铁路的供电线是怎样每时每刻保持张紧状态的？

若铁路的电力线架设得过于松弛，其中间部分便会因为重力出现明显的下垂，这对列车的安全运行构成了不小的隐患。当高速行驶的列车掠过这些下垂的电线时，电线受到受电弓的向前推力会产生一个波浪。

这种运动不仅可能引发受电弓与电线之间的电火花，更有可能在特定位置卡住受电弓，导致列车运行受阻。只需将电线拉紧一些，拉成水平状态，这个问题便能迎刃而解，不过实际操作中却很麻烦。

导线的金属材料具有热胀冷缩的特性，这意味着在不同的气温条件下，导线的长度和张力都会发生显著变化。在寒冷的冬季，若电线被过度拉紧，一旦材料因低温收缩，便极有可能导致其崩断。因此，单纯依靠固定导线两端来调整张力，显然是不行的。

为了确保列车在行驶过程中电力线始终保持适当的张力，必须设计一套能够自动调整导线松紧的系统。

在这一过程中，滑轮成为了工程师们的首选。其实这很容易想到，在电线杆上加一个定滑轮，让导线穿过滑轮，并在其尾端悬挂重物作为配重，这样不就能实现导线的自动张紧了吗？

这种设计，常坐火车和动车的人应该不陌生，在窗外看到的电线杆上悬挂着一串串的水泥饼，那便是电线张紧系统的配重部分。

当温度升高时，导线会因膨胀而变长，这时，配重便会在重力的作用下，通过滑轮向下拉动导线，从而收紧它。然而，理想很丰满，现实往往骨感。

这种利用配重重力来收紧电线的方案，虽然能在一定程度上解决导线的大幅度下垂问题，却难以完全消除下垂现象。尤其是在两根导线的悬挂点跨度过大时，中间的下垂现象会更加明显。即便不断增加配重的重量，也无法使架空导线达到理想的直线状态。此外，电线杆的支撑力也是有限的，不能无限增加配重的重量。

既然增加配重无法实现理想中的直线状态，那么能否通过增加更密集的支撑点来缩短导线的跨度距离呢？工程师们曾尝试以50米为一个长度单元，每个单元的头部尾端通过跳线相连。这样，列车就能从上一个单元平稳过渡到下一个单元。

不过，细心的工程师发现，即使在50米这么短的跨度下，架空导线仍然无法达到理想的直线状态。即便采用50米间距的滑轮配重系统，也无法完美解决导线轻微下垂的问题。

“只要思想不滑坡，办法总比困难多”，铁路工程师们并未气馁，而是提出了一个更加创新的构想。

他们设想在现有的导线上方再增加一套滑轮配重系统，这样一来，虽然上下两根线中间都可能出现轻微下垂现象，但如果在它们之间连接一条吊弦线，下方的导线就会被往上拉起，而上方的导线则会相应下沉。

通过增加多条这样的吊弦线，理论上就可以使下方的导线接近理想中不下垂的直线状态。因为上下两条线各自使用一套滑轮配重来拉线，它们的张力能够相互作用，实现平衡。

可是，这套方案又带来了新的问题。上下两条导线都需要配重，这会大大增加电线杆的承载压力。工程师们也曾尝试过将两条导线合并共用一套滑轮系统，但这样做的话，配重的重量还是无法将线拉紧。如果增加配重，又会进一步增加电线杆的承载负荷，这似乎陷入了一个无解的死循环。

正当工程师们陷入困境之际，他们意外地从跷跷板上找到了灵感。

以一个简单的例子来说明，如果我们用一个滑轮做支撑点，想要通过绳子吊起100公斤的物体，那么绳子另一端也需要施加100公斤的下拉力。但如果你再给它增加一个滑轮，形成两个支撑点，那么这100公斤的物体就会被平均分配到两个支撑点上，各自只承担50公斤的重量。

在这种情况下，只需在绳子另一端施加50公斤的下拉力就能提起100公斤的物体。实际上就是加一个动滑轮来减小配重所需要的重量，一个不行那就两个。

受到启发的工程师们将这套装置应用到了铁路架空线滑轮系统中，他们发现，通过滑轮组，配重只要施加较小的拉力，就能在两根导线中分别产生较大的张力。在这种组合拉力下，下方那根导线几乎能达到接近无下垂的直线状态，这样一来，列车上的受电弓与电线就能始终保持均匀的接触力，从而确保列车能够平稳运行。

此外，这种上下双线的设计还带来了另一个显著的好处，如果下方那条导线在某处意外损坏而断开，电依旧可以通过上方的导线供应传导至下方，整合铁路的供电网线更加稳健。