朱飞雄
【摘 要】介绍2002年9月12日起正式生效实施的<欧洲电气化铁路互通技术规范>(96/48/EC)的编制、弓网系统兼容标准的主要内容及其制订的背景、目前欧洲铁路弓网系统的主要参数,以及该规范实施对欧洲高速电气化铁路发展的影响和对我国电气化铁路的参考借鉴作用.
【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2005(000)006
【总页数】4页(P97-100)
【关键词】欧洲;高速铁路;接触网;受电弓;标准
【作 者】朱飞雄
【作者单位】中铁电气化局集团公司生产质量管理部,北京,100036
【正文语种】制作智能卡中 文
【中图分类】U225
1 概述
欧洲自1992年推出高速铁路网建设计划至今，高速铁路网已初具规模，2010年高速铁路营业里程将达到6 000 km，2020年达到10 000 km。欧洲高速铁路属于跨境铁路运输网，有必要对接触网-受电弓系统的技术标准进行统一。为此，国际铁路联盟(UIC)与欧洲冶金工业联合会组成的技术协调委员会(以下简称TSI)在1996年编制完成了《欧洲电气化铁路互通技术规范》(96/48/EC)。该规范于2002年5月30日获得欧盟各成员国的同意及欧盟的批准，2002年9月12日起正式生效实施。规范96/48/EC对欧洲各国高速铁路间的相互兼容做出了原则性的规定，通过对技术标准和运营的统一规定打破了各国高速铁路间的相互限制，有效地提高了欧洲高速路网的通过能力。
2 欧洲接触网-受电弓系统规范96/48/EC
支撑梁
2.1 规范96/48/EC的编制
3g无线摄像机TSI把高速铁路分为路网、运输两大系统。路网系统又分成基础设施、供电、通号、机辆4个子系统；运输系统则分为运营维护、行车组织、环境保护3个子系统。每个子系统均组建1个协调小组。其中供电小组负责铁路供变电、接触网和受电弓；机辆小组负责机辆限界，机车取流限值，电压、频率及其允许偏差，机车与变电所间的继电保护匹配，受电弓设置，电力机车通过电分相和供电制式转换点的规定等。由于受电弓与接触网间是一个紧密相关的功能整体，尽管安装在动车上，仍纳入供电小组的职责范围。
2.2 规范96/48/EC的主要内容
该规范的主要内容有轨距、各种限界、站台长度、供电电压和接触网、受电弓的几何尺寸等，还涉及安全、可靠性及运营准备、职业健康、环保、技术兼容等的原则要求和对各个子系统的特殊要求。
2.2.1 受电弓
受电弓必须满足欧洲标准EN50206-1的要求，其静态抬升力可调范围：交流制式接触网40～120 N，直流制式接触网50～150 N。受电弓静态抬升力允许变化范围见表1。
表1 受电弓静态抬升力允许变化范围[1]注：为减小列车附属设备在列车停止时长时间通过受电弓取电流运转而导致接触线发热断线的风险，直流制式弓网系统的受电弓静止时抬升力须加大为140 N接触网受电弓静态抬升力/N受电弓静止时抬升力/N交流制式60～903kV直流制式100～120140(注)1 5kV直流制式70～110140(注)
为使宽度为1 600 mm的欧洲标准受电弓可在按宽度1 450 mm受电弓设计的线路(如法国、瑞士)上安全运行，其滑板两端水平投影各200 mm范围设计成绝缘的，即仅1 200 mm为带电体，从而解决了因受电弓宽度增加可能导致的受电弓对地空气绝缘间隙不足的问题。
在直线地段，受电弓因轨道不平顺和动车摆动而造成的最大横向偏移按200 mm考虑。随着曲线半径的减小，因铁路的外轨超高、轨道不平顺和动车摆动而造成的横向偏移随之增大。此外，当接触线高度加大时，受电弓的横向偏移也相应增大。
受电弓应采用碳滑板并具备自动降弓功能。20世纪70年代，欧洲国家开始使用自动降弓装置，但后来由于经济原因(投资成本及维护费用)而放弃。随着科学技术的发展、车速的提高和使用双弓牵引，1995年后德国铁路购买的受电弓均安装了自动降弓装置。目前德国铁路在500台电力机车和500台动车上安装了自动降弓装置，法国、西班牙、意大利、瑞士、
荷兰、比利时等国也在应用自动降弓装置。
德国铁路在2001年共发生42次由于外来物侵入导致的接触网故障，其中36次因没有受电弓自动降弓装置而造成列车晚点共40 156 min(平均达1 115.4 min/次)，另外6次因有受电弓自动降弓装置仅造成列车晚点2 424 min(平均仅404 min/次)。因此，尽管自动降弓装置不能避免接触网的事故或故障，但故障的后果及导致列车晚点时间可明显减小。德国铁路对其他年份的故障分析也得出了同样结论。
2.2.2 接触网
(1)接触线高度和拉出值
接触线高度和拉出值标准见表2。由于接触线高度与受电弓动态包络线密切相关，经过长时间的争论和探讨，TSI规定高速铁路接触线设计高度采用5.08 m或5.3 m。
双立柱卧式带锯床
因为欧洲标准受电弓的滑板宽度为800 mm，所以高速铁路接触线拉出值在最大设计风速下的允许范围是±400 mm，见表2。
表2 欧洲标准受电弓下的接触线高度和拉出值标准项目高速铁路提速改扩建线路高速过渡段接触线高度/mAC制式5 08～5 35～5 55～5 75DC制式5～5 35～5 55～5 6最大设计风速下的接触线拉出值/mm一般≤400≤400≤400德国、奥地利≤400≤550≤550
(2)电分相和电压制式分界处
高速铁路设计应允许列车不降弓通过电分相。因此，为保证装有不同数量、不同间距受电弓的列车不降弓通过电分相，规范96/48/EC对同时运行受电弓的不同组合两弓间距，与电分相无电区长度间的相互关系进行了明确规定，并规定同时运行受电弓间不允许设置高压母联。四爪螺母
列车通过高速铁路不同电压制式的分界处时也应采用自动过分相装置，司机不需要操作。不同电压制式分界处的实际设计、运行方式取决于受电弓的布置(间距)和车速。
(3)接触网静态特性检测验收指标
欧洲各国进行了多年理论研究、计算机模拟、试验和工程实践后认为，良好的静态特性是保证接触网具有良好动态特性的先决条件。因此，验收时应用检测车连续地对接触线的高
度、拉出值和弹性等进行检测。规范96/48/EC只对接触网的弹性不均匀度(表3)进行了统一要求，接触网静态几何尺寸的允许偏差则由欧洲各成员国自行规定。从表3中可以看出，弹性链形悬挂可实现的静态特性，明显地比简单链形悬挂高。
表3 欧洲的接触网弹性不均匀度标准接触网类型车速/(km/h)200～300230～300>300简单链形悬挂<40%<40%<25%弹性链形悬挂<20%<10%<10%
(4)接触网动态特性检测验收指标
受流质量可通过检测弓网间的动态接触压力和定位点处接触线的抬升量这两项指标来评价，具体内容见欧洲标准EN50317和EN50318，动态接触压力允许范围见表4。
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表4 欧洲的弓网间动态接触压力允许范围[2]电压制式车速/(km/h)动态接触压力/N最大值最小值AC≤200250>0AC>200300>0DC≤200300>0DC>200400>0
接触压力的标准偏差必须小于0.3Fm，Fm为平均接触压力(N)。欧洲规定新建交流制式接触网的平均接触压力(图1的曲线2)必须满足Fm=0.000 97 V2+70，V为列车速度(km/h)。
基于技术和经济两方面考虑，欧洲对规范96/48/EC生效前的接触网给予了区别对待。如图1所示，曲线1和3分别给出了单弓取流时，法国和德国既有交流接触网平均动态接触压力的允许值。
图1 单弓运行时的动态平均接触力Fm与车速V的关系
受流质量还可以用燃弧率和定位点处接触线的抬升量两项指标进行评价。通过法国国铁和德国铁路的试验，交流和直流接触网的允许燃弧率分别为≤0.14%和≤0.2%。具体的受流质量评价方式也可由业主给定，例如，德国、西班牙、荷兰对高速铁路均采用弓网间动态接触压力和定位点处接触线的抬升量评价弓网间的受流质量，法国则用燃弧率和定位点处接触线的抬升量进行评价。
由于各国接触网定位装置的结构形式不尽相同，所以欧洲标准EN50119仅原则规定了定位点处接触线的抬升量，即：为保证受电弓无障碍通过定位点，定位点处接触线的抬升量不应超过定位器允许抬升量的1/2。如德国规定：列车单弓或双弓运行时，前弓引起的定位点处接触线的抬升量应≤100 mm；列车双弓运行时，后弓引起的定位点处接触线的抬升量应≤120 mm。
2.3 规范96/48/EC的实施及其影响
为有效实施规范96/48/EC，欧盟各国均将规范96/48/EC与其他相关欧洲标准一起并结合本国铁路的实际情况，修订或补充了本国的标准和规程规范。德国、法国等欧洲主要国家还成立了专门机构，负责对铁路基础设施、机车车辆在设计、建造和运营阶段是否满足欧洲铁路互通要求进行评价。例如，德国铁路股份公司2003年3月1日生效的《机车车辆、路网兼容和弓网关系技术规范》(DB Richtlinie 810.0242)就是实施规范96/48/EC的产物。德国在其交通部的铁路总署中设置了欧洲铁路兼容评价机构(简称EBC)。EBC在欧盟的注册编号为0893。它于2002年3月受理了西门子公司提交的“关于SICAT H1.0型标准接触网满足欧洲铁路互通要求的评价”。SICAT H1.0型标准接触网是在Re330型标准接触网基础上、为运营时速330 km的科隆—法兰克福高速铁路而研发的，它可以满足宽度1 450～1 950 mm受电弓的行驶要求。SICAT H1.0型接触网也已在计划2006年开通运营的荷兰首条高速铁路——HSL南方线上安装。
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