:2023标准的编制遵循以下基本原则：一是国际协调性原则。在标准制定过程中，充分参考和协调了国际铁路联盟（UIC）、欧洲电工标准化委员会（CENELEC）以及中国、德国、法国、日本等主要轨道交通国家的相关标准和行业实践经验，力求标准内容具有广泛的国际适用性。二是科学先进性原则。标准紧密结合当前铜合金材料科学领域的最新研究成果，合理设置了反映产品综合性能的指标体系和技术要求，体现了标准的科学性和先进性。三是可操作性原则。标准规定的试验方法和检验规则注重实际操作的可行性和经济性，既保证了检验结果的可比性和复现性，又兼顾了企业生产检验的实施成本。四是安全可靠性原则。标准将保障铁路运营安全置于首要位置，对涉及承力索长期运行安全的关键性能指标提出了严格要求。三、标准主要技术内容3.1产品分类与牌号IEC63190:2023标准按照材料类型将承力索产品划分为纯铜承力索和铜合金承力索两大类。其中，铜合金承力索根据合金元素种类和含量的不同，进一步细分为多个牌号。标准参照ISO1337等国际材料标准体系，对不同牌号铜及铜合金承力索的化学成分范围作出了明确规定。各牌号产品的合金成分设计和性能指标充分考虑了不同应用场景（如高速铁路、重载铁路、城际铁路等）对承力索强度、导电率、耐热性等方面的差异化需求。3.2技术要求标准从以下几个方面对承力索产品提出了系统的技术要求：（一）力学性能。标准规定了不同牌号和状态下承力索的抗拉强度、伸长率、屈服强度等关键力学性能指标。对于铜合金承力索，还针对其在实际服役条件下可能面临的疲劳载荷工况，规定了相应的疲劳性能要求。力学性能指标的设定充分考虑了承力索在接触网系统中既要承担机械悬挂载荷，又要承受动态受流冲击的复合受力特点。（二）电气性能。标准规定了承力索的导电率要求，以20℃时的电导率（或电阻率）为考核指标。对于不同牌号的纯铜和铜合金承力索，分别规定了相应的导电率下限值。该指标是衡量承力索作为牵引电流传导通道功能的重要技术参数，直接影响牵引供电系统的电能传输效率和线路电压损失。（三）几何尺寸及偏差。标准规定了承力索的直径（或标称截面积）、椭圆度以及相应的允许偏差范围，同时对产品的平直度和表面质量提出了明确要求。严格而合理的尺寸公差控制是确保承力索在放线施工和长期运行中受力均匀、避免应力集中的重要保障。（四）表面质量。标准要求承力索表面应光滑、清洁，无裂纹、起皮、凹痕、划伤、毛刺等影响使用的有害缺陷，并对允许的局部缺陷类型和程度进行了界定。3.3试验方法IEC63190:2023标准规定了承力索产品型式检验和出厂检验所采用的各种试验方法，主要包括：-化学成分分析方法：规定了采用光电发射光谱分析法、滴定分析法等方法测定承力索材料化学成分的技术要求；-拉伸试验方法：规定了测定抗拉强度、伸长率等力学性能指标的试验方法，明确了试样制备、试验速度及结果处理等技术细节；-导电率测试方法：规定了采用电桥法或涡流法等技术测定承力索导电性能的试验程序；-尺寸测量方法：规定了采用千分尺等量具测量直径、椭圆度等几何参数的测量方法；-表面质量检查方法：规定了目视检查及必要时的探伤检测方法。3.4检验规则标准明确了承力索产品的检验分类、检验项目和判定规则。将检验分为型式检验和出厂检验两大类，并规定了各类检验的试验项目、取样方法、取样数量以及合格判定准则。对于型式检验，规定在新产品定型、材料工艺变更等情况下须进行的全项目检验要求；对于出厂检验，规定了每批产品出厂前必须进行的常规检验项目和判定标准。3.5包装、标志、运输和储存为保证承力索产品在交付、运输和储存过程中的质量完好性，标准还对产品的包装方式、标志标识内容、运输条件和储存环境要求提出了相应规定。要求产品包装应保证在正常运输条件下不致松散受损，产品标志应包含材料牌号、规格尺寸、执行标准号、生产厂家等关键追溯信息。四、主要起草单位介绍IEC63190:2023标准的制定汇聚了全球轨道交通领域众多权威机构和优秀企业的技术力量。在国际电工委员会IEC/TC9技术委员会的统筹协调下，来自中国、德国、法国、日本、韩国、西班牙等国家的标准化专家、铁路运营管理部门代表、装备制造企业技术骨干及科研院所学者共同参与了标准的起草工作。其中，中国是该标准制定的重要参与方之一。中国铁道科学研究院集团有限公司（以下简称"铁科院"）作为中国铁路行业权威的综合性研究机构，在标准编制过程中发挥了积极作用。铁科院始建于1950年，是中国铁路行业唯一的多学科、多专业的综合性科学研究机构，业务涵盖轨道交通装备、通信信号、牵引供电、运输组织等多个技术领域，在电气化铁路接触网材料和装备研究方面积累了六十余年的丰富经验和技术积淀。近年来，铁科院紧密围绕中国高速铁路发展需求，系统开展了铜合金接触线及承力索材料自主研发、性能评价和工程应用研究，建成了具有国际先进水平的牵引供电关键材料试验验证平台，为中国高速铁路接触网系统的技术选型和标准体系建设提供了坚实的技术支撑。在中国国家标准化管理委员会的统一组织下，铁科院联合国内相关生产企业（如中铁建电气化局集团康远新材料有限公司、江阴电工合金股份有限公司等）和检测机构，系统梳理了中国在铜合金承力索领域的技术标准体系和生产应用经验，向IEC/TC9提交了多项具有中国自主知识产权和工程实践基础的技术提案，在承力索材料牌号设置、性能指标体系构建以及试验方法确定等方面提出了大量科学合理、切实可行的建议，为IEC63190:2023国际标准的顺利制定和发布作出了积极贡献。五、标准实施的意义与影响5.1对行业发展的推动作用IEC63190:2023标准的发布实施，对全球电气化铁路建设和轨道交通装备制造业产生了广泛而深远的影响。在国际贸易层面，该标准为铜及铜合金承力索产品提供了统一的国际技术准则，有效消除了因各国标准差异造成的贸易壁垒。制造企业的产品质量检验和认证工作有了明确的国际依据，产品的跨国流通更加便捷高效，有力地促进了全球电气化铁路建设领域的国际产能合作与贸易往来。在技术创新层面，标准设置的性能指标和技术要求代表了当前铜合金承力索领域的技术发展水平，高导电率高强铜合金等先进材料的技术要求写入国际标准，将引导各国企业加大在新型铜合金材料研发、制造工艺优化和产品质量控制方面的投入力度，从而带动整个行业技术水平的持续提升。在运营安全层面，标准对承力索产品力学性能、电气性能等关键指标的严格规定，为电气化铁路接触网系统的安全可靠运行提供了基础性的材料保障，对降低接触网系统故障率、提升铁路运输安全性具有积极的促进作用。5.2对中国铁路标准国际化的启示IEC63190:2023标准的制定过程，也是中国铁路标准国际化战略的重要实践。通过深度参与该国际标准的制定工作，我国将高速铁路接触网系统建设和运营中积累的成熟经验和先进技术成果融入国际标准体系，提升了中国铁路在轨道交通国际标准领域的话语权和影响力。这一成功经验启示我们，在后续的工作中应进一步加强国际标准跟踪研究和实质性参与力度，推动更多具有中国优势特色的技术和产品上升为国际标准，实现中国铁路标准从"跟随者"向"引领者"的转变。六、结论与展望IEC63190:2023《铁路设施固定装置电力牵引架空接触线系统用铜和铜合金承力索》国际标准的发布，是国际电工委员会在轨道交通牵引供电领域标准化工作的一项重要成果。该标准以其系统性、科学性和先进性，为全球电气化铁路铜及铜合金承力索产品的设计制造、检验检测和工程应用提供了统一的技术规范，对保障电气化铁路运行安全、促进国际技术交流与贸易合作、推动行业技术进步具有重要作用。参考文献[1]IEC63190:2023,Railwayapplications-Fixedinstallations-Electrictraction-Copperandcopperalloycatenarywiresforoverheadcontactlinesystems[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCom