世界电气化铁路发展概况及我国电气化铁路跨越式发展 

世界电气化铁路发展概况及我国电气化铁路跨越式发展

目 录

一、世界各国电气化铁路发展概况

二、高速电气化铁路牵引供电技术要点概述 （一）受流技术 （二）供变电系统

（三）安全监控与检测技术 （四）与相关专业的配合技术 （五）运行管理

三、我国电气化铁路实现跨越式发展之我见 （一）关于运行管理理念

（二）关于接触网检修管理方式

（三）关于提高接触网设备可靠性的基本要求 （四）关于实现信息化管理 （五）关于劳动组织

（六）几个可能会遇到的新问题

四、结束语--展望世界电气化铁路的发展

世界电气化铁路发展概况及我国电气化铁路跨越式发展

当前铁路跨越式发展是个热门话题，各级领导干部都在运筹帷幄、出谋划策，广大技术人员和管理干部也在议论纷纷、献计献策。今天我想就我国电气化铁路如何实现跨越式发展谈谈自己的一些想法，仅供参考。 一、世界各国电气化铁路发展概况

十九世纪二十年代，1825年世界上第一条铁路在英国建成。而后，1879年5月31日在德国柏林举办的世界贸易博览会上，由西门子和哈尔斯克公司展出了世界上第一条电气化铁路，迄今已有120多年的历史。目前，世界上共有68个国家和地区修建了电气化铁路，总里程已达258566km，约占世界铁路总营业里程（约120万km）的22.5%，承担世界铁路总运量的50%以上。也就是说仅占世界铁路总营业里程不到四分之一的电气化铁路承担着世界铁路总运量的一半以上的运输任务。

最初，电气化铁路都修建在城市近郊线路和一些工矿线路上。后来，随着工业的发展，才逐渐发展到城市之间和运输繁忙的干线铁路上来。

20 世纪60～70年代是世界电气化铁路发展最快的时期，平均每年修建达5000多公里。在此期间，工业发达的西欧、日本、前苏联，以及东欧等国家，运输繁忙的主要铁路干线实现了电气化，而且基本上已经成网。1964年10月日本建成世界上第一条高速电气化铁路--东海道新干线，以210km的时速令世人瞩目。1961年8月15日我国第一条电气化铁路在新建的宝成线宝鸡～凤州段正式通车。之后，由于种种原因，电气化铁路建设处于停顿状态，直到60年代末，宝成线凤州～成都段才重新上马，于1975年7月1日全线通车。与此同时，阳安线于1973年9月开工，1977年6月25日建成通车。由此可见，在世界电气化铁路发展最快的时期，我国的电气化铁路建设是非常缓慢的，整整20年的时间，只修建了宝成线和阳安线两条电气化铁路，合计仅1033km，平均每年还不到52km。另外襄渝线刚刚开始动工，进度缓慢。

20世纪80年代以后，世界上又出现了一个电气化铁路建设高潮。一些发展中国家，如中国、印度、土耳其、巴西等国的电气化铁路建设也开始快了起来。例如：印度1990～1991年两年就建成电气化铁路1557km，平均每年建成近800km；从1981～2000年,我国在“六五”、“七五”、“八五”和“九五”四个五年计划期间的二十年内，分别建成2507.53、2787.10、3012.21、和4783.77km，共计13090.61km平均每年超过650km，其中“九五”期间平均每年接近1000km。我国的电气化铁路在建设里程和建设速度上都已经跃居世界前列。但是，在此期间继日本高速电气化铁路时速提高到270～300km之后，德国和法国相继建成时速达250～350km（ICE和TGV）的高速电气化铁路，工业发达国家正在集中力量兴建时速200km以上的高速电气化铁路，而我国电气化铁路时速为120km，仅有广深线时速达到160km（准高速），租用瑞典X-2000摆式列车行驶，最高时速可达200km。

进入21世纪后，我国在2001年一年就建成3665.40km电气化铁路，创造了世界电气化铁路建设速度的历史记录；2002年又建成1193.12km，还建成了我国第一条快速客运专线--秦沈线。截止2002年底，我国已建成41条电气化铁路干（支）线，建设里程达18615.73km(营业里程为18115.1km)，跃居亚洲第一、世界第三，仅次于俄罗斯（40000km以上）和德国（20000km以上），成为世界电气化铁路大国。然而，此时世界已进入建设高速电气化铁路的新时期，高速电气化铁路已经成为国家社会经济发展水平和铁路现代化的主要标志之一。到目前为止，已建成高速电气化铁路的国家有日本、法国、德国、意大利、西班牙和比利时；正在修建的国家有英国、荷兰、美国、瑞士、瑞典、奥地利、韩国、俄罗斯、和澳大利亚；欧洲已经突破了国界，向路网化、国际化发展。截止到2001年底，世界上已建成运营时速250km以上的高速电气化铁路有20条，总长度达5194.5km。而我国和加拿大、捷克、巴西、印度、埃及、土耳其等国尚处于积极筹建高速电气化铁路时期。

综上所述，我国电气化铁路发展四十多年来，在建设里程和建设速度上，如果说前二十年是缓慢的，而后二十多年可以说已经实现了“跨越式发展”。但是，也应该看到，无论在设计标准、设计水平、施工工艺、工程质量、检修方式、运行管理以及技术装备的科技进步等诸方面与世界水平，尤其是与发达国家的技术水平存在着很大差距，而这正是我们要实现跨越式发展的症结所在。

二、高速电气化铁路牵引供电技术要点概述

高速电气化铁路是一个多门类、多学科高新技术的庞大的系统工程，牵引供电系统是一个重要的子系统。四十多年前，当中国电气化铁路刚刚起步时，以著名教授曹建猷为代表的我国铁路电气化工作者，以严谨的科学态度和敢为人先的精神，选择了当时世界上最先进的“单相工频交流25Kv”的牵引供电制式，使中国的电气化铁路在高起点上启动，一步跨入了世界先进的技术行列，用现在的话说就是实现了“跨越式发展”。当时牵引供电方面基本上是采用前苏联的技术，连规章制度都是全版翻译前苏联的；电力机车是引进法国的（6Y型）。

那末，高速电气化铁路牵引供电技术应着重解决哪些方面的问题呢？根据有关资料介绍，主要应解决以下一些关键问题： （一）受流技术

接触网是高速受流和列车安全运行的关键，也是整个牵引供电系统中最薄弱的环节，是高速受流技术的主要难点。要重点解决接触网的可靠性，以及与受电弓的匹配性。 （二）供变电系统

供变电系统是维持列车高速运行的动力之源，其结构和性能对高速铁路至关重要。要重点解决电力机车（包括交-直-交机车）对牵引供电及国家电力系统的不良影响（谐波、不对称及功率因素等）。

（三）安全监控与检测技术

安全是高速铁路的生命。牵引供电系统的安全运行必须采取远动系统，实行自动监控。

运行设备的检测手段必须实现现代化，尤其是接触网设备的检测应努力实现自动化、网络化。要重点解决调度及变电系统的综合自动化和接触网检测车的高科技化。 （四）与相关专业的配合技术

铁路是一个大联动机，高速电气化铁路更是一项庞大的系统工程，各专业之间的协调配合是十分重要的，牵引供电与运输、机车、车辆、工务、电务及基建等各个专业都密切相关，多年来已形成比较良好的关系，但并不很协调，在高速铁路中更要加强结合部的研究，如前面说过的弓网关系（包括电力机车通过接触网电分相的方式）外，还有与工务的“红线”、与运行图的“天窗”以及与电务的电磁兼容等关系，都需要化大力气去解决。 （五）运行管理

政治经济学告诉我们：上层建筑必须与经济基础相适应、生产关系必须与生产力发展相适应。目前，我国电气化铁路的运行管理体制与电气化铁路四十多年来的发展形势很不相适应，随着高速电气化铁路的建设和发展，现行的牵引供电运行管理体制应该也必然会发生变革，只是时间问题。

三、我国电气化铁路实现跨越式发展之我见

自19世纪70年代末世界上第一条电气化铁路展现在人们面前以来，电力牵引逐渐显示出其无可比拟的优越性，经历了八十多年进入快速发展时期；一个世纪后，即20世纪80年代，随着电气化铁路建设新高潮兴起，进入高速电气化铁路的发展阶段，到上世纪末、本世纪初，又进入全面发展的新时期。因此，要实现我国铁路跨越式发展首先要实现电气化铁路的跨越式发展，而实现电气化铁路跨越式发展，首先应从修建高速电气化铁路开始。

京沪高速铁路高速技术的研究，自1991年被列为国家科技攻关的重点课题，1992年被列入国家“八五”计划，1991～1995年铁道部先后组织了多阶段的研究工作，我国铁路电气化工作者着手进行了高速铁路的牵引供电技术研究和实践：以天津电气化勘测设计研究院为主侧重于设计方面进行理论研讨；同时，西南交通大学等高校和铁道科学研究院也开展了相关课题的研讨；十年前，铁道部提出“提速”战略，自1996年开始至今的四次列车大提速工程，将列车速度逐步提到140～160km/h，以郑州铁路局牵引供电系统为主，结合我国电气化铁路的运营实践，开展了以接触网为主的适应性改造，制定了适应性改造的技术条件及运行管理的补充规定，基本满足了列车提速的需要；继1998年6月在京广线郑武段既有线实现了时速240km的试验记录后，2002年11月在我国第一条快速客运专线秦沈线上又创造了时速321km的试验最高记录；目前，哈大线、广深线和秦沈线的接触网设计最高时速可达200km；即将开始的第五次大提速，铁道部已制定公布《时速200km客货共线运行新建铁路设计暂行规定（电牵专业）》，将在修建中的胶济线及陇海线郑徐段电气化工程中实施。我认为：以上有关理论研讨和工程、运营实践的基本情况就是我们建设高速电气化铁路的基础，也是我们实现铁路跨越式发展的出发点。当然，同时还有许多问题需要我们进一步去解决。

下面我想就牵引供电系统的运行管理方面的问题谈谈自己的一些看法，权当抛砖引玉。 （一）关于运行管理理念

实现跨越式发展首先指的是技术装备水平上的跨越，其次是指的运行管理水平上的跨越，但注意不要跨越事物发展的客观规律。因此，我们的运行管理理念必须适应技术装备水平的跨越，而不要违背客观规律。俗话说：“没有规矩，不成方圆”，实现跨越式发展必须加强运行管理，加强运行管理就要建立健全规章制度。新技术，新装备，必然对运行管理提出新要求，作为运行管理人员就应该在原有的规章制度上，及时加以修改补充，不要因循守旧，要敢于创新、敢为人先，但要尊重客观事实。套用孔子的一句话：随心所欲，不逾矩。不一定合适，仅供参考。在思维方式和实际作为上要变“适应性”为“前瞻性”和“探索性”。要走一步，看两步，再走一步，再看两步，摸索规律，总结经验，建立健全规章制度。 (二)关于接触网检修管理方式

如前所说，接触网是高速受流和列车安全运行的关键，也是整个牵引供电系统中最薄弱的环节，设计上要重点解决接触网的可靠性，必然要考虑接触网设备的少维修、免维修，必将带来接触网检修管理方式的变革。

我国电气化铁路牵引供电系统一直沿用前苏联四、五十年代的定期维修模式，习惯称之为“周期修”。现行接触网工作寿命及维修周期的规定多年来都是照搬前苏联规程，几经修改也未脱离其基本模式，要提高接触网设备运行可靠性，并尽可能做到少维修或免维修，改革现行检修管理方式势在必行。日本、法国和德国在发展高速电气化铁路的同时，力求找到一种更为科学、合理的检修管理方式，并希望它具备以下属性： 1、准确性：力争做到准确定量地掌握设备的运行状态； 2、及时性：当设备需要检修时，能及时得到检修；

3、适度性：当设备不需要检修时，不过剩修，不重复修； 4、经济性：省工、省时、省钱，少投入、多产出；

5、安全性：保证设备的运行安全，且不降低设备的使用寿命。

“状态修”作为一种新的检修管理方式，便应运而生，越来越受到各方面的注意。随着科学发展，技术进步，检修方式也不能一概而论，应视具体情况采用“不维修”、“周期修”、“状态修”等多种检修管理方式，建立一种适合不同设备运行特点的综合检修体系。

郑州铁路局牵引供电系统自1986年开始进行“状态修”的试点工作，先从区间、站场开始，逐步扩大到工区、领工区，乃至全供电段开展试点，以点带面，一步一个脚印地进行工作，经过多年的努力，终于结出了成果。1993年3月，《接触网状态修试验研究》课题通过局级鉴定，1993、1997年分别获郑州铁路局和铁道部科技进步二、四等奖。局机务处及时制定公布了《郑州铁路局接触网运行检修实施细则》，“周期检测、状态维修、限值管理、寿命管理”的检修模式已于2001年起在郑州铁路局管内全面推行。 （三）关于提高接触网设备可靠性的基本要求

按照可靠性理论定义：“产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力称为可靠性”。狭义的可靠性是指产品在某一规定时间内失效的难易程度；广义的可靠性是指产品在其整个寿命周期内完成规定功能的能力。可靠性是产品的内在特性。这种特性是在设计时奠定的，在生产时保证的，在试验时确认的。可靠性可以互相比较，而不会由于评价方法不同而有所改变。接触网作为一种技术设备，它是由许多产品（包括零件、部件和线材等）组成的，其机能就是向电力机车传输牵引列车所需的电能。接触网设备的可靠性就是指它的这种机能在时间上的稳定程度。因此，提高接触网设备的可靠性，应满足以下基本要求： 1、在设计时要奠定可靠性

要按照可靠性理论进行“可靠性设计”，研究确立接触网设备失效模式，采用“失效模式、效应及后果分析”的设计方法，奠定其可靠性。同时要进行“维修性设计”，简化结构，做到简单可靠，便于维修，力争少维修或免维修。在设计中应对零部件及线材的可靠度、平均寿命（平均无故障工作时间）、失效率和可靠寿命做出明确规定，要求生产厂家按照设计要求进行制造，出厂时要向用户提供上述数据保证书（随着市场经济的发展，这一点是不难做到的），生产厂家必须通过可靠性认证，取得生产许可证。

科研部门在研制新产品的过程中也要遵守上述设计原则。

需要指出的是：鉴于接触网一旦发生故障，中断供电对运输干扰极大，需要尽快抢修，恢复供电。因此，在设计阶段应将强化“事故抢修机制”列入“维修性设计”，从机构组织、人员配备及抢修机具设备等方面予以保证，这是以往设计中的一个薄弱环节。 2、在施工中保证可靠性

应严格按照规定的工程招投标法确定施工单位。施工单位在施工过程中要严格按照设计图纸、施工工艺和合理工期进行施工；要确保工程质量，避免抢工期、“创效益”而忽视质量

的倾向，不得偷工减料，隐蔽工程尤其要严格把关；外购零部件、线材等必须严格把关，建立健全产品验收制度，杜绝劣质产品入库上网，对某些关键产品要会同设计、运营部门进行必要的可靠性测定试验和验证实验。

总之，施工单位应保证设计要求达到的可靠性的实现。 3、在竣工交接时验证可靠性

在竣工交接时要认真进行验收，严格按照验收程序进行。建设单位应按照合理工期安排足够的交验时间，避免匆匆忙忙，更切忌现状交接。要杜绝花钱“卖”缺陷或拿钱“买”缺陷的顽症。

4、维修部门要“修养并重、预防为主”，维持和提高可靠性

供电段要认真做好预防性维修和事故抢修工作。要加强巡视检查，加强观测，积累数据，摸索设备及零部件的失效规律，研究失效机理，采取预防性措施，开展维修性研究。要发挥主观能动性，掌握设备运行的“浴盆曲线”，在早期失效期内要积极处理施工遗留缺陷，加强检调，尽量缩短该失效期，使设备运行状态趋于相对稳定；进一步做到努力延长偶然失效期，在耗损失效期到来前做好调查工作，妥善安排大修计划，落实投资，做好施工准备。大修要有目的地针对以往发生的故障，强化薄弱环节，提高可靠性。因此，同样要有一个重新奠定可靠性的设计阶段。供电大修段在施工中要保证可靠性，运营的供电段进行的局部性大修也要本着这样的原则，以期提高可靠性，使接触网设备的运行可靠性处于良性循环状态。

同样值得提出的是要提高接触网事故的抢修水平，增强“抢通意识”，强化事故抢修机制。由于接触网的事故抢修涉及因素和部门很多，因此有关部门均应予以重视。

综上所述，提高接触网设备的可靠性是个庞大的系统工程。管理领导层要做好“可靠性计划”，它应该包括为使接触网的运行达到预定的可靠性指标，在设计、施工、使用、研制等各个阶段的任务内容、进度要求、保障条件及为实施计划的组织、技术措施。 （四）关于实现信息化管理

随着计算机网络技术的飞速发展，人类社会必将全面步入信息时代。计算机网络不仅方便了人们日常的信息交流，而且更为广泛地为企业管理所用。毫无疑问，牵引供电系统的运行管理必将实现信息化，以适应高速电气化铁路的发展需要。

郑州铁路局牵引供电系统经过多年的努力，研制、开发并初步建成了全局统一的《牵引供电管理信息系统》（EMIS），已实现五级联网，其中局、分局、段三级基本实现专线联网，领工区、工区实现拨号上网，网络运行基本正常。此外，根据前述《郑州铁路局接触网运行检修实施细则》的管理要求，研究开发了“接触网运行检修系统”（EMIS子系统），利用既有的EMIS平台，实现计算机网络管理。主要功能有：设备状态自动分析判断（不同的状态值以不同的颜色表示）、设备质量状态自动评定、维修任务书自动生成、生产任务报表自动生成、检测（修）记录的远程调阅和查询等。目前该系统已于2003年8月1号正式在郑州供电段全面启用，在全路处于领先地位。今后，还将根据需要陆续开发不同的子系统，不断完善EMIS，缩短管理距离，增强管理透明度，提高管理的效率和时效性。铁道部主管部门已基本认可这套系统的实用性，同意在全路推广使用。届时全路牵引供电系统将实现铁道部、铁路局、铁路分局、供电段、供电领工区和工区班组六级联网，为建立标准、规范、科学、高效的运行管理体系提供信息化技术支持，以适应电气化铁路跨越式发展的需要。

牵引供电系统信息化建设应该是多方面的，诸如供电调度远动系统、牵引变电综合自动化系统、接触网运行检修和检测信息系统、弓网运行动态信息系统、牵引供电管理信息系统以及行政管理信息（办公自动化）系统等等，要解决兼容、接口、通道及网络安全等技术关键，逐步形成网络化，这是一个庞大的系统工程，必须花大力气，群策群力，锲而不舍，才能成功。

（五）关于劳动组织