第二章高速铁路接触网模式及比较

第二章高速铁路接触网模式及比较
第二章高速铁路接触网模式及比较
2.1引言
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。

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。

因此，下面主要对这三个国家的高速铁路接触网模式进行介绍和比较。

2.2悬挂类型比较
高速铁路接触网悬挂类型是接触网设计施工的最基本参数。

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;以法国为代表的简单链型悬挂。

2.2.1日本的高速铁路接触网悬挂类型
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年兴建的北陆新千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。

2.2.2德国的高速铁路接触网悬挂类型
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。

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。

2.2.3法国的高速铁路接触网悬挂类型
法国在八十年代建成的巴黎-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。

2.2.4三种悬挂类型的综合比较
从表 2- 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。

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。

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。

2.3接触线材比较
铁路要实现高速运营，要求接触线材必须具有较大的波动传播速度。

国外在铁路高速化过程中，先后研制出了铜合金、铜覆钢与铝覆钢接触线。

各种接触线材的技术参数如表2一3所示。

日本复链型悬挂区段采用的是纯铜Cu170或锡铜合金SnCu170接触线，在简单链悬挂区段采用的是铜覆钢CS110接触线；德国Re200采用纯铜接触线Ri100, Re250采用银铜合金接触线RiS120, Re330则采用镁铜合金接触线RiM120；法国一般采用“预磨耗”型的扁铜接触线Cu150或福铜接触线CdCu120。

2.4支持装置比较
日本大部分采用圆形混凝土支柱，而镀锌钢柱主要用在桥上和较大的横梁上，支柱基础一般采用杯形基础类型。

站台横跨结构形式一般采用硬横跨结构.腕臂为钢制管材，采用单独的绝缘旋转腕臂形式。

德国大部分采用横腹杆钢支柱或混凝土圆支柱，支柱基础一般采用机械钻
孔、混凝土现浇或钢管桩基础类型。

站台横跨结构形式以软横跨结构为主。

腕臂为高强度铝合金材料，采用刚性平腕臂形式。

法国大部分采用镀锌工字钢(H型)或槽钢支柱，支柱基础一般采用机械钻孔、棍凝土现浇基础类型。

站台横跨结构形式以硬横跨结构为主。

腕臂为高强度铝合金材料，采用绝缘旋转腕臂形式。

2.7关键零部件比较
高速铁路接触网的关键零部件主要有:定位器、补偿装置、接头线夹、终端锚固线夹和电连接线夹等。

它们与接触线或承力索直接相连，通过工作电流，是直接影响受流质量的最为重要的一部分零件。

2.7.1定位器
定位器用于接触网导线定位，是受电弓通过时最接近的关键零件，它由定位钩、定位器管、定位销钉套筒和定位线夹组成。

日本的简单链型悬挂采用曲线定位器，复链型悬挂则采用双支曲线定位器;法国在直线段采用直线定位器，曲线段则采用弯管式定位器;德国则根据线路条件采用不同的定位器。

2.7.2补偿装置
补偿装置是调整承力索和接触线张力，使其保持恒定的自动装置，是高速铁路接触网不可缺少的关键零件。

日本的高速铁路接触网普遍采用变比鼓轮补偿装置，该装置磨耗小、传动效率高、补偿灵活，但是加工制造和使用较为复杂;德国采用带断线制动的棘轮补偿装置，这种补偿装置只有一个传动轮，加工制造和使用简单，但是由于传动比固定，适用范围较小:法国采用滑轮组补偿装置，这种补偿装置制造相对简单，适用范围较大。

2.7.3接头线夹
接头线夹分为承力索接头线夹和接触线接头线夹。

日本的承力索接头线夹根据承力索不同，采用不同规格的接续管结构，接触线接头处则采用双线线夹;德国的承力索接头线夹主要有可锻铸铁双耳楔型和锥套螺纹胀紧型两种型式，接触线接头线夹主要有夹板式和每边三个斜顶丝式两种型式;法国的承力索接头线夹采用双锥套螺纹型式，接触线接头线夹为带锯齿的双夹板。

2.7.4终端锚固线夹
终端锚固线夹用来固定承力索或接触线的终端，是高速铁路接触网关键的受力部件。

终端锚固线夹主要有日本的U螺栓紧固型和单耳压接套管型、德国的可锻铸铁双耳楔型以及法国的锥套螺纹胀紧型。

2.7.5电连接线夹
电连接的作用是保证接触网各导线之间、各分段之间、各股道接触网悬挂之间的电流畅通。

根据作用不同，一般分为接触线电连接线夹、承力索电连接
线夹和并沟线夹三种。

日本主要采用铝黄铜制造的压接型接触线电连接线夹，通过并线沟夹与承力索固定后，再和另一个压接型接触线电连接线夹相连;德国的接触线电连接线夹采用不锈钢螺栓夹紧，并线沟夹由两夹板式不锈钢螺栓固定;法国的接触线电连接线夹本体为紫铜、副夹板为铝青铜，与电连接线采用压接形式，并沟线夹只起支撑固定作用。