浅述高速铁路隧道内接触网供电安装方式

摘要：铁路是我国交通运输系统的重要组成部分，随着我国高速铁路建设的发展，在今后200km/h以上的高速铁路将会是铁路建设的主要发展方向。铁路提速，对促进我国经济建设具有非常重要的意义。在高速铁路建设中，供电方式的选择至关重要，本文中探讨一下在隧道中接触网供电悬挂安装方式。

关键词：隧道；高速铁路；接触网；供电方式；方案

中图分类号：u41 文献标识码：A 文章编号：

1探讨的目的和必要性

1.1高速铁路对接触网悬挂的要求高速铁路反映与代表了一个国家的经济技术水平，是当今世界铁路发展的趋势和潮流。接触网系统是牵引供电系统的重要组成部分，接触网悬挂安装方式的选择，应能保证在不同的地理位置及温度等外部因素的变化下正常取流，以提高系统运行的可靠性。

列车要高速运行，弓网受流质量是高速电气化铁路需要改善的最关键的因素。我国高速铁路接触网的弓网受流质量的评价标准开始先拟采用的欧盟制定的标准体系，在今后运营中再根据实际情况进行相应的调整。在欧盟所制定的标准体系中：

1）平均接触力：速度为300km/h、330km/h、350km/h时所对应的平均接触力分别为160N、180N、190N。

2）最大标准偏差：δ=0.3Fm。

3）最高速度下燃弧率：0.14%。

1.2我国单线隧道主要采用悬挂方式及特点

1.2.1水平悬挂方式

目前，我国很多单线隧道内接触网的安装方式为水平悬挂方式，该方式从我国第一条电气化铁路就一直沿用(达成铁路电气化工程采用本悬挂方式)。长期运营经验证明:该方式结构简单、稳定、可靠，其装配形式得到广泛推广和使用。如图1所示。

图1水平悬挂

在列车高速运行的情况下，由于该悬挂的弹性非均匀度较大，容易发生离线，离线时产生的火花与电弧，不但使受电弓受流质量差，造成接触线及受电弓局部磨耗加大，缩短接触网、受电弓使用寿命，而且其高次谐波也会形成对临近环境的电磁污染。因此水平悬挂方式已很难满足高速线路的运营模式，必须对其进行改进。

1.2.2单腕臂支撑悬挂方式(如图2所示)

本悬挂方式由中国铁道第二勘察设计院设计，本悬挂方式主要有以下特点:

1)大大减少了隧道内的支持点，减少了绝缘子装配数量，从而提高了隧内绝缘性能，减少了故障发生率。

2)隧道内支持点的减少，减少了锚栓用量提高了施工的精确性。

3)此弹性支持结构系统对初始阶段的测量要求极高，否则会增加导高和拉出值调整的难度。

4)悬挂与定位在同一断面内，对隧道及锚栓预埋强度提出更高要求，悬挂集中对接触网容易形成局部硬点。

图2单腕臂支撑悬挂方式

因此本悬挂方式也很难满足我国高速铁路的要求。为满足高速要求也需对其进行有合理改进。

2隧道内接触网悬挂方案探讨

目前国外高速铁路隧道外及双线隧道内的接触网悬挂形式均采用链型全补偿或简单链型悬挂，如图3所示。

图3直链形全补偿简单或弹性悬挂

该悬挂方式，在特定的接触线、承力索张力条件下，其结构高度为1100～1800mm之间，最短吊弦应大于400mm。针对水平悬挂的稳定性差，接触网弹性非均匀性高的问题，在以后的施工中要重点注意这两方面的问题上。基于以上我们探讨以下思路:

1)不改变悬挂方式，仍然采用链型全补偿和简单链型悬挂。

2)施工方案中尽量采用既有、成熟的接触网悬挂零部件，减少新零件的研制工作，提高悬挂零件的通用性。

3)充分利用隧道净空，加大结构高度，增加悬挂的稳定性。

4)采用新的接触线定位方式，减少定位器分配于接触线上的重量，提高悬挂的弹性均匀度。

根据以上思路和以往设计院的设计情况，通过对以往悬挂方式的反复比较，最后探讨以下几种比较理想的悬挂方式。

2.1悬挂方案一

1)思路:采用水平悬挂方式固定承力索，单支撑腕臂方式固定接触线。

2)特点:隧道内水平悬挂方式是一种成熟的承力索悬挂方式，具有较高的安全、可靠性;而单支撑腕臂悬挂方式也是一种通过了多条线路施工正在安全运营的悬挂方式。该方案对隧道净空的利用非常充分，其净空利用的限制条件仅取决于滑轮框架对隧道壁的绝缘距离;隧道内接触网悬挂方式可采用全补偿链型或简单悬挂。

3)存在的问题:

(1)承力索悬挂为柔性悬挂，可能会加剧接触网系统的振动，不利于系统的稳定性;

(2)承力索采用悬吊滑轮悬挂，悬吊滑轮对承力索的磨损依然存在，需要对悬吊滑轮进行改进，目前主要采用的是铜滑轮并在线胀范围内增加护线条。

2.2悬挂方案二

1)思路:本方案采用原V型简单悬挂方式悬挂承力索，套管铰环+悬吊滑轮固定承力索，单支撑腕臂悬挂方式进行接触线定位。

2)特点:隧道内V型简单方式也是一种成熟的悬挂方案，具有较高的安全、可靠性，施工简单，运营维护方便;对隧道净空利用的限制条件取决于V型悬挂的结构尺寸。日本新干线采用的隧道悬挂方式的原理与此相似。

3)存在的问题:

(1)因为增加了悬挂重量，必须对V型悬挂相应零部件进行力学校验;

(2)承力索采用悬吊滑轮悬挂，悬吊滑轮对承力索的磨损依然存在，需要对悬吊滑轮进行改进，选用铜滑轮并在线胀范围内增加护线条。

(3)该方案接触线定位全部采用反定位方式，定位管受压。

(4)该方案可将V形悬挂顺线路安装，结构高度可增加至750mm。

2.3悬挂方案三

1)思路:参照水平悬挂方式采用单支撑腕臂悬挂组成水平悬挂，用套管绞环+悬吊滑轮进行承力索悬挂，单支撑腕臂悬挂方式进行接触线定位。

2)特点:该方案中承力索的稳定性最好，对隧道净空利用的限制条件取决于隧道吊柱安装结构尺寸对隧道断面的充分利用，隧道内接触网悬挂方式可采用全补偿链型或简单悬挂。

3)存在的问题:

(1)承力索采用悬吊滑轮悬挂，悬吊滑轮对承力索的磨损依然存在，需要对悬吊滑轮进行改进。

(2)工程造价较高，施工难度大。

(3)悬挂承力索的零件占用净空约200mm(套管绞环100mm+悬吊滑轮100mm)，应进一步优化悬挂零件。

(4)方案优化:考虑悬挂承力索的水平悬挂改为顺线路安装，改善接触网的弹性更好的满足高速运行中受电弓的抬升量。

3定位方案比较

1)方案一:采用单支撑平腕臂+JL9101(D1)定位器+吊柱。

该方案调整方便，零部件现成，但受绝缘子长度、吊柱安装尺寸限制及绝缘距离限制，在接触网悬挂高度较高的双层集装箱通行条件下安装困难。

2)方案二:采用单支撑平腕臂+JL9101(D1)定位器+隧道腕臂调整底座。该方案垂直方向调整难度大。

3)方案三:采用单支撑弓形腕臂+定位管+JL9101(D1)定位器+隧道腕臂。解决了垂直方向调整问题，但净空要求较高。

以上3种方案均存在优化问题，所有零部件的定位安装强度，已大大超过原定位零部件的设计强度，需进行必要的核算。

4结论

通过对上述方案的探讨和以往的施工、运营情况，从保证高速电气化的施工质量、运营安全可靠、节约施工成本等角度出发，笔者认为三种方案均为可行性方案，能满足200km/h以上的高速铁路运营。

参考文献:

[1]陆明强.高速客运专线牵引供电关键技术分析.电气化铁道,2005,(2).

[2]冯金柱.国外高速铁路的牵引供电系统.铁道知识,2001,(6).

[3]王作祥.客运专线接触网影响高速运行的几个关键环节.电气化铁道,2007,(1).

[4]吉鹏霄.隧道内链形悬挂安装图［EB/OL］．接触网．