科技信息 工程技术 浅析时速２００公里及以上高速电号化 铁路接触网动态梅测缺陷形成原因及处理措胞 中铁电气化铁路运管管理有限公司上海维管处合肥维管段 崔成刚 ［摘要］本文介绍了时速２００ｋｍ／ｈ及以上高速电气化铁路接触网动态检测高差、硬点、接触压力等缺陷，分析了其形成的主要原因 接触网检测装置 动态检测缺陷分析处理 及处理方案。 ［关键词］高速电气化铁路１．概述 自１９５８年我国第一条电气化铁路宝成铁路建设以来，因运输力 强，污染程度低，因而加快了铁路电气化建设的步伐。至今我国高速客 运专线将达到１．２万公里，电气化铁路总里程将达到５万公里。 我国从８Ｏ年代开始追踪、研究世界高速铁路技术，取得了优异的 成果。高速铁路相继开通运行了设计时速３５０ｋｍ／ｈ京沪高速铁路，设计 时速２００ｋｍ／ｈ及以上武广客运专线；设计时速２００ｋｍ／ｈ及以上郑西客 运专线，设计时速２００ｋｎｇｈ及以上甬台温客运专线，设计时速２００ｋｍ／ｈ 及以上石太客运专线，设计时速２００ｋｍ／ｈ及以上合宁客运专线，设计时 速２００ｋｍ／ｈ及以上合武客运专线，设计时速３５０ｋｍ／ｈ及以上沪宁高铁， 设计时速３５０ｋｍ／ｈ及以上沪杭高铁，设计时速３５０ｋｍ／ｈ京津城际等等。 高速铁路的牵引供电系统的技术特点在于供变电系统的安全、可靠性 高和高度的自动化，接触网系统的高平顺性和良好的受流特性。 高速列车采用了当今世界上最先进的３００—３５０ｋｍ／ｈ动力分散性动 车组。列车高速运行时对接触网作用，接触线产生较高频率的波动。在 静止状态下接触线和受电弓能具有良好的接触。在低速运行条件下，它 近似于静止状态，一般保证接触线对受电弓的正常取流。但是当列车运 行速度超过１６０ｋｍ／ｈ时，因接触悬挂沿跨距的弹性不均匀以及受电弓 的惯性力的影响，会使受电弓在垂直方向产生具有一定振幅的振动。从 而接触线与受电弓之间的接触压力也将产生变化。在接触压力趋近于 零或小于零时，会导致离线，取流被破坏，这就是受流的不良状态。为了 降低弓网离线率，要求接触网具有较大的张力体系、高度的平顺性，以 保证良好的受流供电。 高速铁路接触网采用了新技术、新材料、新设备投资大，发生故障 多，而且对设备的质量要求非常高。为了减少接触网硬点、火花、碰弓、 脱弓、减小高速铁路接触网设备的事故率、延长接触网使用寿命、减少 接触网维护工作量、降低接触网维护成本、提高运营水平，我国采用了 检测接触网性能检测技术和数据处理系统统称为接触网检测装置。检 测实际上是在列车运行中检测接触网自身结构及受流系统的各项机械 和电气参数借以评价接触悬挂性能、受电弓性能，检查接触网运行状 态，及时掌握设备存在问题。 ２．动态检测缺陷形成原因及处理措施 接触网检测装置主要检测接触线高度、坡度；冲击力（硬点）；接触 压力数据。 结合铁道部０号动态检测车对合宁、合武客运专线铁路接触网检 测数据复测及处理情况，总结出了高速铁路动态检测缺陷形成的原因 及处理措施。 ２．１接触线高差 其主要形成原因为接触线的高度、坡度不符合标准。经现场测量分 析接触线高差表现在吊弦与吊弦间、吊弦与定位点问、定位点与定位点 间高差。其中定位点与定位点间高差属于跨间高差，主要集中在区间、 站场导高变化较大的处所；而吊弦与定位点、吊弦与吊弦间高差属于吊 弦高差，在区间、站场各处均有可能出现，吊弦高差更能直接反映接触 线的平顺度，更有实际意义。 （１）吊弦高差，主要是吊弦与定位点、吊弦与吊弦高差不符合标准。 定位点两侧第一根吊弦处接触线高度相等，相对该定位点的接触线高 度允许误差，４－ｌＯｍｍ，但不得出现ｖ字形。调整定位点两端相邻吊弦等 高或高差在允许的范围内均可以解决。而吊弦与吊弦间高差按照速度 在２５０ｋｍ／ｈ（含）以下区段，接触线坡度为１％。，坡度变化率不大于１‰； 速度在２５Ｏｋｍ／ｈ以上区段，坡度０的标准进行调整。 （２）跨间高差，主要原因是定位点与定位点间高度变化较大。结合 现场测量数据，以站场最外端线岔或锚段关节为起点，按照速度在 ２５０ｋｍ／ｈ（含）以下区段，接触线坡度为１‰，坡度变化率不大于１％。；速 度在２５０ｋｍ／ｈ以上区段，坡度０。调整吊弦与吊弦、吊弦与定位点之间的 高度使之过渡平滑，尽量以抛物线形式过渡，避免出现明显的折拐点。 其主要存在设备位置关节式电分相、锚段关节处在过渡区段及低 净空桥处所。 ２．２接触网冲击力（硬点） 主要形成原因接触线平顺状态不良、设备结构参数不达标、集中负 荷、接触线上线夹安装不规范形成的硬点。 （１）接触线平顺状态不良，主要表现为接触线硬弯（包含上下弯、左 右弯、波浪弯、垂直弯）、接触线扭面。造成接触线平顺度不良的原因有 接触线本身材质硬弯、接触线放线时未使用恒张力放线施工导致硬弯 或扭面、施工人员踩踏导线的施工硬弯等。此类硬点采用接触线校正 专业工具（五轮直弯器）、扭面器等专用工具进行校正。 （２）设备结构参数不达标，主要表现在接触网线岔、锚段关节、中心 锚结、电连接等处所，接触网整体结构复杂，负荷集中，容易形成硬点。 原因主要是线岔、锚段关节、中心锚结、电连接等设备，吊弦布置均匀程 度、拉出值布置结构、导线高度等。 ①线岔： 交叉线岔：受电弓通过线岔时有一段时间内同时接触两支接触线， 使受电弓的抬升量受到了限制，负载集中，则形成硬点。为了更好地改 善线岔处的弓网关系，有效地降低硬点数值；在安装、调整过程中一定 要按照设计规范进行操作，卡控重点是两接触线相距５００ｒａｍ处的高差， 当两支均为工作支时，正线线岔侧线接触线比正线接触线高１０—３０ｍｍ； 侧线线岔两接触线高差不大于３０ｍｍ。当一支为非工作支时，非工作支 接触线比工作支接触线抬高５０一ｌＯＯｍｍ，并延长一跨抬高３５０—５００ｒｎｍ 后下锚。 无交叉线岔：受电弓正线运行时只接触正线，不接触侧线，不会形 成负载集中，形成的硬点原因结构参数不符合标准。在安装、调整时严 格按照设计结构参数进行安装、调整。卡控重点是在开口方向第一个道 岔柱处两接触线等高，第二个道岔柱处侧线导高比正线抬高 ９０—１３０ｍｍ，第三个道岔柱处侧线导高比正线抬高５００ｍｍ。 ②锚段关节 四跨非绝缘关节、五跨绝缘关节、六跨关节式分相等锚段关节，结 构比较复杂、负载比较集中，容易形成硬点。主要原因是接触线坡度大， 两支接触线等高区段两支接触线形成Ｖ形交叉、冲击力大，电联结等集 中负载。 以四跨非绝缘锚段关节为例简述调整方法：以最外侧转换柱锚支 接触线在其垂直投影与线路钢轨的交叉处，高于工作支接触线抬高 ５００ｍｍ为控制点，由外向内调节，非支接触线过了轨交点后进行下调， 在转换柱处将垂直距离控制４５０ｍｍ，非支接触线在转换柱后以抛物线 式下调，在距离中心柱两侧的第２根吊弦间两接触线等高，等高区域不 小于３０ｍ。这样调整的优点一是满足速度在２５０ｋｍ／ｈ（含）以下区段，接 触线坡度为１‰，坡度变化率不大于１‰；速度在２５０ｋｍ／ｈ以上区段，坡 度０的要求，二是中心柱两侧有不小于３０ｍ的等高段，避免形成Ｖ字 形，两支过渡时受电弓受到的冲击力小。 五跨绝缘关节、六跨关节式分相等锚段关节调整方式类似。 （３）中心锚结： 中心锚结是整个锚段的唯一相对固定点，应力集中，受力复杂，极 易形成硬点。中心锚结分为三跨和两跨式，高速铁路普遍采用两跨式中 心锚结。形成硬点的主要原因是中心锚结绳受力不均匀、中心锚结辅助 绳驰度不符合标准。 调整方法：先对承力索中心锚结绳的驰度进行调节，使其驰度等于 或略高于该处承力索的驰度，如驰度不能满足要求时，需重做承力索中 心锚结绳终端回头，避免承力索中心锚结绳重力额外加载在承力索上； 调整接触线中心锚结绳，使其两端受力均匀，并使中心锚结线夹处比两 侧吊弦高出Ｊｂ一２０ａｒｍ。 （４）集中负荷： 关节电联结、线岔电联结、横向电联结、股道电联结、隔离开关及避 雷器引线、供电线上网点、中心锚结等位置，因设备自身重量，给接触线 施加一向下负载，造成受电弓通过时压力加大，形成集中负载，形成了 硬点缺陷。其主要原因是电联结裕度及相邻的吊弦位置布置不合理、中 心锚结绳松弛。 电联结处理方法：调整电联结吊弦，尽量位于电联结附近，如供电 线上网点、隔离开关及避雷器引线等处无法调整位置时，可加装吊弦。 在保证电联结裕度满足接触线、承力索因温度变化的伸缩量的情况下， 调整电联结裕度，尽量使电联结对该处接触线产生向上的提拔力。调整 电联结线夹处接触线比相邻吊弦抬高０—３ｍｍ。 中心锚结处理方法：调整两端中 ｔｂ锚结受力 （下转第３３５页） 科技信息 工程技术 原北（交接站），然后折向东南穿越５．８９０ｋｍ的程尔山隧道后，途经石喇 优点是：桥隧比小，路基工程多，需要地基的段落较长。 村、尖疙瘩、何家湾、邓家梁子、胡麻湾、墩墩湾穿越２４７０ｋｍ的马家洼隧 缺点是：Ｃ３Ｋ方案多沿着黄土梁峁的边缘行进，线形曲折多变，大 道后、经杏树湾、鹦鸽岔、庙台、货家台后达到王洼矿区，在王洼一矿和 段落穿行的不良地质范围较多，工程处理难度大，运营隐患严重。路基 ￥２０１省道以西设王洼车站。 填挖方及地基处理的路段大，全线高桥多，线路长，工程投资大，运营费 工程地质情况：该方案程儿山隧道从冯家庄出口引出，经过石喇 高。 村、徐塬、风台山、尖疙瘩、胡麻沟、阳山湾湾、野鸡湾直至洼上和Ｃ２Ｋ 综合经济比较表见表３。 方案相接。 表３走向方案经济比较表 在程儿山隧道出口山体破碎，坡面零乱，滑坡、错落、黄土陷穴及浅 表层的坡面溜坍极其发育，工程处理难度极大。主要段落有隧道出口至 项目 方案（ＣＫ） 方案（Ｃ３Ｋ１ 石喇村，徐塬至风台山。风台山隧道出口至邓家梁隧道进口区段，胡麻 线路长度（ｋｍ） ３６．４５１ ３９．４７０ 沟至墩墩湾区段，线路多沿着黄土塬的边缘行进，塬边支沟发育、冲沟 深切，溯源侵蚀作用极其强烈，局部地段线路在沟源附近通过，黄土陷 静态投资总额（万元） １４０４１６．Ｏ１ １５３８１０．４０ 穴及溜坍极其发育，不稳定斜坡段落较长。 机车购置费总额（万元） ５２４８．０ ５３９６．０ 该方案线路长为３９．４７ｋｍ，其中有隧道１１．９５５ｍ／８座，特大桥： １２４２ｍ／２座，大中桥５７８２ｍ／２２座，桥隧总长为：１８．９８０，桥隧比为 运营费现值（万元／年） ２３６７．５ ２５３１．４ ４８．１％，静态投资总额为１５３８１０．４０万元。 综合分析：（ＣＫ）方案工程地质条件较好，工程投资最小，运营费用 ２＿３综合评价 最低、总费用最低，故将北线方案（ｃＫ）作为推荐方案线路走向。 １）（ＣＫ）北方案 ３．结论 优点： 在我国西北黄土地区修建铁路工程时，铁路选线是铁路建设的关 Ａ．线路顺直，展线少，线路长度较短、投资省。 键问题之一，其中铁路线的线路走向方案设计是铁路的建设的关键问 Ｂ．工程地质方面：穿越山脊区段多和山体大角度相交，基本上躲避 题之一，影响线路走向方案的主要因素是工程地质，线路所经地区的工 了线路沿着山脊方向延伸的段落，不良地质体和不良地质集中发育的 程地质特征决定着铁路的线路走向方案。线路既要在保证铁路线路安 地段相对较短，路线穿越地形平坦的阶地区段相对较长，一些浅表层发 全，降低将来运营的养护成本和安全隐患，同时选线过程中，合理的绕 育的不良地质现象一般可在施工时予以清除或治理。 避不良地质和不良地质集中发育地段，尤其是绕避大的滑坡错落、滑 ｃ．需要地基处理的路段小，高桥短，工程投资比Ｃ３Ｋ少，线路比 坡、不稳定斜坡。使线路尽量顺直，铁路线所经区域的一些浅表层发育 Ｃ３Ｋ短３．０１６ｋｍ，运营费用低。 的不良地质现象一般可在施工时予以清除或治理，节省工程投资，降低 缺点：桥隧比例高。 造价。应将线路工程地质条件较好，工程投资较少，运营费用低的线路 ２）（Ｃ３Ｋ）南方案 走向方案可以推荐为铁路线路走向方案。 （上接第３３２页） 均匀；调整中锚线夹处的接触线高度与相ｌ临吊弦点 受电弓通过关节转换点处过渡不平滑、过渡区段长度过短，产生接 等高或高出０－１０ｍｍ。 触压力缺陷。调整两接触线等高点位置消除缺陷。 （５）接触线上的线夹安装不规范，撞击受电弓。如电联结线夹偏斜、 ３．影响动态检测因素 吊弦线夹偏斜、接头线夹偏斜等。调整线夹安装状态，正确地安装线夹。 ３．１在检测中，电力机车受电弓在接触网下运行，电力机车频繁操 （６）定位器坡度过小或限位间隙小造成导线弹性降低，受电弓抬升 作开关引起的操作过电压及受电弓离线产生火花放电引起的高频干 阻力增大，特别是高速运行经过时产生明显硬点；过小造成定位线夹偏 扰，有可能通过接触网和空气干扰测量设备。 斜打弓或定位器打弓等。调整定位点两侧吊弦长度或调整定位管坡度。 ３．２在检测中，受电弓在高速运行中受到空气流作用产生的一个随 ２．３接触压力 速度增加而迅速增加的气动力，使受电弓本体的振动，容易导致动态检 接触压力分为静态作用力与动态作用力两种。检测装置主要检测 测装置产生误差；还有机车通过桥梁、隧道时，造成车体振动，从而影响 接触网动态下的弓网作用力，表现为运行中的受电弓对接触线的瞬时 动态检测。 压力，反映了接触网的动态特性。弓网动态作用力大到超过一定范围 ４．结束语 后，必然造成接触网和受电弓的不合理的磨耗，降低其合理使用年限； 电气化铁路运输对国民经济的发展越来越重要，同时高速铁路发 弓网动态作用力低到超过一定范围后，其取流效果又会下降，产生离线 展越来越快。为了满足电气化铁道接触网设备“高速、重载可靠、维修 拉弧烧弓，也会降低其合理使用年限。主要形成原因为吊弦、定位点高 少”的要求，应加强对接触网动态检测数据的分析及缺陷处理。 差过大、导线坡度过大、关节处过渡区不平滑。 处理方法：一跨内导线高差超过１５０ｍｍ时，就产生了接触压力缺 参考文献 ． 陷，通过调整吊弦高度消除缺陷。 ［１］于万聚主编．《接触网设计及检测原理》．西南交通大学，１９９１年 导线坡度过大导致接触压力缺陷，在支柱两侧吊弦间导线高度下 ［２］陈珂等编写．《一种新型弓网接触力检测方案》．西南交通大学光 降近１１３０ ｒａｍ，坡度明显超差，应通过调整导线高度，减少坡度消除缺 电研究，２００５年 陷。 ［３］中国人民共和国铁道部编写．《接触网运行检修规程》（铁￣［２ｏｏ７】 支柱定位点导线高差超过１５０ｍｍ时，产生了接触压力缺陷。原因 ６９号）．２００７年 是弹性吊索张力不符合要求或弹性吊弦长度不当，可通过调整弹性吊 ［４］中国人民共和国铁道部编写．《高速铁路接触网运行检修暂行规 索张力或弹性吊弦长度消除接触压力缺陷。 程》（铁￣１２ｏｕ １１ｏ号）．２０１１年 接触线中心锚节绳过紧导致接触线高度变化，产生接触压力缺陷。 ［５］冯金柱等译编．《接触网与受电弓特性》．中铁电气化局集团有限 通过调整接触线中心锚节绳消除接触压力缺陷。 公司。２０１０年 （上接第３３３页） 还可以进行必要的分类电子归档，使施工技术管理 用方面，目前许多公路施工企业也还是把ＣＡＤ作为一个绘图工具来使 工作更加便利，可靠。 用，公路施工企业应用中缺乏对制图软件设计理论和设计方法的研究， ４、Ａｕｔｏ ＣＡＤ制图软件在公路高程当中的扩展应用 随着公路建设市场竞争意识的增强，ＣＡＤ制图不仅仅是设计单位需要 Ａｕｔｏ ＣＡＤ制图软件除了以上施工辅助功能以外还可以通过轴测 掌握的必备专业技能，而施工企业内部技术人员也必须对ＣＡＤ制图软 绘图对复杂结构的体积进行计算，运用ａｕｔｏ ＬＩＳＰ应用程序源代码的编 件进行全面的掌握的一个强有力的工具，一些大中型公路施工企业已 程后可对路线平面线型进行详细的绘制，路线或构造物的平面坐标进 在逐渐引进既懂公路施工技术又懂计算机系统的高级复合型人才，公路 行绘制成图后，还可以进行平面控制，结合以上的里程、高程控制，可以 建设企业的ＣＡＤ制图软件的应用已由平面向三维制图方面上快速发 较为方便的对段落内的路线及构造物进行全方位的控制，由于篇幅所 展、纵观我国目前公路施工行业对ＣＡＤ技术的应用状况，整个公路施工 限在此不再赘述。 行业大规模生产的局面已经形成，工程技术人员对ＣＡＤ技术的使用将 总之，随着Ａｕｔｏ ＣＡＤ制图软件的不断升级开发以及当前对施工控 更深入、更广泛必将带动包括公路施工企业在内的各个行业ＣＡＤ技术 制中的新要求，ＣＡＤ技术在我国公路建设中的应用范围将会更加广泛， 应用水平迈上新的台阶。 ＣＡＤ技术在我国公路建设中将向深度和广度两个方面同时发展。在应 －－———３３５．．．——
