浅谈高速铁路下的接触网悬挂类型

2022-09-22

本文通过对日本、德国和法国的接触网悬挂类型进行总结, 同时参考我国高速铁路接触网悬挂类型最后得出简单链型悬挂比较适合高速铁路接触网悬挂类型的结论。

高速铁路技术是涉及多学科、多专业的综合性先进技术, 集中反映了新型牵引动力、高性能轻型车辆、高速线路结构、高速度高密度列车运行控制、高速度旅客运输组织等方面的技术进步。现代高速铁路绝大多数都采用电力牵引方式, 作为牵引供电系统的主体接触网, 其性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量, 最终影响列车的运行速度与安全。为了满足我国高速铁路建设的迫切需要, 适应未来高速铁路建设市场的激烈竞争, 必须对高速铁路接触网技术及其应用展开研究。

接触网是与高速电气化铁路运营最为直接相关的架空设备, 其工作环境恶劣, 沿线架设且无备用, 是整个牵引供电系统最为薄弱的环节。接触网性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量, 最终影响列车的运行速度与安全。因此, 接触网历来被视为高速技术的主要难点。

悬挂类型是高速铁路接触网设计和施工的最基本参数。高速铁路接触网对悬挂类型的要求, 是能够提供良好的受流质量、寿命长、少维修、故障率低, 同时应该有较高的性能价格比。

目前国外高速铁路接触网大体有三种悬挂类型:以日本为代表的复链型悬挂、以德国为代表的弹性链型悬挂和以法国为代表的简单链型悬挂。在相同条件下对这三种悬挂类型进行计算机仿真, 仿真结果表明它们均能满足高速要求。

日本、德国和法国是高速铁路比较发达的国家, 其技术水平可以代表当今世界高速铁路的最高水平。

日本于1964年开通的世界上第一条高速铁路—东京至新大阪的东海道新干线采用的是复链型悬挂。

九十年代以前, 日本的高速铁路接触网都采用复链型悬挂。但是这种悬挂类型一次性投资太大, 而且因为结构复杂、组成零部件太多, 导致接触网运营的维修费用高昂, 发生事故时抢修难度大、运输中断时间长。再加上近年来日本的国民经济趋于衰退, 所以1997年兴建的北陆新干线采用了简单链型悬挂, 简单链型悬挂由于结构简单和易于维修保养, 显示出较好的应用前景。

德国高速铁路接触网一直采用弹性链型悬挂。在总结Re75, Re100, Re160三种标准的基础上, 形成了Re200, Re250和Re330标准系列。Re表示为标准接触网, 后边的数字为在该标准接触网形式下列车可运行的最大时速, BzII表示青铜绞线。

弹性链型悬挂带有弹性吊索, 而弹性吊索的设置需要相当精确的计算和一套严格的施工程序, 其调整工作非常麻烦, 而且很难进行检测。再加上弹性吊索本身的长度和张力是随着温度发生变化的, 要想保证它在各种温度条件下不使附近的接触网变形, 是一件相当困难的事情。所以, 德国专家现在也开始研究简单链型悬挂。

法国在八十年代建成的巴黎一里昂东南新干线采用弹性链型悬挂。但是在正式运营的三个月内, 发生了两次重大事故, 造成导线拉断、接触网损坏。

九十年代初, 法国总结了东南新干线的经验教训, 在大量的理论和试验研究的基础上认为:弹性吊索对于时速超过250km的高速来说意义不是很大, 反而成为影响行车安全的因素之一。因此, 新建的巴黎一勒芒大西洋新干线采用了简单链型悬挂。

从表1可以看出, 复链型悬挂、弹性链型悬挂和简单链型悬挂均能满足高速运营的要求。从受流质量来看, 复链型悬挂最好, 弹性链型悬挂次之, 简单链型悬挂稍差 (见表1) 。

简单链型悬挂弓网之间的动态接触力分散性较大, 弹性不均匀度较大, 容易造成硬点。受电弓通过该点时, 会产生较大的火花, 使导线腐蚀和磨耗加剧, 缩短使用寿命。但是, 如果适当加大简单链型悬挂接触线的张力, 并对接触导线预留适当的驰度, 则可以在一定程度上降低接触网弹性不均匀度, 从而使受电弓运行轨迹趋于平稳, 改善受流质量。

简单链型悬挂和其他两种悬挂类型相比, 受流质量相差不多, 但是结构简单、施工维护都很方便, 工程造价也低得多。从我国已建成并投入运营的广深线、秦沈线实际情况来看, 综合受流、成本、施工、运营和维护等各方面的因素, 我国的高速铁路接触网宜选用简单链型悬挂。

简单链型悬挂技术参数为:

接触网张力:15~20+20kN;

跨距:不大于60m (隧内50m) ;

预留弛度:0.5‰~1.0‰。

由此可见:由于简单链型悬挂具有结构简单、施工方便、工程造价低、运行维修费用少等优点, 因此日益被世界各国所认可, 成为高速铁路接触网首选的悬挂类型。

摘要：悬挂类型是高速铁路接触网设计和施工的最基本参数。高速铁路接触网对悬挂类型的要求, 是能够提供良好的受流质量、寿命长、少维修、故障率低, 同时应该有较高的性能价格比。

关键词：高速铁路,接触网悬挂,悬挂类型