超高速极限试验中接触网系统方案探讨

2010-07-13李红梅

铁路技术创新 2010年1期

■ 李红梅

李红梅：中铁第四勘察设计院集团有限公司，教授级高级工程师，湖北武汉，430063

摄影张书梅

京津城际铁路、武广高速铁路在达到运行速度350 km/h，系统运行实现完整性、先进性、安全性、可靠性要求后，极限试验是保证运输系统安全稳定、提高运行质量及旅客信任度的有力保障。京津城际铁路和郑西高速铁路均创出单车394.2 km/h的实车试验速度。武广高速铁路于2009年12月，更是创出双车重联双弓取流条件下394.2 km/h的实车冲高试验速度。在轮轨系统具备进一步冲高的极限试验条件时，牵引供电接触网-受电弓系统如何具备挑战极限试验速度500 km/h及以上，甚至突破世界纪录574.8 km/h的能力，值得深入研究。

1 超高速极限试验中接触网系统方案

1.1 波动传播速度分析

波动传播速度的计算公式为：

式中：m'——接触线单位质量；

H ——接触线张力；

C ——波动传播速度。

波动传播速度是衡量受电弓动态受流性能的主要参数，波动传播速度越高，接触线的振动和弓网间的动态作用就越小，受流性能越优。国外高速接触网系统波动传播速度值见表1。

根据经验，最高运营速度一定要小于波动传播速度的70%，该经验已纳入EN50119和即将发布的《客运专线设计暂规》中。同样张力条件下，简单链型悬挂方式（简称“简链”）的最高运营速度与波动传播速度的比值还应更小。因此，为达到最高运营速度的同等性能，简链应采用比弹性链型悬挂方式（简称“弹链”）更大的接触导线张力，以加大波动传播速度，均衡弹性。

表1 国外高速接触网系统波动传播速度值

根据国外高速铁路极限试验经验，波动传播速度有可能是极限试验的目标速度。具体试验中，考虑到外部运行环境，实际最高极限速度应略有折减。

为适应不同的极限试验速度，在其他外部环境均满足要求的假设条件下，根据波动传播速度要求，计算得出试验速度与导线张力的对应关系（见图1）。

1.2 接触导线安全系数分析

接触导线张力加大，必定使安全系数减小。综合试验段在采用CuMg150接触导线时，安全系数极限值见图2。试验导线为新线，如果导线产生较大磨损时，则需对磨损情况进行评估后采取相应的安全措施（如换线），或确定提前大修日期并定期监控，以保证运营安全。

1.3 各项性能参数分析

对于高速铁路接触网，根据相关标准，跨中弹性值应当限制在0.4 mm/N以下。使用弹性吊索将会使弹性不均匀度小于10%，而无弹性吊索弹性不均匀度则小于25%。无弹性吊索接触网系统弹性变化量很大。无弹性吊索的接触悬挂在悬挂点比较硬，由此导致受电弓与接触线接触点的动态高度变化更大，这可以通过加大导线张力、缩短跨距或设置预留驰度得到改善。特别是对一些特殊点（如关节和道岔）更需正确的弹性优化设计。在我国高速接触网系统SiFCAT350技术基础上，满足不同极限试验速度的接触网性能参数适应性分析见表2。