铁路运输质量安全管理-第231章

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—
———列车总重，2；　


！—
———列车单位阻力，3&2；　


％　
％。/　
—
———列车最大运行速度，％　
&　
’；　


—
———裕度系数。

尽管提速列车牵引功率的计算公式与常速下的列车功率计算公式没有多大差异，但
是，影响列车功率的列车阻力却是一个随速度变化的变量，尤其是列车阻力中的空气阻
力。国内外的研究结果都表明，空气阻力与列车速度的平方呈正比，并且随着速度的提
高，空气阻力在总阻力中所占的比重大幅上升。当列车速度达到　
）**　
％　
&’时，空气阻力
可占列车基本阻力的　
4*5左右，约为列车机械阻力的两倍。对于提速后增加的列车空气
阻力，除了对提速列车采用流线型外形设计以降低列车空气阻力的措施外，增加列车牵引
功率也是列车提速的重要措施。在既有电气化线路上，增加的这部分列车牵引功率将由
牵引供电系统提供，因此，电气化线路提速，应根据提速牵引计算和运行图复核牵引供电
系统的牵引变电所容量，尤其是在客货列车都提速的线路上；然后根据复核的容量进行牵
引变电所增容改造。

另外，考虑到接触网线路的电压损失，电气化线路的接触网末端电压因距牵引变电所
较远而降低。由于接触网末端电压水平会影响到列车速度的发挥和运行，提速的电气化
线路在复核牵引供电系统容量的同时还应该校核接触网末端电压水平，当接触网末端电
压水平不能满足技术规范要求时，应在增容改造的同时采取接触网上、下行并联运行，设
置加强供电线、串联电容器补偿等提高接触网末端电压水平的措施，以使接触网末端电压
水平能够满足技术规范要求。表　
…6　
（　
6　
…0是《技规》对接触网工作电压的规定。　



第三章铁路运输各工种安全管理要点及非正常情况应急处理—　
！〃！　
—　


！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！

表　
！〃　
#〃　
！《技规》规定的接触网工作电压（％&）

标称工作电压最高工作电压瞬时最大电压最低工作电压非正常工作电压　
’（　
’）　
*　
（　
’#　
’＋不得低于　
；#

我国电气化铁路采用的牵引供电方式一般有四种（如图　
！〃#〃’所示）：直供方式
（…。）、直供　
/回流线方式（…。0）、12供电方式（12）以及　
32供电方式。为了防止电气化
铁道对沿线通信设施的干扰，在不少既有电气化线路中采用　
12（吸流变压器）供电方式。


图　
！〃#〃’我国既有电气化铁路采用的牵引供电方式示意图

根据国外的经验，采用　
12（吸流变压器）供电方式的接触网中，吸流用电分段（间隔约
为　
；4！　
％5）会影响列车的平稳取流，因此，对采用　
12（吸流变压器）供电方式的既有电气
化线路，应视沿线通信线路抗干扰的要求，采用无吸流用电分段存在的直供（…。）、“直供　
/回流线”、　
（自耦变压器）（同轴电力电缆）（这种供电

（…。0）32供电方式或　
66供电方式
方式目前只有日本有少量应用，我国曾于　
’＋世纪　
）＋年代末在铁道部科学研究院东郊分
院环行道进行了相关的试验）予以改造（66供电方式的示意图见图　
！〃#〃！）。尽管从供　



—　
#〃！　
—　
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃
〃〃

电质量和防干扰性能来讲，以　
！〃（自耦变压器）供电，方式或　
##（同轴电力电缆）供电方
式的效果最佳，但鉴于采用　
！〃（自耦变压器）供电方式或　
##（同轴电力电缆）供电方式存
在着改造工程量大、改造周期长、投资高，！〃（自耦变压器）供电方式还存在接触网复杂、
维修困难等缺点，建议在沿线通信线路抗干扰要求允许的情况下，“直供　


尽量采用直供、
回流线”的供电方式，即对沿线通信线路抗干扰要求不高的大部分地段采用直供或“直供　
回流线”的供电方式，而对沿线通信线路抗干扰要求较高的局部地段采用　
！〃（自耦变
压器）或　
##（同轴电力电缆）供电方式的混合供电方式取代提速既有电气化线路中存在的　
％〃（吸流变压器）供电方式。上述供电方式的特点比较见表　
&　
’　
（　
’　
&）。


图　
&’（’&　
##（同轴电力电缆）供电方式
表　
&’　
（’　
&）适于提速的供电方式特点及比较

供电方式
变电所
间距（*＋）
对通信
的干扰
接触网
结构
改造
工程量
工程
造价
直接供电　
！；大
简单最小最低
直供　
回流线　
！；小
较简单较小低　
##（同轴电力电缆）供电　
！；最
小较简单较小高　
！〃供电　
！。/最
小复杂最大高

为了提高供电质量，提速线路采用高功率因数的电力机车或电动车组也是很有必要
的。同时，结合铁道部的产业发展规划，逐步采用功率因数高、谐波小的交流传动电力机
车或电动车组应该是电力牵引的发展方向。如有可能，向电力部门申请适当增加提速电
气化线路的电源容量也是很有必要的。电源容量的增加不仅可以减小提速电气化线路单
相负荷对电力系统的影响，而且也有利于提速电气化线路保持良好的电压水平。

提速后，电力机车或电动车组的装机功率和传动方式会发生一定的变化。因此，在提
速的电气化线路上还应该根据电力机车或电动车组装机功率和传动方式校验牵引变电所
功率因数补偿装置的装机容量，以使牵引供电系统的功率因数满足电力部门的要‘求，防
止过补偿或欠补偿。

（二）提速线路的接触网
适用于列车最高时速为　
。0＋　
12的电气化铁道接触网，主要有全补偿简单链形悬
挂和全补偿弹性链形悬挂两种悬挂类型。图　
&’（’3就是全补偿简单链形悬挂和全补偿　



第三章铁路运输各工种安全管理要点及非正常情况应急处理—　
〃！！　
—　


###################################################
##

弹性链形悬挂结构示意图。
我国既有电气化线路的接触网悬挂形式主要以全补偿简单链形悬挂为主，规程规定
列车适用的最高时速为　
！〃#％　
&　
’。表　
（　
）　
*　
）　
（＋给出了既有线接触网的主要参数。

接触网的运行速度主要与接触线的波动传播速度和接触网弹性有关。接触网弹性参
数主要与接触网的结构、零部件质量、安装精度、是否采用弹性吊弦和是否预留弛度等有
关，而接触线的波动传播速度则可按下式计算　


！　
〃　
#％

式中　
！　
———接触线的波动传播速度，％&；；　
#　
———接触线两定位点间的间距，％；　
％———由受电弓引起接触线的振动波在间距　
#内传播所需时间，；。


图　
（）*）…全补偿简单链形悬挂和全补偿弹性链形悬挂结构示意图
表　
（）　
*）　
（＋既有电气化线路接触网的主要参数

悬挂方式
全补偿简单链形悬挂　
〃　
。　
/0系　
（　
。　
#0系
接触线线型　
123　
）　
！！#　
123　
）　
！〃#
接触线张力　
*　
。　
＋4　
！〃　
。　
54
承力索线型　
3672　
）　
！〃#　
&　
（/　
3672　
）　
！〃#　
&　
（/
承力索张力　
！…。　
54　
！8　
。　
54
常用跨距　
8#％　
8#％
吊弦分布　
/　
9　
/！！#　
9　
/　
/　
9　
/！！#　
9　
/

在通常的情况下，可以认为接触线的弯曲刚度小而张力大。因此，接触线的波动传播
速度　
！由接触线的张力　
&（4）和接触线的线密度！（：&　
％）决定　
！〃　
〃　
&

！　

—　
#〃！　
—　
铁路运输质量安全管理与事故处理实用手册
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
！！

根据计算，在额定接触线张力下，我国既有线接触网的波动传播速度　
！分别为　
！〃#％　
&　
’
（（　
）　
〃*系）和　
！#（％　
’，&　
（德国

&　
（！）＋*系）与国外　
；…＋％　
’的接触网波动传播速度　
！相当
为　
！。；　
％　
&’，法国为　
！…/％　
&　
’），在接触网波动传播速度上完全可以满足　
（＋＋％　
&　
’的运
行要求。即使在考虑了我国铁路《技规》所要求的接触线张力补偿效率最低不低于　
。〃0，
即接触线张力为　
。〃0额定张力时，既有线接触网的波动传播速度　
！仍可达到　
！！；　
％　
&’

（（）〃　
*系）和　
！…；％　
’。

&　
（！）＋　
*系）

由于在电力牵引中，列车首先要通过受电弓获取运行所需的、由供电系统接触网提供
的能量。因此，受电弓一接触网关系耦合的好坏也决定了列车的速度。在国内外对受电
弓一接触网关系的研究中，评价弓网关系可以用多普勒系数！表示　


！#

！　
〃　


！％
式中　
　
———行车速度；　
！———接触线波传播速度。
由上式可得　


；　
#！

〃　
！

；　
％！

一般地，引入无量纲速度　
#描述（；12）（&；32），则有　


〃　
〃　
&！

实践和理论都证明，〃是一个与受电弓参数、受电弓间距、接触网悬挂类型、接触线张力等

参数有关的系数。国内外的研究和计算表明，对于采用全补偿简单链形悬挂形式的接触

网，〃的取值范围为　
＋）〃4　
＋）。，张力较大者取大值。有鉴于此，对于全补偿简单链形悬挂

的接触网，在理论上仍可以满足　
（＋＋％　
&　
’以下的运行要求。

为了便于比较，根据有关资料汇总的国外运行速度为　
；…＋％　
&　
’的接触网主要悬挂形

式及参数见表　
！1　
#1　
！#。

但是，由于种种原因，我国接触网的安装精度和运营维护水平较低，因补偿滑轮效率、
旋转腕臂摩擦以及吊弦偏角等原因造成接触线张力可能远低于设计值（有资料表明，实际
测试的接触线张力值仅为设计张力值的　
/＋0　
4　
。＋0），尤其是在接近中心锚结处，接触线
波动传播速度下降太多；再加上接触网的零部件性能较差，接触网支持结构、定位装置零
部件的加工精度、公差配合、尺寸放样等存在着较大的误差，接触线加工盘整工艺水平低，
使得接触线存在着扭曲不平顺、受力不均等，给接触网安装精度带来了很大困难，造成施
工维修难以保证接触线的空间准确定位，接触网弹性差，无法满足列车运行速度为　
；…＋　
％　
&　
’的受流要求。现行列车运行速度下弓网事故较多就可以证明了这一点。

表　
！1　
#1　
！#国外列车速度在　
；…＋　
％　
&’时的接触网主要悬挂形式及主要参数

国别德国法国日本英国前苏联
悬挂方式
全补偿弹性
简单链形
全补偿弹性
链形
重简单链形
全补偿
双链形
弹性链形
和双链形　



第三章铁路运输各工种安全管理要点及非正常情况应急处理—　
#〃！　
—　


〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃
〃〃

国别德国法国日本英国前苏联
接触线线型　
！
截面积（〃〃#）　
％&’’　
！