铁路电翅膀：安全高效的革新

项目名称：防覆冰电力导线、防覆冰接触网导线

发明人：张世永

至今我们还记得2008年春节前夕，我国南方大部分地区遭受的那次罕见的低温雨雪冰冻灾害。灾害给人民群众生产生活造成了严重困难，铁路运输也受到严重影响。由于电气机车牵引电线覆冰，电网垮塌，曾造成京广铁路400多公里、沪昆铁路600多公里牵引供电系统相继断电，铁路运输一度瘫痪，客货列车大面积晚点。

铁路是国民经济的大动脉，铁路供电安全关系到铁路运能、运力和运输秩序，关系到社会的稳定与和谐。特别是随着我国电气化铁路在路网中比重不断加大和高速铁路的快速发展，提高铁路供电的可靠性显得尤为迫切。这场罕见的自然灾害，使中国中铁电气化局集团公司“巨晓林技能大师工作室”骨干成员、“梦之队创新创业团队”核心成员、中国发明协会会员张世永的内心久久不能平静，如何使电力导线防覆冰，保证电网安全，给电气化铁路插上安全可靠的电翅膀？他开始琢磨从根本上化解供电线路覆冰问题的技术方案。

张世永的创新之路，饱含艰辛，充满挑战。

张世永（中）与工友研究技术创新方案

现有的电力导线都是由导电性能好的铜、铝导电介质与耐拉强度高的钢芯机械绞股制成，在高寒或亚热带季风气候区遇到冷凝气或雨、雪、雾、霾时容易结冰，在重力作用下使得电力导线力学负载加重或超重，导线弛度加大，严重时会拉倒电线杆、拉断电线，造成供电线路损毁，影响供电安全。

张世永利用业余时间走访科研院所、查阅图书文献，掌握了输电线路治理冰冻雨雪灾害常用的电流融冰、机械除冰、被动防冰三种方法。虽然这些方法能够减轻灾害的严重后果，但都不能从根本上解决电力导线在低温雨雪天气结冰的问题。

从国外科技期刊中，张世永了解到航空、航天领域应用碳纤维作为结构材料和电热材料取得成功。碳纤维被誉为二十一世纪最有生命力的新型材料。它的强度比钢大、密度比铝小，比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温，还能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能。(www.xing528.com)

2008年4月，张世永恳请定居国外的亲友费尽周折购买了高档碳纤维样品，开始实施防覆冰电力导线的前期研发。他打破常规、奇思妙想，提出了独特的技术方案——以碳纤维束芯包覆在金属导电介质层内部，利用碳纤维束在电流通过时激活碳原子做布朗运动产生热量，对外层导电介质进行持续加热，形成良好的热保护层。

在研究过程中，他遇到了各种困难，一些朋友劝他知难而退，不要自讨苦吃。但一想起低温雨雪冰冻给铁路运输带来的灾害，张世永就横下一条心，咬紧牙关。在大半年时间里，他白天在办公室埋头思考，晚上就把资料带回家研究。经过数百次的科学试验，几十次专家论证，大胆而缜密的技术创新，终于在2009年取得成功，经试验，达到了预期效果。

“防覆冰电力导线导电率高，节能6%；低弧垂，降低一半以上垂度，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，节省土地资源；重量轻，节省了20%的金属材料；耐腐蚀，使用寿命高于普通导线的2倍；同样容量供电线路投资成本低于普通导线30%。”张世永介绍说，“按每年全国供电线路200万吨铜、铝用量计算，能节约铜材、铝材近40万吨，节约资金60亿元。”

张世永无偿地把防覆冰电力导线技术创新成果贡献给中铁电气化局，贡献给自己热爱的企业，由企业申请了国家专利。公司针对核心技术申请了“防覆冰电力导线”“防覆冰接触网导线”等多项专利，建立起防覆冰导线的自主知识产权体系。2010年7月7日，防覆冰电力导线获得国家知识产权局授予的实用新型专利证书，成为我国第一个具有完全自主知识产权的防覆冰电力导线专利，荣膺北京市职工优秀技术创新成果一等奖，收入国家知识产权局《中国专利典型案例启示录》一书，并在国家知识产权局举办的“知识产权与创新发展论坛”上进行了交流。通过核心技术的专利申请，公司建立起防覆冰导线的自主知识产权体系，打破了发达国家的技术垄断，为国产防覆冰导线的生产、应用扫清了障碍。

推广使用这项专利技术以后，供电线路覆冰问题从根本上化解，全天候、大容量、高可靠的防覆冰电力导线将为转变经济发展方式、实现中国梦注入强大动力，在节能低碳，保护环境、生态文明方面具有划时代的意义。

张世永获得第四届全国职工优秀技术创新成果三等奖

张世永三十年埋头苦干，抱着对祖国铁路电气化事业的炽热情怀，坚守理想，追逐梦想，一步一个脚印地往前走，留下一串闪光的足迹，成为职工钦佩的“发明家”。他边工作、边学习、边钻研，取得技术创新成果13项，有7项获得国家实用新型专利。

点评：输电线路治理冰冻雨雪灾害常用的方法有电流融冰、机械除冰、被动防冰三种。虽然这些方法能够减轻灾害造成的严重后果，但都是阶段性、时效性、被动地应对电线覆冰，不能从根本上解决电力导线在低温雨雪天气结冰的问题。张世永巧妙地采用新思路、新结构、新材料，以碳纤维束芯包覆在金属导电介质层内部，利用碳纤维束在电流通过时激活碳原子做布朗运动产生热量对外层导电介质进行持续加热，持续加热的过程能使电线形成良好的热保护层。这样，冰雪就不会覆着在电线上，成功地从根本上一劳永逸地解决了电线覆冰问题，给电气化铁路插上了安全可靠的电翅膀，保证了运输安全。