鐵路接觸網(wǎng)工程高速與普速的區(qū)別
以高速客運為主的新一輪鐵路建設(shè)周期隨著國務(wù)院對《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的正式批準(zhǔn)而逐步展開。國際上高速鐵路的建設(shè)是從二十世紀(jì)六十年代開始的,，至今已有四十余年的歷史,，它是一種成熟、可靠,、節(jié)能,、環(huán)保的交通方式，我國經(jīng)過十余年的論證,、研究和技術(shù)儲備,，除個別子系統(tǒng)外，已初步具備了修建高速鐵路客運專線的能力,，建設(shè)高速鐵路客運專線符合我國國情,，與我國經(jīng)濟(jì)規(guī)模相一致,，是建設(shè)節(jié)約型社會的需要，是為國民提供中長距離快速,、舒適,、便捷交通的必然選擇?！ 「鶕?jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會對高速鐵路的規(guī)定：客運專線300km/h,、客貨混線250km/h以上的新建鐵路稱之為高速鐵路，高速鐵路的建設(shè),，既要保證高的速度目標(biāo)值,，同時又要保證列車運行的舒適性和平穩(wěn)性。為實現(xiàn)此速度目標(biāo)值的牽引運行,，電力牽引方式是必須的,；為保證列車的舒適性和平穩(wěn)性，輪軌關(guān)系和弓網(wǎng)關(guān)系是高速鐵路研究中兩個主要的理論方向,，其中弓網(wǎng)關(guān)系就是受電弓與接觸網(wǎng)之間的關(guān)系,。通過對弓網(wǎng)關(guān)系的深入研究，不僅強調(diào)了受電弓與接觸網(wǎng)的匹配關(guān)系,，更主要的是揭示了高速接觸網(wǎng)無論從外部環(huán)境還是內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)都與普速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)生了質(zhì)的變化,。雖然從外觀上接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有大的變化，但是在結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)上有了質(zhì)的區(qū)別,，并且通過研究糾正了普速接觸網(wǎng)理論中的一些認(rèn)識偏差,。 高速與普速接觸網(wǎng)第一個主要區(qū)別是外部環(huán)境發(fā)生了變化,，在普速鐵路中,，機車的負(fù)荷主要是牽引負(fù)載和克服線路阻力，因此牽引特性表現(xiàn)為負(fù)荷小和非均勻性,。反觀高速鐵路的牽引負(fù)荷主要是列車克服高速行駛下空氣阻力所需的動力,，而牽引負(fù)載及線路狀況所占的比例較低，因此高速牽引負(fù)荷的特點是負(fù)荷大（是普速牽引負(fù)荷3~4倍）并具有持續(xù)性,。為保證大負(fù)荷持續(xù)供電,，接觸網(wǎng)的載流量要求有大的提高，由此引出了高速接觸網(wǎng)與普速接觸網(wǎng)在結(jié)構(gòu)參數(shù)和材質(zhì)上的質(zhì)的區(qū)別,?！ 〗?jīng)過四十余年的發(fā)展，高速弓網(wǎng)關(guān)系的研究已經(jīng)形成其完善的理論體系和試驗測試方法,，為高速鐵路接觸網(wǎng)工程的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ),。高速鐵路原創(chuàng)國日、德,、法基于不同的懸掛類型（復(fù)鏈型,、彈性鏈型,、簡單鏈型），從波動傳播速度,、彈性不均度µ ,、反射因數(shù)γ、多普勒因數(shù)α,、增強因數(shù)r和離線率等多種理論入手對高速接觸網(wǎng)進(jìn)行研究,，形成了不同的判定體系，但是有一點是大家的共識,，最高運營速度與接觸線的波動傳播速度的比值ß是決定高速接觸網(wǎng)性能和實現(xiàn)高速受流的關(guān)鍵,，ß應(yīng)小于等于0.7，因此提高接觸導(dǎo)線波動傳播速度（Vj ）是提高高速接觸網(wǎng)性能的基本方向,，可以肯定地說,，接觸網(wǎng)懸掛確定后，ß越小弓網(wǎng)關(guān)系越好,，離線越少,，適應(yīng)能力越強?！ 〗佑|線的波動傳播速度（Vj）：受電弓沿接觸線高速滑動時,，引起接觸線的上、下震動的橫波,。
T：接觸線的張力(N) ,； ρ：接觸線的密度(kg/m)?！ τ?00km/h運行的高速線路,，接觸線的波動傳播速度（Vj）要達(dá)到428km/h以上。從公式可以看出,，Vj與材質(zhì)和接觸線張力有關(guān),，而高速牽引負(fù)荷的特點就是持續(xù)的大負(fù)荷電流，以至于在決定牽引供電設(shè)施布置上由普速的末端電壓指標(biāo)控制,，變?yōu)檩d流量與末端電壓指標(biāo)雙重控制,。為提高接觸網(wǎng)的載流量，導(dǎo)線截面需要加大,，造成接觸線的密度隨之提高，使波動傳播速度變得更低,，因此為實現(xiàn)高速運行唯一的措施就是大大提高接觸線的張力,。為滿足ß小于等于0.7的標(biāo)準(zhǔn)，接觸線的張力由普速的15kN提高到25kN以上,。導(dǎo)線張力的提高對線材的抗拉強度要求更高,，再考慮一定磨耗情況下接觸導(dǎo)線的安全系數(shù),，普速接觸網(wǎng)選用的銀銅接觸線已不能滿足要求，取而代之是具有更高強度且導(dǎo)電率相對較高的錫銅或鎂銅合金接觸線,?！ ″a銅或鎂銅合金接觸線的使用對施工工藝提出了新的要求，由于接觸線硬度的提高,，如果操作不當(dāng),，施工過程中易產(chǎn)生不可克服的缺陷——波浪彎，影響受流質(zhì)量,，因此在放線技術(shù)上從普速的采用阻尼放線方法,，變?yōu)椴捎孟冗M(jìn)的恒張力架線技術(shù)，目的是保證接觸線以制造過程中卷盤張力值加以釋放,，并在放線過程中確保持續(xù)和平順,。 總結(jié)高速鐵路的試驗數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗,，可以得出這樣的結(jié)論：在速度達(dá)到一定數(shù)值后,，“柔軟接觸網(wǎng)性能良好，硬性接觸網(wǎng)性能差”的觀點是錯誤的,。通過不斷提高接觸線的張力,，雖然可以大幅度提高接觸線的波動傳播速度，系統(tǒng)地滿足高速受電弓的平穩(wěn)持續(xù)取流的需要,，但是在接觸懸掛系統(tǒng)的接口上還存在薄弱環(huán)節(jié),，可能產(chǎn)生硬點，造成致命的損害,。因為受電弓與接觸線的接觸是軟接觸,，任何硬點的沖擊都將造成離線，中段收留并產(chǎn)生電弧,，燒損接觸線,，縮短接觸線的使用壽命，因此控制離線率是高速接觸懸掛系統(tǒng)與普速區(qū)別的重要指標(biāo),?！ ∫噪x線率作為判定接觸懸掛系統(tǒng)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，是高速鐵路原創(chuàng)國判定體系中的共同方法,，要求最長離線時間tmax≤200ms, 離線率S≤5%,。為達(dá)到上述指標(biāo)，消除硬點,，對接觸懸掛系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改造提高是高速與普速區(qū)別的主要內(nèi)容,，在接觸懸掛中，主要的薄弱環(huán)節(jié)有電分相、線岔,、定位裝置及懸掛裝置,。 電分相,，在普速中電分相采用分相絕緣器方式,，負(fù)載集中、斷線安裝,，是硬點集中區(qū),，在高速運營情況下已經(jīng)不能滿足受流的需要，因此采用錨段關(guān)節(jié)方式取代分相絕緣器方式,，實現(xiàn)無硬點平滑過渡,。根據(jù)列車和受電弓的布置對中性段長度的要求，可以采用六跨,、七跨,、九跨及以上多種錨段關(guān)節(jié)方式?！ 【€岔是兩線交匯點,，普速鐵路采用交叉線岔方式，雙線交叉負(fù)載集中,，外加線岔裝置重量和受電弓始觸區(qū)的精密要求,，傳統(tǒng)的施工工藝已經(jīng)不能滿足高速受電弓通過的要求，因此在高速接觸懸掛系統(tǒng)與正線連接的線岔采用無交叉線岔方式,，在精確的結(jié)構(gòu)布置下,，保證高速正線列車在通過道岔時，不與側(cè)線發(fā)生接觸,，實現(xiàn)無接觸通過,；而側(cè)線低速列車由于速度低，也可以正常取流地通過,?！ 《ㄎ谎b置及懸掛裝置是保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的重要部分，同時也是負(fù)載集中易產(chǎn)生硬點的位置,，為保證高速懸掛的穩(wěn)定性和消除硬點,，采取了兩項主要措施，一是在有條件的情況下,，盡量采用單支柱碗臂結(jié)構(gòu),，在站場條件不具備時采用硬橫梁方式，消滅了普速鐵路中普遍采用的軟橫跨方式,，避免由于接觸線的振動對相鄰接觸線的影響,；同時以鋁合金等輕型材質(zhì)的定位器取代普通鋼質(zhì)定位器,，以減少懸掛點處的負(fù)載重量,，消除可能產(chǎn)生的硬點,。 為保證線路兩側(cè)的人身安全,，設(shè)置貫通綜合接地系統(tǒng)是高速鐵路與普速鐵路的主要區(qū)別,。根據(jù)歐洲EN50122-1標(biāo)準(zhǔn)（見下表）在正常和短路情況下的電位要求，采用普速鐵路中的接地措施已經(jīng)不能滿足高速鐵路牽引負(fù)荷條件下安全電壓要求,，必須設(shè)置貫通地線,，以消除牽引供電對通信、信號等系統(tǒng)的影響并保障線路設(shè)備,、人身的安全,。根據(jù)計算，在不設(shè)貫通接地線的情況下,，短路故障時,，鋼軌最高電位可達(dá)到5500V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于歐洲標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,，但是設(shè)置貫通底線后,，短路故障時，鋼軌最高電位小于1650V,，貫通線電位小于240V,；正常運行時，鋼軌最高電位小于120V,，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求,。項 目 接觸電壓(V) 鋼軌電位(V)
正常、長期運行 60 120
故障,、短時運行(0.1s) 842 1684
高速接觸網(wǎng)工程作為一個完整的系統(tǒng),，從各個環(huán)節(jié)均應(yīng)匹配，在大張力接觸懸掛的情況下,，支柱強度要相應(yīng)提高,；在高速鐵路曲線半徑大于7000m的線路條件下，接觸網(wǎng)定位方式大為簡化和標(biāo)準(zhǔn)化,，取消了軟定位等定位形式,；高速客運專線作為服務(wù)大眾交通的工具，建筑體的外觀形象設(shè)計要以人為本,，追求標(biāo)準(zhǔn),、統(tǒng)一的形式，這也是高速接觸網(wǎng)工程與普速的明顯區(qū)別之處,?！?span id="3squ974rb" class=t_tag oncg=tagshow(event) href="tag.php?name=%d6%d0%b9%fa">中國鐵路網(wǎng) |
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