接触网系统对高速铁路行车安全的影响_李德胜

1 概述

高速铁路标志着一个国家铁路现代化的水平，是一个国家整体实力的象征。近几年来我国高速铁路得到前所未有的大发展，目前全国范围内投入运营的高速铁路已达8 358 km，在建高速铁路1.7万km，创造了运营线路上486.1 km/h的世界最高试验速度纪录。我国高速铁路通过轮轨关系、弓网关系及大量实验数据，构建了成熟的、可靠的、安全的、世界领先的高速铁路系统，已经成为世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能

力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。

接触网系统是保证高速列车安全、稳定、高效运营的动力源，担负着向高速动车组提供稳定、持续、可靠电能的任务，是铁路重要的基础设施之一。接触网系统必须满足动车组“高速度、高密度、高可靠性”的运行要求和“以人为本”的运输理念需要，接触网系统对高速铁路运行安全至关重要，有必要探讨接触网系统对高速铁路运行安全的影响和必要保障措施。

2 接触网系统设计对安全的影响及对策

接触网系统设计采用的主要技术标准对高速铁路安全运营影响最大。设计是工程建设、运营的灵魂。一个考虑周到、方案合理、设备选型正确的设计方案，是保证高速铁路安全运行的根本。

接触网系统

对高速铁路行车安全的影响

李德胜：铁道部运输局装备部，高级工程师，北京，100844

高速铁路接触网-受电弓的动态关系比以往任何时期都复杂，系统可靠性、安全性与每个零部件、每根线材、每组装备等均有直接关系。接触线和承力索采用更大的张力、受电弓的高速度运行，直接导致接触网、受电弓运行条件恶化，承受的冲击力加大，振动、疲劳在大张力的作用下对零部件的破坏作用增大。要保证弓网的安全，既要保证接触网的技术参数，又要保证受电弓的状态，因此首先要在接触网系统设计方面杜绝缺陷。

2.1 在设计细节方案提高接触网安全性

设计单位应加强现场勘察、调查工作，特别是特殊污染源和特殊气象条件的调查工作，提出有针对性和差异化的防污染、防强风、防雷电、防覆冰、防冻雨、防鸟害、防严寒、防风沙、防地质灾害的措施，确保接触网供电设备的安全运行。

为了快速隔离故障设备，AF线应能单独停电，开关均应采用远动控制；其他接触网用开关应采用电动隔离开关，并纳入远动控制；为缩小故障范围，快速切除故障点，宜10 km加隔离开关并纳入远动控制，按网格概念实现互为备用。

2.1.1 隧道口附加线转换设计

为了彻底消除隧道口附加导线空气绝缘间隙不足引起的跳闸、烧线故障，隧道口附加线转换设计宜采取如下对策：

（1）AT供电方式时，隧道出、入口附近的附加导线安装应考虑隧道口的结构形式、净空高度及温度变化、大风、覆冰和空气动力学的影响，采取必要措施确保附加导线与隧道壁、承力索等的安全距离。

（2）隧道口外100 m范围内不宜设置接触悬挂下锚。

（3）隧道内距洞口2 m左右宜设置AF线对向下锚，PW线下锚转换方式宜根据隧道断面、净空、区间接触网平面布置情况等综合考虑。

（4）隧道外第一支柱距洞口帽檐顶部结构外缘的距离宜为30～35 m，AF线转角大于6°时宜采用双绝缘子“V”形结构悬挂或柱式绝缘子固定。

（5）相邻两隧道出入口间距不大于200 m时，可采用硬横梁安装附加线或线路侧安装附加线，尽量避免附加线多次跨越接触悬挂。

（6）AF线与承力索交叉处，两线索均应加装绝缘护套，护套长度按交叉点左、右各5 m设计。

（7）隧道洞口处不同相位带电体间及带电体对地的绝缘间隙，应考虑温度变化、风（包括隧道内活塞风）、覆冰等影响因素，按最不利的情况进行校核，必要时可采取加强绝缘措施。

2.1.2 下锚补偿设计

为了确保接触线张力达到设计标准和避免出现补偿装置卡滞，下锚补偿设计可采取如下对策：

（1）同一锚段的补偿方式必须一致，两端的补偿装置必须同时为滑轮补偿装置，或棘轮补偿装置，或弹簧补偿装置，任何情况下均不允许混用。

（2）坠砣限制架需有垂直和平行线路两方向同时调节功能，隧道外坠砣抱箍与坠砣限制导管间采用杆、环连接方式。

（3）棘轮补偿装置中棘轮下锚底座需具有使固定棘轮框架的螺栓销在底座上横向调节的功能。

（4）平衡轮宜采用双联平行挂板连接其滑轮本体和球头挂环类连接件的方式，球头端与下锚绝缘子等连接件进行连接安装。

（5）坠砣限制架需有垂直和平行线路两方向同时调节功能；隧道内坠砣串框架与坠砣限制架间采用滚动摩擦方式。

设计单位应加强专业间的沟通与协调，避免出现接触网张力补偿装置与线路CPⅢ桩及声屏障、接触网张力

补偿装置与桥栏杆、接触网支柱与声屏障、接触网桥支

柱与避车台、接触网支柱基础与排水沟等的干扰问题。

2.2 在系统设计方面提高接触网安全性

应加强接触网系统研究，从弓网关系、接地回流等方面进一步提高接触网的稳定性和安全性，主要包括以下方面。

（1）对高速铁路接触网进行全面的弓网关系仿真研究，尤其是隧道内空气动力学对接触网稳定进行仿真；安装受电弓自动监测装置监控受电弓状态，确保上线运行动车组受电弓状态良好。

（2）完善接触网张力、线材的选型。提高接触网线材耐磨性、载流等性能，选择合理的接触导线张力，进行接触网故障、零部件失效数据研究，通过对接触网系统的可靠性、可用性、维修性和保障性（RAMS）评估提高系统的安全可靠性。

（3）电分相位置牵涉到行车安全，正线接触网不宜采用器件式分相，如存在特殊地段无法避免时，应得到铁道部相关部门的批准；接触网锚段关节式电分相形式应标准化、规范化；原则上接触网电分相应避免设置在坡度6‰以上的大坡道地段，动车组出站加速区段及区间限速的低速区段应避免设置接触网电分相；确实由于线路等原因无法避免时，应配合相关专业进行严格的检算，并采取必要的技术措施确保列车正常通过电分相。

（4）设计单位应加强和重视高速铁路枢纽（地区）牵引供电方案总体设计，综合考虑枢纽供电系统的安全性与灵活性要求；供电方案应满足大型客站及其存车线、整备线分束供电要求以及动车段（所）独立供电的要求。

3 接触网设备器材质量对安全的影响及对策

高速铁路重要接触网器材的质量控制比以往任何时期都难，重要部位的重要接触网器材对安全的影响比以往任何时候都突出。接触线、承力索、电连接线夹、接触线及承力索终端锚固线夹、中心锚结线夹、定位器、分段绝缘器等设备器材的质量直接关系到高速铁路运营安全。接触线、承力索内部存在气孔夹渣等缺陷，终端锚固线夹的楔子与本体锥度、材质不配套，电连接线夹的滑动荷重不够，都将造成断线断索，如果断落的接触线承力索掉在钢轨上，当高速列车通过时其后果不堪设想。因此，必须保证上线接触网重要器材的质量。

对于高速铁路接触网用设备器材，还应继续深化其结构、材料、工艺、稳定性、防松、耐腐蚀的研究，着力解决有色金属零件的强度及韧性、电连接线夹的接触电阻及滑动荷重、整体吊弦线的压接以及零件螺栓咬死、终端锚固线夹材质尤其是楔子的材质与接触线强度匹配等难题。

可采用铁道部统一组织协调，由设计单位、铁道部产品质量监督检验中心、主导生产企业根据我国高速铁路接触网的特点，完善高速铁路接触网装备的技术标准，形成简统化、标准化、规范化的图纸、工艺、检测手段、验收标准，与国内有色金属研究具有较高水平的科研院所、专家合作，对接触网零部件的原材料制造、热处理进行研究，固化产品模式工艺。各生产企业在统一标准下进行生产，达到不断提高产品质量的目的；把好产品检验关，各生产企业要对进厂的原材料严格检验，保证原材料无缺陷，产品出场时按规定进行出厂试验；建设单位应按铁道部有关文件要求组织铁道部产品质量监督检验中心对上线的接触网重要器材进行检验，确保设备器材安全可靠。

4 接触网施工质量对安全的影响及对策

接触网施工质量是接触网安全的根本保证之一，合理的施工建造工艺、工法和完善的施工质量检查、管理手段，是提高接触网质量的必要手段和实现接触网“零误差、零缺陷、零故障”目标的要求。施工质量应特别关注以下几方面。

（1）接触网基础质量。接触网基础质量是保证接触网安全、稳定的前提，高速铁路接触网基础一般由土建单位施工，铁路局提前介入人员应进驻梁厂、隧道施工现场等进行施工现场的技术指导和质量检查。

（2）接触网悬挂支持结构。定位支撑装置安装的质量要点为双套管连接器螺母紧固、定位器与定位支持器间电连接线紧固、斜拉线压接、旋转双耳与套管单耳销钉、开口销是否齐全。

（3）接触悬挂及附加线。安装质量要点为承力索与弹性吊索连接线夹紧固是否到位、防松垫片是否安装、吊弦线夹是否加装防松垫片、隧道内关节处AF线至平腕臂的距离是否符合要求。

（4）下锚补偿装置。安装质量为坠砣是否能自由升