欧盟铁路接触网系统互联互通技术规范IC部件认证解析

宋 伟

1 概述

欧盟铁路互联互通技术规范（Technical Specification for Interoperability，TSI）是指导欧洲范围内所有国家的铁路能够连接起来，各型列车能够在欧洲各国家内自由行驶的规范。TSI规范既不能被视为设计手册，也不是一份需要进行哪些评估才能开始运营的完整评估清单，任何固定装置的投入使用均需满足国家建设涵盖的所有相关法规要求并经过调试，包括不在TSI范围内的条款。TSI规定的要求仅涉及互操作性方面，对于能源子系统的兼容性（如定义为互操作性指令）与符合TSI标准的轨道车辆，目前新建的线路必须完全遵守TSI条款[1～4]。

2 能源（ENE）子系统介绍

能源子系统基本要求包括：安全性、可靠性和可用性；健康、环保；技术兼容性；可访问性（在TSI规范的第3章中进行了详细说明）。本文分析的能源子系统的电压、频率为交流25 kV、50 Hz，为避免不必要的机车车辆采购成本，TSI规定新建设的能源子系统应满足功率高达2 MW的动车组或货运电力机车运行。

架空接触线的几何参数是与受电弓的主要接口参数，接触线高度主要包括接触线标称高度、最小设计接触线高度和最大设计接触线高度，这3个值与线路的设计速度有关。EN 50119[1]中提供了有关最小和最大设计接触线高度的其他要求，设置这 些参数是为了确保绝对最小值和最大值始终在受电弓工作范围内，最大接触线高度还应满足现场特殊需求（例如清洗轨道、车间、装载区等）。当列车低速行驶，对动态性能和集流性能没有过高的要求。接触线高度和高度变化率应被考虑在内，以确保适当的动态性能和受流质量。

根据欧盟2008/57/EC指令[5]，能源子系统由以下部分组成：变电所、分区所、接触网系统和回流系统。接触网系统（IC部件）主要由接触线、承力索、吊弦、悬式绝缘子、定位线夹、接触线终端线夹、电连接及其他附件组成。

互操作性组件是指并入或打算并入一个子系统的任何基本组件、组件组、子组件或设备的完整组件，跨欧洲高速铁路系统的互操作性直接或间接依赖于这些组件。

3 IC部件验证流程

为了完成IC部件符合性验证，互操作性组件符合性验证由IC部件供应商指定的NoBo公告机构进行验证评估（能源子系统IC部件“接触线”供应商为国内具体的轨道器材公司）。应申请人的要求，公告机构按照2008/57/EC指令第18条和相关模块规定对子系统集成（设计、制造、安装、投入使用等）阶段进行EC验证[5]。能源子系统集成EC验证分为两个阶段进行：一是设计阶段，二是施工安装阶段。能源子系统TSI规范中定义了互操作性组件（IC部件）的符合性评估程序和子系统集成EC验证程序。

3.1 IC部件认证模块选择

2010/713/EU[6]认证模式的决议（Decision）中列出了针对子系统和IC部件的认证模式，针对各子系统中的IC部件，对应指令中也给出了相关的认证模式。对于接触网悬挂系统IC部件符合性评估可选择的认证模式如下：

对于在相关TSI发布之前投放市场的产品，该类型被视为已获得批准，因此不需进行EC类型检查，前提是制造商可证明互操作性组件在被认为的类似条件下已有的应用是成功的，并且符合本TSI的要求，其评估在新申请中仍然有效。如果无法证明该解决方案在过去得到了肯定的评估，则适用于本TSI发布后投放欧盟市场的IC程序。

3.2 架空接触网IC部件的特殊评估程序

相较于其他系统IC部件的认证，接触网IC部件的认证具有一定的特殊性，需要对弓网间动态性能指标进行评估，并对接触网系统整体性能进行仿真，模拟仿真能够满足弓网系统的动态性能指标后，再进行现场动态测试。

3.2.1 方法步骤

（1）动态性能和受流质量的评估涉及能源（ENE）子系统和机车车辆（LOC）子系统。

（2）主要需要测量以下参数来验证是否符合动态性能的要求：接触线的抬升量、平均接触力Fm和接触力最大标准偏差σmax或燃弧率。

（3）缔约实体应声明用于验证的方法。

（4）接触网的设计应使用EN 50318[4]规定的仿真模拟方法，并根据EN 50317[3]规定的静态和动态测量方法进行验证。

（5）如果现有接触网系统设计已运行超过20年，则可以不进行模拟仿真验证。

（6）接触网系统的静态和动态测量可以在专门建造的试验线或新建的线路上进行。

3.2.2 仿真要求

（1）为提高仿真和分析结果的准确性，应考虑线路中代表性区段（如隧道、锚段关节、电分相等）。

（2）应按照规定的线路设计速度进行仿真，仿真时应使用至少两种不同的TSI兼容类型的受电弓进行模拟。

（3）允许使用处于IC认证过程中的受电弓类型进行模拟，前提是其满足机车车辆（LOC）子系统的相关要求。

（4）对于多组受电弓，按表1列出的间隔要求进行模拟。对于两相邻运行的受电弓，应使相邻受电弓弓头中心线的最小间距等于或小于表1中“A”、“B”或“C”对应的值（A、B、C为按车辆编组不同而划分的3种不同情况）。

（5）表1中实际设计弓间距可以减小，以允许更近的列车运行，并可以更高的速度运行，或允许在列车上使用3个或更多的受电弓。在某些情况下，TSI定义的最小值可能不足以满足运营商特定列车的需求，设计时需考虑这些特殊情况。

表1 受电弓最小间距 m

（6）为了达到可接受的标准，接触线抬升量、平均接触力和接触力最大标准偏差应满足表2的要求。

表2 动态性能指标

3.2.3 动态测试要求

（1）如果仿真结果能够满足要求，则可以在线路上进行现场动态测试。

（2）动态测试可以在投入使用前或正式运营的线路上进行。

（3）对于现场动态测试，应将模拟仿真选择的两种受电弓中的一种安装在车辆上。

（4）需要针对弓网关系模拟仿真最差情况进行动态测试，如果不能使用8 m的受电弓间距进行测试，那么对于设计速度不高于80 km/h的线路，允许将两个连续的受电弓之间的间距增加到15 m。

（5）为了达到可接受的标准，测得的动态性能指标应满足表2的要求。

（6）如果以上所有评估均满足要求，则测试的接触线设计可视为符合要求，并可用于设计特性兼容的线路。

4 结语

为了建立和完善统一的共同市场，形成一体化的泛欧铁路网，TSI存在于欧盟整个技术法规体系之中，属于法律范畴的强制性规定，并已形成了完整的体系。本文介绍了TSI认证的相关概念、背景、子系统以及认证模式，给出了接触网系统IC部件认证的工作流程，并对接触网系统的特殊性进行了详细分析研究，希望为国内接触网设备制造进入欧洲市场提供参考，助力我国高铁“走出去”倡议顺利实施。