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1、 牵*“引*“供*“电. 德国高速铁路牵引供电概况 德国铁路电力牵引供电方式为 单相交流k、。接触网悬挂形式均是带形吊索的标准弹性简单链形悬 挂，其主要出发点是降低接触网的弹性不均匀度。原联邦德国在世纪年代大规模修建电气化铁路，并同时开始了接触网的标准 化设计工作。由西门子、等公司联合先后开发了 e，e，e和e系列接触网。世纪年代中期，在总 结这种标准悬挂的基础上，又研制了e系列标准接触网悬挂系统。e在 20 世纪年代修建曼海姆斯图加特、汉诺威维尔茨堡高速铁路时采用，最高运行速 度为/。世纪年代初德国统一后，在运输市场激烈竞争条件下，又开 发了e系列更高速度的接触网悬挂系统，其最高运行速度可达
2、 /。法兰克福科隆的高速铁路就采用了e系列。德国高速 铁路经过多年发展，接触网悬挂系统仍然采用弹性简单链形悬挂。尽管在开发 e系列时，曾认为复链形悬挂比弹性简单链形悬挂在一些指标上要优越，但德国最 后认为复链形悬挂太复杂，投资大，缺乏与e系列的连续性，最终没有采用。 . 德国高速受流的主要评价指标. 接触网静态弹性所谓静态弹性好，包括受电弓激发的接触线周期振动振幅越小越好，也就是接触网弹 性越均匀越好，接触网的尺寸精度越高越好。德国的标准接触网悬挂所达到的弹性不均匀度 如下:e =e =e =e =e . 离*“线*“率离线率实际上是系统不间断受流过程中产生的电弧率。对离线时间小于ms 的中
3、小离线，一般不影响正常受流；只有在离线时间大于ms 时，会形成大电弧造成受流 中断，产生电磁干扰。德国要求离线率控制在以下，对低速、高速均采用同一要求值。. 接触网动态评价标准所谓动态评价标准，即要求受电弓在高速运行时，被激发的振动在传播和反射中不被 加强，振幅的增强程度用增强因数 表示，反射的影响用反射因数 r 表示。两者之间有如 下关系：， 式中 多普勒因数，=（）/（+） ；接触线的波动传播速度，；运行速度，；、m承力索的张力、质量，、；、m接触线的张力、质量，、。上述动态指标中最关键的动态标准是增强因数。可通过减少反射因数，增大多普勒因 数得以实现。. 受电弓与接触网的动态接触力德国对
4、动态接触力主要控制个力：最大接触压力和最小接触压力。最小接触压力太 小将导致接触不良，引起电弧、离线。最大接触压力太大，造成接触网抬升量过大，受电 弓运动振幅加大，受流状况恶化。德国受电弓静抬升力规定为，最小接触压力为。平均接触压力 /时目标值为。/速度下允许的最大抬升量为 mm。. 各型高速接触网结构特性&，。（，） ，& 图 速度/的e型接触网（长度单位：）. e型、e型e型弹性简单链形悬挂（见图） &，。，& 图 速度/的e型接触网(长度单位：)适用于 /，e型弹性简单链形悬挂（图）适用于/。这两种 接触网悬挂的主要特点是承力索采用铜线，因此跨距设计一般较大，标准跨距按m 设 计， “之
5、”字值为mm。承力索材质，接触线材质i。. e型e型简单链形悬挂接触网参数如下：供电形式k、 每列车受电弓数架速度 /（/）结构形式带形辅助索弹性.mm/（开阔路段） .mm/（隧道）承力索材质u（n）,mm承力索张力k（ kgf）接触线材质u（g） ，mm接触线张力k（ kgf） 接触网单位重量.kg/m 接触网波动传播速度/接触线单位重量 .kg/m 接触线波动传播速度/支承点弹性.mm/（开阔路段） .mm/（隧道）工作电流持续，最大 环境条件温度， 风速m/s 短路强度k，.s e型高速接触网用于年开通 的汉诺威维尔茨堡和曼海姆斯图加特段新建高速铁路线。在该线上使用型 高速动车组，台动
6、力车，各有架受电弓受流。e型接触网与受电弓相互配合， 在保持尽可能小的接触力以及很小的导线抬升值方面均达到满意程度。大量检测试验证实， 该弓网电能传输系统质量很高，它允许在架受电弓受流时最高速度为/，最 高试验速度曾 &，。，& 图 速度/的e型接触网 达到/。站场内接触网采用变形接触网，曲线定位采用铝管型和铝型材以达到均压目的。可 移动腕臂支持装置，承力索支持装置均为二重系。. e型基于e型接触网的运营经验和国际技术发展现状，由德国铁路部门牵头， 、和西门子公司联合，共同开发了运行速度超过/的e 型高速接触网。e新型接触网研制的基本要求是必须在尽可能低的造价和检修费用情况下，保 证在两架受电
7、弓受流，速度高于/时能可靠供电。在电气方面，要满足高速列 车所需功率和列车运行图的要求，其机械性能要优于e型接触网。高速行驶要求接 触网弹性尽可能均匀，在/速度时导线抬升量不应大于e型接触网在 /时的抬升量。在e接触网上接触力的动态范围在之 间，平均值为。e接触网在最高速度范围内的平均接触力将提高到 左右，随之向上扩展的动态范围带宽在之间。 e型接触网的弹性链形悬挂结构特征如下： 采用形辅助索在德国高速铁路接触网上，在支柱悬挂点处均配有形辅助索。它提高了接触网在悬 挂点处的弹性，使跨距间的弹性较为均匀。同时，使用形辅助索可明显改善后面跟进的受电弓的接触状态。由于形辅助索具有这些无可争议的优点，
8、且费用不高，故在 e接触网结构上得以保留。弹性e接触网在速度为/时测得的最大抬升量约为mm，此链形 悬挂在跨中的弹性达到.mm/。考虑到e接触网动态抬升量比较大，其弹性争 取在.mm/左右,以保持最大抬升量不增加。接触导线e接触网力争在/时的多普勒因数为.，由此推导出波动传 播速度应为/，mm导线的必要张力约为k，mm导 线为k，即应力为/mm。考虑到导线不可避免的磨耗以及在工作负荷和 抗拉强度之间必须留有安全系数，应使导线的抗拉强度达到/mm。目前对一种 称之为i的接触导线进行了试验，与e接触网相比，这种导线在进一步改进行 驶特性和提高列车速度方面均已达到预期效果。承力索鉴于较高的电流负载和
9、需要尽可能降低弹性，在e接触网上必须使用比 e接触网截面大的承力索。通过考证，e接触网采用承力 索，可用 k的张力架设。带形辅助索的简单链形悬挂图所示为带形辅助索的e形接触网链形悬挂结构。&，。，& 图 带形辅助索的e 简单链形悬挂接触网链形悬挂的纵向结构同e接触网一样，形辅助索仍采用 mm青铜型铰线，其长度仍规定为，张力为.k，结构高度仍保持为 .m。带辅助承力索的复链形悬挂图所示为带辅助承力索的e型接触网复链形悬挂纵向结构。这 种结构可以改善高速时架受电弓同时受流的行驶条件，并尽可能降低弹性，提高阻尼。 带辅助承力索的e接触网另外增加了条辅 助承力索，以 k拉力架设。按有关文献中的公式计算
10、，在跨距m 时弹性为 .mm/，仅为e接触网弹性的左右，这就使得静态和动态抬升量更小。 但这种形式结构复杂，投资增大，与e相比，性能上差别并不大，仅进行了试 验，最后并未得到采用。 &，。，& 图 带辅助承力索e复链形悬挂接触网. 各型接触网的动态参数比较表列出e，e，e和e接 触网参数，以进行比较。表 各型接触网动态参数比较&，。& 结构形式ee（试验型）ee&，。& 运行速度/接触导线 型号 i i i i 张力 /k/承力索 型号 张力/k形辅助索 型号 ZZZ 张力/k.辅助承力索 型号 张力/k跨距 /m跨中弹性系数/mm.反射系数 r././.波动传播速度 /多普勒因数 /. /. /.增强因数 /. /. /.无量纲速度 .接触线密度 /kgm.续上表&，。& 结构形式ee（试验型）ee &，。& 接触网密度/kgm.接触线磨耗/ 弹性不均匀系数/接触线拉断张力 /k. 注：接触导线i、i是银铜 镁合金导线，含银., mm截面积。&，。，& 图 e型和e型接触网在/速度时的模拟试验接触力曲线图
