| 单词 | 接触网和高速受流 |
| 释义 | 【接触网和高速受流】 拼译：catenary system and kligh-speed current-carrying 接触网是电气化铁道的主要供电设备之一。其功用是通过它与受电弓直接滑动接触，将电能传送给电力机车。接触网工作的最主要的特点是滑动接触无备用设备及为户外装置。由于工作环境恶劣，因而要求它有较高的安全系数。 接触网从结构形式分，有接触轨式及架空式。接触轨又称第3轨，用于净空受限的地下铁道。架空式又分为简单悬挂和链形悬挂。简单悬挂由单根接触线或配有弹性吊索的单根接触线组成。链形悬挂由接触线、吊弦和承力索组成。链形悬挂根据所适应列车运行速度的不同又有单链形悬挂、双链形悬挂、三链形悬挂以及斜链形悬挂等等。1879年第1条电气化铁路出现在柏林贸易博览会上，这条铁路线路长300m、电压是直流150V，利用中间的第3轨供电，两侧的走行轨作为轨道回路。它是由西门子公司和哈斯克公司共同研制的。1881年法国巴黎建成了第1条由架空线供电的电车线路，1883年英国首先把电气化运用于铁路运输，此后电气化铁路便得到逐步发展，但真正的铁路干线机车出现于20世纪初叶，而且都是电压为750～1500V的直流电气化铁道。1929年匈牙利首先试验成功在电气化线路上采用工频、单相、交流制电力机车，并在1932年建成了第1条全长187km工频、单相、交流电气化铁道。但是电力机车仍然采用三相异步电动机，当时的接触网也很复杂。1951～1954年期间法国首先采用整流器电力机车，并成功地把工频、单相、25kV交流制用于南部干线电气化铁道。从此电气化铁道的发展揭开了新的一项，在全世界范围内，尤其是在经济较发达的国家得到了迅速发展。我国从1958年开始设计并建造第1条电气化铁道－宝鸡至凤州段(称为宝凤段)，接触网采用半补偿式及全补偿式单链形悬挂。接触网的功用是通过它把电能传送给电力机车，通常把这一传递的过程称为“受流”。在列车速度较高的情况下又称为“高速受流”。运营实践发现：受流的性能与两种因素有关：其一是与电力机车运行速度有关，在其他条件不变的情况下，速度越高其受流效果越差；其二与接触网的结构形式(即悬挂形式)有关，在运行速度相同的情况下，其链形悬挂比简单悬挂的受流的效果要好。因而，为了提高电气化铁道列车运行的速度，研究受流及悬挂结构就成了当时乃至现在一些科学家研究的课题。50年代后期，当时的苏联及联邦德国以及日本的专家对高速受流理论及悬挂类型进行了一系列的研究，尤其日本的滕井及泽郁郎提出了高速运行接触网振动模型的描述该模型的振动微分方程。这为进一步提高电气化铁道的运行速度和建造高速电气化铁道打下了基础。60年代初，日本建成了从东京到大阪的时速为160km／h的高速电气化铁道，称之为新干线。实现了高速、安全、大运量的运输，从此高速电气化铁道为世界各国所瞩目。为了实现良好受流日本的在这条新干线上采用了4种悬挂类型：即简单复链形悬挂、弹性复链形悬持、三链形悬挂及带空气阻尼吊弦的复链形悬持进行受流试验，结果表明：第1种、第3种及第4种被淘汰，弹性复链形悬挂在运行速度为1600km／h情况下具有较为理想的受流效果。这条新干线上采用的是4动4拖的电动摩托车组，随后日本又建成了时速260km／h的山阳新干线，接触网结构及其受流理论得到了新验证。在此基础上日本更进一步提出发展700km／h新干线的高速计划。70年代欧洲发展了铁道电气化及新型接触网，根据UIC总体建设方针，欧洲共同体决定在其成员国内改建15000km铁路，新建6000km电气化铁路，其中部分线路为高速铁路，计有罗马－佛罗伦萨；巴黎－里昂；曼海姆－斯图加特；维尔茨堡－汉诺威，其中后两条在前联邦德国境内，从50年代开始大规模修建电气化铁道时，就非常重视接触网的标准化设计。国铁曾委托西门子公司、AEG Telefunken公司和ABB AG公司共同进行接触网设计的标准化工作。经过多年的方案比选、试验及运行，提出了Re75型、Re100型、Re160型、Re200型4种标准悬挂结构方式，成为世界上有代表性的接触网悬挂方式。随着高速接触网技术的发展，70年代又提出了Re250型。除Re75型为半补偿以外，其余全为全补偿链形悬挂。Re75型结构高度为1800mm，接触线为铜质截面100mm2，主要用于站场。Re型结构高度为1400mm(区间)，为简单链形悬挂，接触线为铜质截面100mm2，承力索为青铜截面50mm2，设30mm预驰度。Re160型结构高度为1800mm，为弹性链形悬挂，弹性吊索长度是12000mm，接触线为铜质截面100mm2(张力10KN)，承力索为青铜质截面50mm2，设预留弛度30mm，并且采用轻型定位器。Re200型是Re160型的改进型，只是对弹性吊索的长度由原来的12000mm延长为14000～18000mm。支柱吊弦除采用非对称布置外，结构没有大的变化。Re250型为轻型链形悬挂，其结构高度为1100～1800mm，接触线采用银铜质截面为120mm2，弹性吊索为青铜质截面35mm2。在德国(原联邦德国)发展高速电气化铁路的同时，法国在做了大量的理论研究和技术研究之后，开始了大规模的高速电气化铁道的建设。1981年9月法国从巴黎至里昂的第1条高速铁路投入运营，时速达260km／h，后来其最高速度达到482．4km／h。1989年9月法国第2条高速铁路大西洋高速铁路投入运营，设计时速为300km／h。1990年5月法国电气机车在大西洋西南高速铁路线上又创造了515．3km／h的世界高速试验记录。法国高速铁路采用的是全补偿单链形弹性悬挂，长度为16m结构高度为1400mm，按触线的预驰为31mm，在弹性吊索处设4根短吊弦，接触悬挂综合张力为28kN，列车运行速度为440km／h时，动车受电弓可以正常取流。随着列车运行速度的提高，受电弓和接触线间的电流受到一定程度的影响。受电弓和接触线间的动接触面积虽然很小，仍可满足700A的电流的传递。当列车运行速度达到482．4km／h时，受电弓与接触线之间产生明显的放电电弧，但对电流的传递及对受电弓滑板与接触线没有千万明显的危害，表现出良好的动态受流特性。这表明，对受电弓－接触网系统稍加改进，受流性能还可以进一步提高。高速接触网及受流技术虽然通过试验并用于实践取得了巨大成功。但任何技术的发展都有一个过程，并且都是体现了理论的先导性。日本的滕井及泽郁郎在50年代末及至60年代初对受电弓－接触悬持受流系统进行了较为深入的研究，并建立了4种即简单单链形悬挂(H·S)、弹性单链形悬挂(S·S)、简单复链形悬挂(H·C或N·C)及带空气阻尼吊弦的复链形悬挂(C·C)的计算物理模型和数学模型。英国的Scott和Rothman70年代提出受电弓－接触悬挂系统计算的运动方程，这个方程具有极好的近似性，它既考虑了接触悬持的弹性性能又考虑了其自身的刚性性能，具有良好的技术分析效果。随后英国的T．Vinayagalrngam对接触悬挂也建立了类似的数学模型，具有更为理想的技术效果，大大地方便了计算。80年代美国的D．Wromly等更系统地、全面地研究受电弓－接触悬挂的高速受流性能，设计了相应的物理计算模型并利用计算机得出一系列有价值的结论。与此同时原苏联的马可瓦尔德对于受流理论及受电弓与接触线的相互作作关系也作了较为深入的研究，得出了不少有价值的结论。在世界范围内高速电气化铁路进入了一个新的发展时期，高速接触网及其受流技术随着高速电气化的发展而有所发展。它所适应的运行速度已达到350～400km／h，试验速度已达到515．3km／h。这些技术虽已较为普遍地应用，但是还要用相当长的一段时间来优化及完善。中国已有接近10000km电气化铁路，接触网均为站线半补偿，正线(区间)为全补偿的单链形悬挂。而且第1条准高速电气化铁路－广(州)深(圳)线已完成设计并正在进行线路技术改造，最大运行速度160km／h，并建有一段长30km的特殊结构段作为运行速度为200km／h的试验区段。京沪线的就津段及沪宁段计划修建时速250～300km／h的高速客运电气化铁道，接触网的悬挂形式正在论证及研讨中。【参考文献】：1 电车线方式体系化调查专门委员会．架空电车线方式にち关め调查报告，19752 Belyacv I A，Vologine V A，Freifeld A V．Reil Imternational，1977，73 于万骤．接触网设计及其检测原理．北京：中国铁道出版社，19814 Vinayagalingam T．Mdasurment and Control，1983，115 Wormley D．Final Rcport DOT／OST1984，10(85)∶3346 ERT，1986，1197 RR，1987，44(5)；23～268 下胶哲夫．铁道和电气，1989，43(2)(西南交通大学于万聚教授撰) |
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