世界高速铁路的牵引供电和信号系统

世界高速铁路的牵引供电和信号系统海外〔注：本文指除日本之外的国家〕高速铁路进展快速，以300km/h运行的国家包括日本在内，有法国〔地中海线的局部区间运行速度为320km/、比利时、德国、西班牙〔300km/h〕52个国家。以250km/h以上的高速运行的国家还有意大利。本文将250km/h以上高速运行的海外高速铁路的电气设备和日本的电气设备做了比照。前言高速电气铁路和日本的电气铁路进展了比较。变电设备变电设备是把从电力公司接收的电在铁路公司的变电所变换成符合铁道电压的沟通或直流1Direttissima15kV162/3Hz25kV的商用频率。意大利的直流供电意大利Direttissima线是目前高速线上唯一一条承受直流供电方式的线路，最高速度为250km/h，供电电压中，标准电压为DC3000V，但变动范围最高电压达3800V，最低电压为2800V3600V。标准变电所的构成：138000kW的预备〔应急〕整流器，变电所的标准设置间隔为12km。在该线路上运行的ETR450等列车，14000A12000A，因此，滑板的磨耗格外多，现在建设中的线全部按AC25kV50Hz的标准建设。德国的沟通供电15kV162/3Hz1904年得以有用化的供电方式。这种低频供电是为了在牵引电机上使用沟通整流子电动机而引进的方式50Hz1/3162/3Hz。沟通整流子电动机和直流串激电动机一样，通过掌握电压到达掌握速度，低频供电将供电电压提高到15kV，和的电力网。通过使用专用电网，可以备齐沟通的相位，使用110kV162/3Hz的送电网送电。变得格外简洁。商用频率的沟通供电325kV变形伍德布里奇接线变压器将3相变为22相供电的异相供电。25kV50Hz的商用频率的法国等国家，从电力公司的变电所接收单相电，在50Hz60Hz，各条干线利用使用了各地区频率的25kV的沟通供电方式。但是，只有在两个地区运行的60Hz50Hz60Hz，通过地面的电力设备进展变换后再使用。除日本之外，欧洲是50Hz，美国为60Hz，最近开通运行的韩国和正在建设中的台湾高速铁路为美国系的60Hz25kV25kV为标准电压，日本的最高电压和最大电压与外国是不同的。TGV东南线开业初期使用的是直接供电和AT22表示世界上2应，所以在日本的干线中没有使用。东海道干线当时按BT供电方式做到了电气化，但是，由于吸流区域修理治理困难，和AT供电方式相比通信感应障碍大，因此现在的干线全部承受AT供电方式。不过，在一局部短区间使用同轴电缆供电方式。由于地中海线的建成，列车开行对数增加，所以TGV东南线现在也已经全部改造成AT供电方式。但是，只有日本称作AT2×25kV2中有NF的直接供电方式。即便是AT供电方式，日本和法国仍有不同，法国的AT1AT〔AutoTransformer：自耦变压器，变压器2次绕组的中性点与钢轨接地，所以变电所内单相变压器的2次绕组履行了这一任务。最近开业的英国海峡隧道铁路连线CTRL和韩国的线也是承受法国的方式，1AT的可能性较高。保护方式在欧洲，一般是钢轨接地，钢轨电位在规定值内。而在日本，钢轨为非接地，没有钢轨电位的规定值，只在干线车站内，为了安全起见，设置有钢轨电位掌握装置。在欧洲，电杆及要供电电路的闪络保护设备〔放电装置，而在日本，由于钢轨为非接地，所以需要安装闪络保护设备。接触线设备电气铁路随着高速化的进展要求受电弓的跟踪特性优良，不发生离线；减小接触导线的提升量；提高电压，降低集电电流密度，减小离线时的电弧，同时也削减电压下降；构造简洁，降低建设本钱和修理本钱等等。接触线构造和表1日本最近建设的北陆干线、东北干线〔盛冈?八户〕以及今后将建设的干线的运输量AVE200310月完成的马德里?莱里达之间架设的EAC-350在内的德国系列架线是变Y简洁链悬挂，除此之外的全部国家都是简洁链悬挂。法国的TGV东南线当时是依据变Y烦，因此在高速化建设的同时，正在逐步改造为TGV北线的简洁链悬挂方式。这样一来，只有德国系列的架线仍是变Y简洁链悬挂。50m以下，而其他国家却比日本长，净跨60-65mTGV〔地中海北岸一种干冷的西北风或北风〕的影响，一般净跨在45-50m。除变Y简洁链悬挂的德国和西班牙之外，为补1/1000，最近1/2000即0.5/1000的比较多，净跨60m挠度量取30mm。与受电弓的滑板接触的接触导线，德国和法国使用表3所示的线种类。德国的银〔0.1%〕铜为350MPa，镁〔0.5%〕铜为490MPa，日本的硬铜接触导线的最小牵引强度为347MPa，所以从中可知银铜和硬铜的差不多。法国的锡〔0.3%-0.4%〕以及镁〔0.3%-0.4%〕413MPaSN-W〔含锡〕接触导线为436MPaCS〔铜包钢〕PHC〔析出硬化铜合金〕接触导线的最小牵引强度分别为592MPa582MPa，可知比德国的镁〔同西班牙的镁一样〕最小牵引强度高100MPa。这些接触导线的波动传送速度也如表1所示。其中，德国的科龙?法兰克福之间的RE330架线的波动传播速度最高。3接触导线的特性国名接触导线的材质〔%〕导电率〔%LACS〕最小抗拉强度〔MPa〕日本Cu 98 347Cu-Sn(0.3) 70 365Cu-Sn-W(0.35) 70 436CS 60 592PHC 81 582德国Cu-Ag(0.1) 98 350Cu-Mg(0.5) 64 490法国Cu-Sn(0.3-0.4) 80 413Cu-Mg(0.3-0.4) 80 413接触线的构成和材质渡线〔道岔上的接触线20-25km1处上下渡线，中间有同相分段，但法国是AIRsection。德国和意大利使1PTFE〔4氟化乙烯树脂〕产的同相分段，似乎是同一个生产厂家的。德国的重叠区段与意大利和法国的老式重叠区段，是在3大利和法国的型架线的重叠区段为4置〔张力调整装置〕与日本不同，承力索和渡线分开。德国为混凝土电杆，意大利、法国、线高度保持肯定。其渡线的高度德国和意大利为5300mm5080mm。受电弓和分段TGV1台直流、沟通用的受电弓。1个编组为10-12辆，将2个编组连起来运行的状况也比较多。在沟通区间运行时，只把后边机车上1个受电弓升起来运行。前后机车之间用车顶上的高压母线〔bus，汇流条〕连接，2个编组连接时为224个受电弓，2TGV2AMDETGVGPU受电弓。从TGV-DuplexTGV-PBKACx受电弓。整个重量为AMDE以及GPU电弓。2个系列，摆式电动车组ETR450、ETR460、ETR470Pendolino系列和机车方ETR500DC3000VETR480之外的车辆均是直流专用电动车组。现在建设的罗马?那不勒斯之间的高速线，是沟通50Hz25kV的电气化铁路，因ETR480ETR500属于交直流车辆。意大利的高速车辆全部是连通母线，头车和最尾部1台〔直流专用〕3ETR500ATR90受电弓。意Direttissima线的运行，200km/h以2200km/h1个受电弓。德国最初开头运行的ICE1，是机车方式，214辆拖车。ICE1的车辆上没有ICE2push-pull推挽列车，一侧有1辆机车，编组的对面是带司机室的拖车，中间是6辆拖车。1台受电弓。ICE38辆编组，在沟通区间运行过程中，将搭载的沟通受电弓升起1ICE3有向荷兰接轨的交直流编组DC1500V，除沟通受电弓之外，还搭载了2台直流受电弓。在直流区间走行时，82台受电弓连通母线。2个编组连起来运行时，和TGV4个受电弓，各有2个受电弓与母线连通。ICE1上搭载的是DSA350S受电弓，将DSA350S改造成了DSA350SEK受电弓。图4显示的是ICE3上搭载的沟通用DSA380D受电弓。20044KTX300km/h的速度开头商业运营。它根本上承受法国TGV系统，2018TGVTGV一样，在1GPU受电弓运行。除英国、韩国、台湾之外，存在着交直分段，将受电弓升起后通过。因此，和日本不同，分270km/h。德国〔只限于国境〕有4处绝缘电分段，意大利和法国按3处绝缘电分段。各种绝缘的中性电分段区间的地线接地方法以及绝缘构成〔空气绝缘电分段或者是FRP电分段2个空气绝缘电分段构成，其间的间隔为150m〔关心设备也断路在升起受电弓的状态下通过。4信号设备海外的信号设备不管在思想上还是技术上都与日本的信号设备有很大差异因此在将海外高速线所使用的信号设备和日本进展比较的同时，还对为统一欧洲铁路系统而进展的ERTMS(EuropeanRailTrafficManagementSystem)/ETCS(EuropeanTrainControlSystem) 欧洲铁路治理系统与掌握系统做一简要介绍。高速铁路信号设备的不同干线则是在车站的定点位置停车的动作是通过司机的操作来完成，除此之外均通过ATC系统120-25km160km/h左右时上下线可以相互过轨。在意大利每隔40-50km还设有待避线。除日本、法国、英国、韩国、台湾之外的高速铁路，既有线列车可以过轨到高速铁路线。高速铁路的信号系统假设划分的话，大体上可以分为法国系列、德国系列、意大利系列、日本系列，现分别予以介绍。法国系列TGV的列车掌握方式是依据固定闭塞式车内信号进展手动运行，作为备份附加了带有速度照查功能的ATS定的速度信号传送给列车。东南线和大西洋线通过列车掌握装置TVM(TransmissionVoieMachine)300，发出阶段性的速度信号，向车内发送速度信号。北线、地中海线从轨道电路27Bit〔1段TVM430列车掌握装置。英国以及韩国的线也是用TVM430。德国系列德国的高速线引进的是列车掌握装置LZB，通过在轨距上铺设的穿插感应线，向各个列车LZBLZB100m的制动性能在车上产生停顿曲线〔1段，同时显示出目标速度〔有先行列车的状况下为0km/、与先行列车占有的闭塞分界之间的距离、允许速度〔从停顿曲线计算出速度。除LZB之外，还单独设置有无绝缘轨道电路，使LZB的闭塞区间和轨道电路的范围全都，先行列车的位置检测通过无绝缘轨道电路完成。LZB的最大特征在于可以使制动性能不同的列车LZB的地上装置的列车，也可以通过地上信号机在高速AVE也使用同样的LZB?法兰克福之间的高速线，不是无绝缘轨道电路，通过检测通过车轮的ACCESS计数器，检测闭塞分界的出入、通过、存取。意大利系列Direttissima线，引进的是通过将主信号机和远程信号机〔位于主信号机续停顿曲线〔1段〕的信号系统。运行上的闭塞实质上是通过2显示方式的地上主信号机打算。14个轨道电路构成，轨道电路和日本一样，是有绝缘轨道电路。作为车上信50Hz178Hz29个电码的车上信号。既有线使用50Hz的载4个电码通用，所以既有线列车可以过轨到高速线。日本系列于车内信号显示的速度时，引进常用制动动作的ATC系统，没有设置地上信号机。全部的干线，信号发送频率均承受2个频率组合的方式。在30-300km/h的范围内，产生10段以上的速度曲线。最近建设的东北干线〔盛冈?八户〕1段停顿曲线的数字ATC系统，台湾干线也打算使用同样的方式。ERTMS/ETCS加顺畅地运行，正在推动以通用性为目的的ERTMS/ETCS系统的开发建设。为便于推广这套系统，ERTMS/ETCS〔欧洲铁路治理系统与掌握系统〕将分为3个阶段。在第1阶段，作为地面设备，照旧保存地面信