宋 偉

1 概述

歐盟鐵路互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范（Technical Specification for Interoperability，TSI）是指導歐洲范圍內(nèi)所有國家的鐵路能夠連接起來，各型列車能夠在歐洲各國家內(nèi)自由行駛的規(guī)范。TSI規(guī)范既不能被視為設(shè)計手冊，也不是一份需要進行哪些評估才能開始運營的完整評估清單，任何固定裝置的投入使用均需滿足國家建設(shè)涵蓋的所有相關(guān)法規(guī)要求并經(jīng)過調(diào)試，包括不在TSI范圍內(nèi)的條款。TSI規(guī)定的要求僅涉及互操作性方面，對于能源子系統(tǒng)的兼容性（如定義為互操作性指令）與符合TSI標準的軌道車輛，目前新建的線路必須完全遵守TSI條款[1～4]。

2 能源（ENE）子系統(tǒng)介紹

能源子系統(tǒng)基本要求包括：安全性、可靠性和可用性；健康、環(huán)保；技術(shù)兼容性；可訪問性（在TSI規(guī)范的第3章中進行了詳細說明）。本文分析的能源子系統(tǒng)的電壓、頻率為交流25 kV、50 Hz，為避免不必要的機車車輛采購成本，TSI規(guī)定新建設(shè)的能源子系統(tǒng)應(yīng)滿足功率高達2 MW的動車組或貨運電力機車運行。

架空接觸線的幾何參數(shù)是與受電弓的主要接口參數(shù)，接觸線高度主要包括接觸線標稱高度、最小設(shè)計接觸線高度和最大設(shè)計接觸線高度，這3個值與線路的設(shè)計速度有關(guān)。EN 50119[1]中提供了有關(guān)最小和最大設(shè)計接觸線高度的其他要求，設(shè)置這 些參數(shù)是為了確保絕對最小值和最大值始終在受電弓工作范圍內(nèi)，最大接觸線高度還應(yīng)滿足現(xiàn)場特殊需求（例如清洗軌道、車間、裝載區(qū)等）。當列車低速行駛，對動態(tài)性能和集流性能沒有過高的要求。接觸線高度和高度變化率應(yīng)被考慮在內(nèi)，以確保適當?shù)膭討B(tài)性能和受流質(zhì)量。

根據(jù)歐盟2008/57/EC指令[5]，能源子系統(tǒng)由以下部分組成：變電所、分區(qū)所、接觸網(wǎng)系統(tǒng)和回流系統(tǒng)。接觸網(wǎng)系統(tǒng)（IC部件）主要由接觸線、承力索、吊弦、懸式絕緣子、定位線夾、接觸線終端線夾、電連接及其他附件組成。

互操作性組件是指并入或打算并入一個子系統(tǒng)的任何基本組件、組件組、子組件或設(shè)備的完整組件，跨歐洲高速鐵路系統(tǒng)的互操作性直接或間接依賴于這些組件。

3 IC部件驗證流程

為了完成IC部件符合性驗證，互操作性組件符合性驗證由IC部件供應(yīng)商指定的NoBo公告機構(gòu)進行驗證評估（能源子系統(tǒng)IC部件“接觸線”供應(yīng)商為國內(nèi)具體的軌道器材公司）。應(yīng)申請人的要求，公告機構(gòu)按照2008/57/EC指令第18條和相關(guān)模塊規(guī)定對子系統(tǒng)集成（設(shè)計、制造、安裝、投入使用等）階段進行EC驗證[5]。能源子系統(tǒng)集成EC驗證分為兩個階段進行：一是設(shè)計階段，二是施工安裝階段。能源子系統(tǒng)TSI規(guī)范中定義了互操作性組件（IC部件）的符合性評估程序和子系統(tǒng)集成EC驗證程序。

3.1 IC部件認證模塊選擇

2010/713/EU[6]認證模式的決議（Decision）中列出了針對子系統(tǒng)和IC部件的認證模式，針對各子系統(tǒng)中的IC部件，對應(yīng)指令中也給出了相關(guān)的認證模式。對于接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)IC部件符合性評估可選擇的認證模式如下：

對于在相關(guān)TSI發(fā)布之前投放市場的產(chǎn)品，該類型被視為已獲得批準，因此不需進行EC類型檢查，前提是制造商可證明互操作性組件在被認為的類似條件下已有的應(yīng)用是成功的，并且符合本TSI的要求，其評估在新申請中仍然有效。如果無法證明該解決方案在過去得到了肯定的評估，則適用于本TSI發(fā)布后投放歐盟市場的IC程序。

3.2 架空接觸網(wǎng)IC部件的特殊評估程序

相較于其他系統(tǒng)IC部件的認證，接觸網(wǎng)IC部件的認證具有一定的特殊性，需要對弓網(wǎng)間動態(tài)性能指標進行評估，并對接觸網(wǎng)系統(tǒng)整體性能進行仿真，模擬仿真能夠滿足弓網(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)性能指標后，再進行現(xiàn)場動態(tài)測試。

3.2.1 方法步驟

（1）動態(tài)性能和受流質(zhì)量的評估涉及能源（ENE）子系統(tǒng)和機車車輛（LOC）子系統(tǒng)。

（2）主要需要測量以下參數(shù)來驗證是否符合動態(tài)性能的要求：接觸線的抬升量、平均接觸力Fm和接觸力最大標準偏差σmax或燃弧率。

（3）締約實體應(yīng)聲明用于驗證的方法。

（4）接觸網(wǎng)的設(shè)計應(yīng)使用EN 50318[4]規(guī)定的仿真模擬方法，并根據(jù)EN 50317[3]規(guī)定的靜態(tài)和動態(tài)測量方法進行驗證。

（5）如果現(xiàn)有接觸網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計已運行超過20年，則可以不進行模擬仿真驗證。

（6）接觸網(wǎng)系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)測量可以在專門建造的試驗線或新建的線路上進行。

3.2.2 仿真要求

（1）為提高仿真和分析結(jié)果的準確性，應(yīng)考慮線路中代表性區(qū)段（如隧道、錨段關(guān)節(jié)、電分相等）。

（2）應(yīng)按照規(guī)定的線路設(shè)計速度進行仿真，仿真時應(yīng)使用至少兩種不同的TSI兼容類型的受電弓進行模擬。

（3）允許使用處于IC認證過程中的受電弓類型進行模擬，前提是其滿足機車車輛（LOC）子系統(tǒng)的相關(guān)要求。

（4）對于多組受電弓，按表1列出的間隔要求進行模擬。對于兩相鄰運行的受電弓，應(yīng)使相鄰受電弓弓頭中心線的最小間距等于或小于表1中“A”、“B”或“C”對應(yīng)的值（A、B、C為按車輛編組不同而劃分的3種不同情況）。

（5）表1中實際設(shè)計弓間距可以減小，以允許更近的列車運行，并可以更高的速度運行，或允許在列車上使用3個或更多的受電弓。在某些情況下，TSI定義的最小值可能不足以滿足運營商特定列車的需求，設(shè)計時需考慮這些特殊情況。

表1 受電弓最小間距 m

（6）為了達到可接受的標準，接觸線抬升量、平均接觸力和接觸力最大標準偏差應(yīng)滿足表2的要求。

表2 動態(tài)性能指標

3.2.3 動態(tài)測試要求

（1）如果仿真結(jié)果能夠滿足要求，則可以在線路上進行現(xiàn)場動態(tài)測試。

（2）動態(tài)測試可以在投入使用前或正式運營的線路上進行。

（3）對于現(xiàn)場動態(tài)測試，應(yīng)將模擬仿真選擇的兩種受電弓中的一種安裝在車輛上。

（4）需要針對弓網(wǎng)關(guān)系模擬仿真最差情況進行動態(tài)測試，如果不能使用8 m的受電弓間距進行測試，那么對于設(shè)計速度不高于80 km/h的線路，允許將兩個連續(xù)的受電弓之間的間距增加到15 m。

（5）為了達到可接受的標準，測得的動態(tài)性能指標應(yīng)滿足表2的要求。

（6）如果以上所有評估均滿足要求，則測試的接觸線設(shè)計可視為符合要求，并可用于設(shè)計特性兼容的線路。

4 結(jié)語

為了建立和完善統(tǒng)一的共同市場，形成一體化的泛歐鐵路網(wǎng)，TSI存在于歐盟整個技術(shù)法規(guī)體系之中，屬于法律范疇的強制性規(guī)定，并已形成了完整的體系。本文介紹了TSI認證的相關(guān)概念、背景、子系統(tǒng)以及認證模式，給出了接觸網(wǎng)系統(tǒng)IC部件認證的工作流程，并對接觸網(wǎng)系統(tǒng)的特殊性進行了詳細分析研究，希望為國內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)備制造進入歐洲市場提供參考，助力我國高鐵“走出去”倡議順利實施。