委内瑞拉北部铁路接触网设计关键技术

杨 佳,潘 英

(中铁二院工程集团有限公司,成都 610031)

1 概述

图1 委内瑞拉北部铁路线路示意

委内瑞拉北部铁路自迪那科(Tinaco)至阿那科(Anaco)，线路全长约470 km，地理位置如图1所示。线路自起点迪那科(Tinaco)设站后，经过额儿堡(El Pao)、多斯卡米诺斯(Dos Caminos)和查瓜拉马斯(Chaguaramas)等车站，最后经安索阿特吉(Anzotegui)州的阿拉瓜(Aragua de Barcelona)到达本线终点阿那科(Anaco)。中铁二院集团承担了委内瑞拉北部铁路所有土建和站后工程的勘察设计工作。

本线的主要技术标准见表1。

表1 委内瑞拉北部铁路主要技术标准

委内瑞拉北部铁路(Tinaco-Anaco)工程是目前中国在国际建筑市场签订的世界上较大的铁路建设总承包合同，是中国铁路在拓展海外市场上取得的历史性突破，对中国高速铁路走出去具有举足轻重的意义。由于委内瑞拉不同的国情、人文习惯等，给勘察设计工作带来巨大的挑战，要求我国铁路设计工程师在不同于国内铁路的全新技术体系和管理模式下，从各个方面都需要更加全面细致、精益求精做好勘察设计工作。

在履行合同的基础上，结合委内瑞拉国家自身的设计理念、技术标准体系等，经过反复探索和研究，很好地解决了委内瑞拉北部铁路接触网专业各个方面的问题。本文则着重从接触网设计方面探讨解决主要关键技术问题。

2 问题研究和解决办法

2.1 规范、标准问题

委内瑞拉国内目前仅有1条既有电气化铁路，从首都加拉加斯(Caracas)至古阿(Cua)段，全长约50 km，时速100 km，为意大利铁路公司设计修建，目前运行情况良好，该线的接触网设计主要参照国际联盟标准UIC和欧洲标准EN。

近年来，随着中国高速铁路的快速发展，中国高速铁路无论在设计规范和标准体系等方面、以及实际运营维护方面都已积累了整套的成熟经验。但是考虑到中国规范标准与国际、欧洲的规范标准仍存在诸多差异；同时由于委内瑞拉北部铁路是中国在南美地区建设的第一条电气化铁路，完全采用中国规范和标准很难被委方认可和接受。因此，在委内瑞拉北部铁路的设计过程中，为了保证项目的顺利开展，同时也为了使中国规范标准能够得到更广泛的推广和应用，采取了兼顾国际、欧洲、中国以及委内瑞拉当地主要技术规范标准的设计方案。根据设计速度220 km/h的技术标准，设计主要采用了如表2所示的规范和标准[1-2]。

2.2 限界问题

中国国家铁路相关限界标准主要考虑了在我国铁路线上的铁路机车、客车、货车等运行的通用要求，相关限界规范、规定主要根据《标准轨距铁路机车车辆限界和建筑限界》(GB146—1983)和《铁路技术管理规程》(铁道部令第29号)确定[3]。

委内瑞拉北部铁路相关限界是按照国际铁路联盟UIC505标准体系进行设计，该规范考虑到国际列车联运的需要，制订了通用的运行限界的基准轮廓，即凡是符合该通用基准轮廓的车辆均可在各国铁路上运行[4]。

其主要限界对照情况见表3。

表3 国内外铁路主要限界对照 mm

通过表3中不同的限界值比较可知，在接触网侧面限界以及腕臂安装限界等方面的确定均可参照执行我国铁路限界要求，能够同时兼容委内瑞拉铁路的限界要求。

2.3 受电弓问题

委内瑞拉既有电气化铁路电力机车采用的受电弓是根据UIC标准制定的，受电弓尺寸满足《UIC 608：用于国际服务牵引单元的受电弓应遵循的条件》中的1600 mm型受电弓要求；委内瑞拉北部铁路新设计的电动车组采用的受电弓是根据我国目前的1950 mm型受电弓制定的。因此，考虑到既有电力机车上线兼容等因素，接触网设计应能同时满足1600 mm和1950 mm两种型号的受电弓尺寸要求，即[5]：

(1)UIC 608-3型受电弓，宽度1600 mm，碳滑板长度2×400 mm；

(2)UIC 608-4a型受电弓，宽度为1950 mm，碳滑板长度2×515 mm。

而据此进行相应的接触网拉出值、风偏移计算等均需综合考虑UIC 608-3型和608-4a型受电弓尺寸要求。经计算分析后，确定委内瑞拉北部铁路接触网拉出值和风偏移设计原则如下[6-8]：

(1)一般直线处拉出值按±200 mm设计；

(2)接触线最大风偏移按350 mm控制。

2.4 道岔定位问题

道岔处的接触网定位方式主要取决于道岔类型和受电弓尺寸。

(1)委内瑞拉北部铁路道岔类型是根据委内瑞拉当地铁路部门相关要求进行设计，道岔基本参数等均满足委内瑞拉相关规程规范要求，因此，其道岔的基本参数与中国国内常用的道岔基本参数均不一致，其不同道岔的主要特征见表4[9]。

(2)委内瑞拉北部铁路受电弓宽度满足本文“2.3”要求，接触网在道岔处定位时需要同时兼顾UIC 608-3和608-4a两种类型的受电弓工作范围。

为达到轨道道岔上方接触网的良好的运行性能，国内外接触网道岔处定位遵循的原理均是一致的。结合相关的道岔类型和受电弓尺寸，经过分析研究可得出委内瑞拉北部铁路的典型道岔定位方式：道岔处接触网定位采用交叉线岔形式；各种类型的道岔处接触网典型定位参数见表5、表6。

表4 委内瑞拉北部铁路道岔主要参数

表5 7号、9号、14号单开道岔接触网定位

表6 18号单开道岔接触网定位参数

2.5 电分相问题

接触网电分相设计主要取决于动车组的编组方式和升弓方式。我国动车组编组方式一般为单列形式和双列重联形式，每8辆动车为一编组单元。而委内瑞拉北部铁路需同时考虑单列形式、双列重联形式和3列重联形式的3种编组类型，每4辆动车为一编组单元。因此，委内瑞拉北部铁路和我国动车组编组数量及编组方式、升弓数量及升弓间距均存在很大差别，其对照情况见表7[10]。

表7 委内瑞拉北部铁路与中国铁路动车组对比

根据表7参数，分别结合中国国内实际运营采用的三断口和两断口锚段关节式电分相方案进行分析，考虑到委内瑞拉北部铁路的各种升弓组合，设计采用了一种适合于委内瑞拉北部铁路的接触网电分相方案(图2)[11-12]：

(1)采用两断口锚段关节式电分相形式；

(2)接触网电分相无电区长度大于最远两个受电弓距离，即要求无电区长度大于225 m。

图2 接触网电分相示意

根据上述要求进行接触网电分相平面布置，可得出11跨电分相方案，此电分相方案的无电区长度为两转换柱绝缘子外侧的距离，电分相的无电区长度大于225 m，同时为了尽量缩小列车无电惰行距离，将无电区跨距设定为45 m，减少了列车的速度损失。不论受电弓之间的高压母线是否连通，此分相方案均可以满足委内瑞拉北部铁路动车组各种编组方式及升弓组合方式[5]。

3 结论

委内瑞拉北部铁路是我国真正意义上自主进行接触网施工设计的第一条国外铁路，在接触网专业的设计过程中存在很多的特殊性和复杂性。必须熟练运用我国高速铁路设计的特点和理念，掌握国际、欧洲等相关规范、标准要求，深刻了解该国的人文习惯、技术标准体系等，同时必须做到几者的有机结合、兼容，才能很好地解决这些设计中存在的关键技术问题，保证接触网悬挂系统的可靠、稳定。

在委内瑞拉北部铁路的设计中，通过这些接触网关键技术问题的解决，不仅保证了接触网文件和图纸的交付，履行了合同，更重要的是使我国的接触网系统设计的标准规范和理念在南美地区得到推广和应用，为我国进一步开拓南美铁路市场奠定了更加坚实的基础。

[1] 中华人民共和国铁道部.TB10009—2005 铁路电力牵引供电设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005．

[2] 中华人民共和国铁道部.铁建设[2005]140号 新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定[S] .北京：中国铁道出版社，2005．

[3] 中华人民共和国铁道部.铁道部令第29号 铁路技术管理规程[S].北京：中国铁道出版社，2006．

[4] 雷中林.UIC标准限界及相关问题计算研究[J].铁道工程学报，2011(8)：121-125.

[5] 吴积钦.受电弓与接触网系统[M].成都：西南交通大学出版社，2010.

[6] [德]基布岭.电气化铁道接触网[M].北京： 中国电力出版社，2004.

[7] 朱飞雄.欧洲铁路接触网受电弓系统兼容标准及其影响[J].铁道标准设计，2005(6)：97-100.

[8] 于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2002.

[9] 《常用道岔主要参数手册》编写组.常用道岔主要参数手册[M].北京：中国铁道出版社，2005.

[10] 唐伟.动车组特殊编组方式下的接触网电分相设计[J].电气化铁道，2011(4)：15-18.

[11] 中华人民共和国铁道部.TB/T3271—2011 轨道交通 受流系统 受电弓与接触网相互作用准则[S].北京：中国铁道出版社，2012.

[12] 中华人民共和国铁道部.建技[2004]42号 关于印发《接触网分相装置及设置的规定(试行)》的通知[S].北京：中华人民共和国铁道部，2004.