系统研究的基本方法和过程优化

在高速铁路技术发展历史上，最能代表接触网技术发展方向并曾经领先世界电气化铁路的国家，是德、日、法三国。从各国的技术路线历程可以看出，各国最终采用的悬挂方式看起来像是有一定的差异，但研发的原始理念其实是相似或相通的，各国所采用的悬挂方式都是基于当时的国情或运输组织条件而做出的合理选择。

接触网是直接与速度相关的关键环节。虽然2004年，法国高铁采用简单链型悬挂创造了574km/h的单弓试验列车的轮轨列车新世界纪录，但截至2009年底，国际上现有的接触网系统，其成熟的商业应用模式中，运行速度仍没有超过320km/h的。单个受电弓取流和双列重联的两个及多个受电弓同时取流在技术上的要求有很大的不同，双弓取流必须考虑间隔200m外的其他受电弓振动额外产生的振幅叠加效应，否则严重的震荡会引起电弧离线或失电，甚至造成接触网破坏，速度越高，实现这种良好匹配越困难。

为此，铁四院就弓网动力学理论研究方面借助和联合西南交通大学、武汉大学等高等院校和国家牵引动力重点实验室科研单位的力量，从模态计算等基础研究开始，在接触网受电弓相互作用的动力学规律方面进行了深化研究，运用现代受电弓/接触网系统动力学理论，确定了弓网匹配基本原则和受电弓/柔性悬挂接触网系统优化研究的技术方向，为后期的工程研究方案奠定了理论基础。

2003年我国大规模正式启动高铁工程建设开始之时，铁四院在前期的研究成果和基础上，先后主持并完成了《350km/h铁路客运专线接触网系统SiFCAT350的工程技术研究》等多项关键的省部级科研课题研究，完成了受电弓—接触网工程实时精确仿真评估软件手段的开发，建立了准确的、适用于不同速度的、实时的、基于有限元分析和全锚段建模的弓网系统动力学仿真系统，并采用独立的三方软件CATMOS和SIEMENS/ANSYS弓网仿真软件（仿真和实测误差小于5％）重复对比，完成有效研究工具的测试。2005年4月由国际著名的电气化技术权威主持的湖北省科学技术成果鉴定（鄂科鉴字〔2005〕第21383090号）认为，“该研究成果达到目前国际上350km/h接触网系统技术研究的先进水平”。(www.xing528.com)

工程建设过程中，结合铁道部科研项目（编号：2008J021）《时速350km及以上高速接触网系统研究及验证》，在工程试验过程中，对受电弓/接触网系统进行了全面的试验研究和仿真数据及其手段的物理验证，并通过武汉试验段的线路试验、后期的工程全线科学试验研究，获得受电弓与接触网参数匹配规律等关键数据，包括动态参数测定、振动特性等，完成了受电弓/柔性悬挂接触网系统优化过程，完善并定型了适用双列重联的双弓高速的SiFCAT350弹性链形悬挂接触网系统技术方案。2009年5月的武广高铁双弓重联394km/h的成功科学试验充分证明了SiFCAT350系统的先进性和前瞻性、正确性。

在武广高铁工程的建设实施过程中，在采用上述系统方案的基础上，还通过工程平立面结构布置和设备方案等工程技术措施，创造性地解决了我国电气化工程应用中的特有技术难题。比如，实现了世界首创的宽型受电弓高速通过无交分线岔、辅助三线锚段关节式线岔安全过渡接触网结构方案、特殊条件下的六跨短分相接触网中性区关节构造技术方案等。

通过系统延伸的配套研究，真正完全掌握了接触网精确安装的工艺仿真及其误差控制技术，并在武广高铁等高速铁路工程中第一次大规模地正式成功应用，为确保高铁技术整体系统的成功、保证设计方案的有效性打下坚实基础。