浅谈高速铁路接触网模式及比较

邢西沙　曹　兵　迮继亮　高　健

（济南铁路局调度所，山东 济南 250001）

【摘　要】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。本文主要对日本、法国，我国京沪高铁的接触网模式进行介绍和比较。

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关键词 高速铁路；接触网；模式；比较

1　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。目前高速铁路接触网大体有三种悬挂类型：复链型悬挂，简单链型悬挂，弹性链型悬挂。

1.1　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，90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。

1.2　法国的高速铁路接触网悬挂类型

90年代初，法国总结了新干线的经验教训，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~勒芒大西洋新干线采用了简单链型悬挂。简单链型悬挂在弹性性能和稳定受流方面受到一定损失，但是其结构简单，节省了工程造价，维修容易，工作量小，大大节省了维修费用。

1.3　我国京沪高速铁路接触网悬挂类型

京沪高速正线接触网的悬挂类型采用全补偿弹性链型悬挂。全补偿弹性链型悬挂即在锚段中的承力索和接触线两端下锚均装设了张力自动补偿器，同时在支柱悬挂点处安装了弹性吊弦，可减少硬点的出现，使其弹性均匀，有利于机车受电弓取流，弓网极流的动态品质好于简单链型悬挂。高速正线以外的其它线路（联络线、动车组走行线、站线、渡线、动车段线等）因最高运行速度不超过160km/h，仍采用全补偿简单链形悬挂。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。

1.4　三种悬挂类型的综合比较

1.4.1　从高速受流质量、波动传播速度、多普勒效应、波状磨耗、离线率比较，弹性链型悬挂优于复链型悬挂，简单链型悬挂较差。

1.4.2　从结构复杂程度、工程造价、维修工作量比较，简单链型悬挂优于弹性链型悬挂，复链型悬挂较差。

1.4.3　从弹性均匀、受流稳定性、动态抬升量比较，复链型悬挂优于弹性链型悬挂，简单链型悬挂较差。

运行速度为300-350km/h的高速电气化铁路，其复链型悬挂，弹性链型悬挂，简单链型悬挂三种类型都不具有排他性，选用时只是考虑的侧重点不同。

２　接触线材比较

日本复链型悬挂区段采用的是纯铜或锡铜合金接触线，在简单链悬挂区段采用的是铜覆钢接触线。法国一般采用“预磨耗”型的扁铜接触线或锅铜接触线。京沪高速铁路中正线接触线采用合金含量为镁铜接触导线；正线承力索采用高导电率（80%）铜合金绞线；正馈线、保护线、供电线和回流线等均采用铝包钢芯铝绞线。

3　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。

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、混凝土现浇基础类型。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。

在京沪高速铁路中一般采用H型钢柱。隧道内采用中间吊柱形式支持接触网。腕臂一般采用铝合金管，采用固结式加强型平腕臂形式。

4　补偿装置比较

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。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。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。京沪高铁接触网张力补偿装置正线接触网采用棘轮补偿方式，而其它线（包括联络线、站线、动车走行线等）采用恒张力弹簧补偿器。棘轮补偿方式有断线制动装置，断线后可以防止坠砣落地，因为只有一个传动轮，磨耗传动效率高，传动效率达到97℅以上。

5　线岔类型比较

在道岔处，连接并固定两条汇交接触线的装置称为线岔。在高速接触网中，由于道岔侧向通过速度的提高，接触网在道岔处无论采用交叉式还是无交叉式，均有了更高的要求，日本前期采用交叉线岔，后改为无交叉线岔。京沪高速铁路道岔处接触网悬挂方式，与正线相交的道岔采用无交叉方式，非正线交叉的道岔采用交叉线岔方式。

6　电分相装置比较

在变电所、分区所出口附近设置接触网电分相装置。日本的高速铁路接触网电分相装置采用地面开关站自动切换过分相方式。其优点是机车不用进行电分相操作，停电时间短，冲击和失速小，而且可以多弓运行。但是这种方式的地面开关设备复杂，造价昂贵，切换过程容易引起真空开关过电压重燃，导致换相失败而发生异相短路。

法国的高速铁路接触网电分相装置采用车上自动切换过分相方式。这种方式充分利用ATC轨道信号回路及机车断路器，不必额外增加其他设备，对高速铁路接触网无特殊要求。其缺点是若机车停在无电区，则需要短时给无电区供电，机车才能驶出。

京沪高速铁路正线电分相采用地面开关自动切换、动车组带电过分相方式；联络线一般采用带中性段空气间隙绝缘、地面点式应答器触发、动车组断电自动过分相方式；为了提高正线列车过分相的可靠性，正线设置点式应答断电过分相装置作为后备，并配置了相关隔离开关。

7　结束语

综上所述，各国的高速铁路接触网模式有所不同，各有所长。鉴于高速铁路运输能力的飞速发展，以及由此带来的巨大的经济效益和社会效益，高速铁路已成为世界各国铁路发展的总趋势，可以预测，随着科学技术水平的进步，高速铁路接触网模式将日益完善，最终趋于标准化。

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参考文献

［１］宋新江.高速铁路接触网知识读本[M].中国铁道出版社,2017,07.

［２］董昭德,李志峰,吴积钦.高速铁路接触网知识技术[M].中国铁道出版社,2014,06.

［责任编辑：杨玉洁］