高速铁路接触网提升受流质量研究

吴帅

摘要：高速铁路列车运行离不开电能，高速列车接受电能最重要的设备，就是受电弓。受电弓和接触网间流通负荷电流的流畅程度，代表着受电弓的受流质量。受电弓的受流质量取决于受电弓和接触网之间的相互作用。与接触网悬挂的弹性、弓网间的接触压力、受电弓的质量和最大振幅、离线率及持续时间、接触线的平均抬升量及最大抬升量、接触线磨耗比与导线寿命、接触线坡有关。本文结合我国在高速铁路运营实践的经验，简要分析改进高速铁路接触网设计、施工、运营维护等方面工作，对于提升高速弓网受流质量的影响。

关键词：高速铁路；接触网；受流质量；提升

引言：高速铁路是当今世界铁路发展的趋势，随着经济技术的发展和交通运输的激烈竞争，高速铁路以其独特的优点被我们国家作为大力研究和重点发展的目标。作为高速铁路牵引供电系统的主体---接触网设备，同时也作为铁路电气化工程的主构架，其质量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，加大国内高速铁路接触网技术的研究和实施力度，对满足我国高速铁路建设的需要，适应高速铁路建设市场竞争，具有十分积极的意义。

一、影响高速列车受流质量因素

接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的。因此接触网设备质量和设备状态，将直接影响高速列车运行的情况。

接触网是露天设备，大气温度、湿度、冰雪、大风、大雾、污染、雷电等各类气候因素对接触网的影响十分明显。接触网的线索弛度、线索张力、悬挂弹性、零部件的机械松紧度及空间位置、设备的绝缘强度、线索的载流能力、弓网间的磨耗关系等都会随气象条件的变化而变化。接触网的运营维护工作和接触网设计计算工作中绝大多数内容是与气象条件相关。接触网的设计、施工、运营都须充分考虑与周围电力输电线的距离；与轨道信号电路及附近通信线路的干扰；与受电弓及其他建筑物的限界等几方面因素。

二、高速受流对接触网的要求

高速铁路列车受电弓与接触网的接触线紧密接触，从而实现高速列车良好取流的系统，简称高铁弓网系统。高速取流的特点是受电弓沿接触网导线移动的速度大大加快，这就使接触网与受电弓的波动特性发生变化，从而对取流产生影响。空气阻力远较常速列车大得多，空气动态力也是影响高速受电的一个重要因素。高速列车所需的牵引功率大，若采用多弓受电必然会增加阻力、加大噪声，并引起接触网的波动干扰。

（一）接触网的机械要求

接触网设备必须符合良好的质量标准，这些标准包括静态质量标准，动态质量标准。接触网的线索、绞线和其他部件所需的强度，在任何工作条件下，接触网绞线、线索和其他部件所受的力必须在允许范围以内。所有作用于接触网上的机械荷载必须由支柱和基础承担，并将其荷载传送给大地。接触网部件的变形，如支柱弯曲或发生的共振应不影响供电。高速受流对接触网的动态要求良好的弓网匹配。

（二）接触网的电气要求

在高密度运输系统中，接触网网络电压在任何工作环境下都应保持在额定范围内，电压损耗必须保持在允许范围内。为了将故障对铁路运行的影响降到最低程度，必须将接触网设备分成独立的供电臂。在选择相关绝缘材料和考虑空气绝缘间隙时应考虑所需的绝缘要求，应采取适当保护措施避免人员触电。尽量减小诸如谐波、不对称等对公共电网的不良影响。降低接触网的电压、电流通过电感、电容和电耦合对邻近的弱电线路产生干扰。在正常运行或故障条件下产生的钢轨对大地的电压不能超过允许范围。

（三）接触网的环境要求

接触网系统必须在一定环境温度范围内工作，极端情况下的风荷载不应造成接触网设备本身的损坏。接触网设备可能有覆冰荷载，在设计中应将其考虑进去。在确定零部件的电气性能指标和预计使用寿命时，还应考虑降水量、侵蚀雾、气体和灰尘等因素；接触网设备中的绝缘材料和其他部件的特性不应因气候条件和日照变化而影响运行。

（四）弓网参数设计的要求

大量的设计参数影响着接触网的动态特性，特别是高速动态特性。通过对接触网和受电弓相互作用的试验和理论研究，制定出用于评定弓网系统优劣的各种参数的标准，并以此指导接触网的设计工作是十分必要和重要的。为使接触线和受电弓滑板的磨损降到最低程度，应对接触线和受电弓滑板提出更高要求，这些都应在设计时予以考虑。接触网的设计应能使接触网和股道设备按计划进行检修，并将抢修时线路停运时间降到最低限度。

（五）接触网施工的要求

在接触网设备安装过程中，必须在较小的误差范围内确定接触线的位置。我国铁路已经规定了接触网误差界限，以保证运行质量。对于较高质量的接触网设计而言，误差界限范围较窄，相邻吊弦的高差；相邻定位点的高差；定位点处的坡度变化；接触线高度误差。运行试验结果表明，如果设备安装在规定误差范围内，容易实现理想的弓网接触质量。

（六）接触网运营维护的要求

在规定运行年限内，接触网设备的安装、运行和维护费用应尽可能低，部件应可靠，基本能达到少维护或免维护。整个系统应使用防腐保护措施以达到较长的使用寿命，零件、绝缘子和部件应根据需要便于安装和更换。因温度变化引起的接触网和导线的长度变化不应对运营有所损害。

三、提升弓网系统质量

高速列车受流质量对接触网设备质量的要求体现在设计、施工和运营维护等方面，大致可归结为：几何空间要求；安全要求；机电性能要求；动态要求；环境要求：运营维护要求等六个方面。随着接触网设备质量向标准化、规范化方向发展；悬挂的弹性均匀性会进一步提高；接触网的电气载流量会进一步增加；接触网的机械强度会进一步提高；接触线的机电性能将会成为制约和评价接触网优劣的核心。受电弓和接触网的结构及其匹配关系将会得到进一步优化。

结语：铁路作为交通运输业的骨干，在国家经济建设中起着重要的作用。为了适应铁路运输市场的需求，国家大力发展铁路建设，特别是高速铁路的建设。高速铁路具有运输量大，准点率高，占用土地少，能源消耗少，对环境的污染小，社会效益高等优势特点。大力发展高速铁路是贯彻可持续发展战略的体现。作为高速铁路重要的组成部分---接触网，继续研究提升接触网设备质量的方法，确保具有良好的弓网关系并安全稳定的供给电能，以提升高速列车的受流质量。进一步提高列车的运行速度、节省能源消耗，使高速铁路列车更加快速、安全、高效的运行。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.铁路电力牵引供电设计规范.中国铁道出版社，2005年

[2] 周平。铁道概论。北京：中国铁道出版社， 2007年

[3] 朱申，谢奕波。接触网。北京：中国铁道出版社， 2008年

作者简介：吴帅，男，19890307，汉，湖北省武汉市，本科，武汉高速铁路职业技能训练段 供电教研室 驻段培训师，工程师，研究方向：牵引供电系统