刚性接触网

1 107
1500VDC
0
Z2N
2 1400
280
15.4
0
Opfikon 瑞
Zurich 士
Tunnel du
0.32 3.8 1.2
1984 1988 1988
15kV 15kV 15kV
Re4/ 610 1(2 6100
4
0
) 6100
Re4/ 610 1(2 6100
刚性接触网
城
接
市 线路
②门型结构 图4-32所示，由悬吊螺栓、横担槽钢、绝缘子及汇流排线夹等组成。其特点
是结构简单、可靠，但调节较困难。此种结构大量用于隧道内。
图 4-32 刚性悬挂门型架式安装
（2）架空刚性接触网的特点 架空刚性接触网是与弹性（柔性）接触网相对应的一种接触网形式，与柔性 接触网有较大和明显的差别和明显特点。 1）架空刚性接触网与柔性接触网的比较 ①刚性悬挂柔性悬挂都能满足最大离线时间、传输功率、电压电流、受电弓 单弓受流电流以及最大行车速度的要求。 ②在受电弓运行的安全性以及对弓网故障的适应性方面 2）由于刚性较柔性有如下特点，刚性悬挂受电弓的安全性和适应性要明显 好于柔性。 ①刚性汇流排和接触线无轴向力，不存在断排或断线的可能，从而避免了柔 性钻弓、烧融、不均匀磨耗、高温软化、线材缺陷以及受电弓故障造成的断线故 障。由于这样的特点，刚性悬挂的故障是点故障，而柔性悬挂的故障范围为一个 锚段，所以刚性悬挂事故范围小。当然柔性悬挂的断线故障率还是非常小的，也 是能够满足运营要求的。 ②刚性悬挂的锚段关节简单，锚段长度是柔性悬挂的1/7~1/6，因此固定金 具窜动回转范围小，相应地提高了运行中的安全性和适应性。 3）弓网摩擦副的更换周期 更换周期对受电弓以运营公里考核，对接触网则以运营弓架次总量或运营年
图 4-24 汇流排终端
图 4-25 刚柔过渡元件 接触导线一般采用银铜导线，与柔性接触悬挂所采用的接触导线相同或相 似，如图4-26所示，其截面积一般采用120mm2或150mm2。接触导线通过特殊的机 械镶嵌于“Π”型汇流排上、或通过专用线夹固定于“T”汇流排上，与汇流排 一起组成接触悬挂。
（a）120mm2 接触线断面图
图 4-27 膨胀元件
③接头
图 4-28 膨胀接头示意图
图4-29所示是单接触线式“Π”型汇流排接头的结构，主要由汇流排接头连
接板和螺栓组成，用于连接两根汇流排。其要求是既要保证被连接的两根汇流排
机械上良好对接，又要有足够大的接触面积，确保导电性能良好。
图 4-29 汇流排接头
④中心锚结 图4-30所示是单接触线式“Π”型结构架空刚性接触悬挂中心锚结的结构， 主要由中心锚结线夹、绝缘线索、调节螺栓及固定底座组成。其作用是防止接触 悬挂窜动。
图 4-30 刚性悬挂中心锚结 2）支持和定位装置 架空刚性接触网的支持和定位装置主要有以下两种结构。 ①腕壁结构 如图4-31所示，主要由可调节式绝缘腕臂、汇流排线夹、腕臂底座、倒立柱 或支柱等组成，其特点是调节灵活、外形美观，但结构复杂，成本高。此种结构 主要用于隧道净空较高或地面的线路。
图 4-31 刚性悬挂腕臂式安装
序号
项目
架空刚性悬挂
柔性悬挂
1 悬挂组成
结构紧凑（汇流排+接触线+地线）
较复杂（1 根承力索+2 根接触线 +3 或 4 根辅助馈线+1 根地线）
允许车速 2
（km/h）
一般为 80～160 瑞士试验速度提高到 140，弹性受电弓 一般为 80～160 可达 160。
3 可靠性
无断线之虞，
有断线隐患，
国内第一条架空刚性悬挂于2003年6月28日在广州建成（即广州地下铁道二 号线，三元里――琶洲，长约18.4Km），采用了PAC110型单“Π”型汇流排结构。
2、刚性接触网的结构 1）接触悬挂 架空刚性悬挂的“Π”型结构和“T”型结构，这两种结构均可分为单接触 线式和双接触线式，本书以单接触线式“Π”型（如图5-21所示）结构为主要对 象进行描述。 架空刚性悬挂主要由汇流排、接触导线、伸缩部件、中心锚结等组成。接触 悬挂通过支持与定位装置安装于隧道顶或隧道壁上，如图4-22和图4-23所示。也 有安装于支柱上的情况，不过这种情况很少见。
4 导线磨耗
5 受电弓受流情况
6 精度要求 7 设计、施工技术 8 施工机械 9 国产化率 10 维修，养护
可靠性高
可靠性较差
导线磨耗均匀，允许磨耗是柔性 2 倍 导线磨耗不均匀，允许磨耗小
无特殊硬点，受流效果良好。受流特性 存在硬点，硬点处受流效果较
主要取决于受电弓特性。
差。受流特性取决于弓网匹配。
1．概况 刚性悬挂是和弹性悬挂相对应的一种接触悬挂方式，所谓刚性悬挂就是要考 虑整个悬挂导体的刚度。刚性悬挂接触网一般采用具有相应刚度的导电轨或具有 相应刚度的汇流排与接触线组成。 架空刚性接触网主要用于地下铁道，至今有一百多年的历史了。1895年，架 空刚性悬挂首次在美国巴尔的摩第一条电气化铁路中应用。1961年，作为架空刚 性悬挂主要型式“T”型刚性悬挂在日本营团城市轨道日比谷线投入使用；1983 年，作为架空刚性悬挂另一主要型式“Π”型刚性悬挂在法国巴黎RATPA线投入 使用。
T型汇流排
汇流排
接触线
接触线
图 4－20“T”型结构刚性接触网
图 4-21 “Π”型结构刚性接触网
架空刚性接触网有两种典型代表（以汇流排的形状分），即以日本为代表的
“T”型结构（如图4－20所示）和以法国、瑞士等国为代表的“Π”型结构（如
图4-21）。目前，国外架空刚性悬挂已得到广泛应用，如法国、瑞士、西班牙、
磨耗较柔性要大。另一个不同点是，刚性的接触压力变化偏差较柔性小，因而， 在磨耗的均匀性上刚性又好于柔性。
在允许磨耗量方面，柔性悬挂接触线磨耗面积 15%时，安全系数为2.5；磨 耗面积为15% 25%时，安全系数为2.2，最大允许磨耗量为25%。而刚性悬挂接触 线没有张力，理论上接触线允许磨耗至汇流排夹口边缘，只要保证受电弓与汇流 排不接触，平均来说，刚性悬挂接触线的最大允许磨耗是柔性悬挂的2倍。综合
9
1992
1500VDC
班
牙
意 Domodos sola 0.1
1992
1500VDC
大
利
奥 Marchtrent
0.5 1992/199
15kV
地
Traun
3
利
广州地下铁道 40 2002/200 1 120
1500VDC
2
轨道二号线
3
中
广州地下铁道 80
1 150
2
国
轨道三号线
2004/200
5
刚性接触网
列车
城
接
额定 受
受电
市
安装
触 导线
功率 电
线路
列车
弓功பைடு நூலகம்
轨
长度 安装年代 线 截面
额定电压
（kw 弓
编组
率
道
（km）
数 （mm2）
/单 数
（kw）
量
元） 量
5
51
1990
1 110
6
38
1994
1 110
汉
7
42
1990
1 110
1500VD
4
城
8
17
1990
1 110 C
合计
148
大
6
2
1969 1 150
（5）DC600V，DC750V，DC1500V新建城市轨道隧道（净空不受限制）；
（6）DC750V，DC1500V，DC3000V车辆段维修车间库内维修线，既有固定式
架空刚性悬挂，也有由电机驱动的移动式架空刚性悬挂；
（7）隧道防淹门对接触网有移动处。
架空刚性悬挂在世界各国的应用情况如表 4-3 所示。表 4-3 架空刚性悬挂应用 情况
阪
7
14
1990
1 150
2
37
1991
1 110
5
38
1964
2 110
9 东
8 京
11
43
1969
2 110
59
1974
2 110
21
1976
2 110
7
16
1991
1 170
合计
214
RATP A
0.4
1983
1 107
1500VDC
M12N 320 2 1600
SNCF 巴
C 黎
合计
15
1995
限考核。正常的更换周期主要取决于摩擦副的磨耗量。磨耗量由机械磨耗和电气 磨耗两部分组成。机械磨耗主要取决于摩擦副材质和平均接触力。电气磨耗取决
于离线率和受流电流。更换周期还取决于受电弓滑板和接触线允许磨耗量的大 小。
从理论上分析，在机械磨耗方面，摩擦副材质是相同的，在接触压力方面， 刚柔接触压力幅度不同，但平均接触压力是相近的。在电气磨耗方面，离线率是 相近的。不同的是柔性悬挂采用双根接触线，在均匀接触的时候，滑板和导线的 压强相差近一倍，导线的离线电流相差近一倍，因此从理论上分析，刚性悬挂的
士
瑞
Chemins
典
比 Charleroi
4.2 3.555 0.56
0.2 0.7
1990 1990 1990 1990 1992
15kV 1500VDC 1500VDC
750VDC
15kV
750V
列车
额定 受
受电
功率 电
列车
弓功
（kw 弓
编组
率
/单 数
（kw）
元） 量
4
0
)
Re4/ 610 1(2
4
0
) 6100
6100
610 1(2
Re4/ 0
) 6100
4
610 1(2
Re4/ 0
)
4
610 1(2
Re4/ 0
)
4
刚性接触网
列车
城
接
额定 受
受电
市
安装
触 导线
功率 电
线路
列车
弓功
轨
长度 安装年代 线 截面
额定电压
（kw 弓
编组
率
道
（km）
数 （mm2）
/单 数
（kw）
量
元） 量
利
DC
时
西 Barcelone
（b）150mm2 接触线断面图 图 4-26 接触线断断面图 ②伸缩部件 图4-27、图4-28所示的是单线式“Π”型结构汇流排伸缩部件的结构，其功 能是能在一定范围内自由伸缩，同时又能满足电气性能的要求，即既能保证电气 上的良好接触和导电的需要，又能保证机械上的良好伸缩性。一般一个锚段安装 一个膨胀元件，其作用是补偿铝合金汇流排与银铜接触线因热胀系数不同而产生 的热膨胀误差。根据计算，半个锚段汇流排与接触线的热胀差值大概是70mm。
安装精度要求高
相对可以低
有较丰富的设计和施工经验
有较丰富的设计和施工经验
导线安装和更换需进口专用设备
有成熟的施工机械设备
90%以上
90%以上
维护工作量少
维护工作量大
表 4-5 架空刚性悬挂与柔性悬挂的经济比较表
序号
项目
架空刚性悬挂
柔性悬挂
净空要求相对较小。
净空要求相对较大。
隧道净空要求引起的
1
无需下锚装置，可避免不必要的局部开 需下锚装置，有时需要局部开
起来，从更换周期角度来看，刚柔是相近的。 实际运营情况，受电弓维修周期从巴黎RERC线看没有明显变化。接触线方面，
现已运行7年（4弓 1250A，800弓架次/天），从目前磨耗记录看，推算使用寿命 约20年。
4）运营维护 无论是日常维护，还是事故抢修、导线更换，刚性悬挂的工作量要少于柔性。
5）架空刚性悬挂与柔性悬挂的技术、经济比较见表4-4和表4-5。 表 4-4 架空刚性悬挂与柔性悬挂的技术比较表
土建费用
挖，如暗挖车站，可节省土建费用。 挖，如在暗挖车站。
2
悬挂装置费用
悬挂点相对较多，费用相应增大。
相对较少
3
维护费用
维护工作量少，周期长，费用低。日本、 维护工作量大，周期短，费用 韩国经验，相对柔性可减少 30%~50% 较高。
3．刚性接触网的应用和要求
刚性接触网是一种几乎没有弹性的接触网形式，适应于隧道内安装，其设计
图4-22“Π”型刚性悬挂安装图（隧道）
图 4-23 T 型架空刚性悬挂安装（隧道）
①汇流排和接触线 汇流排一般用铝合金材料制成，其形状一般做成“T”和“Π”。 “Π”型 结构汇流排包括标准型汇流排、汇流排终端及刚柔过渡元件。标准型汇流排一般 有PAC110和PAC80两种，是刚性接触悬挂的主要组成部分，其长度一般被制成10m 或12m；汇流排终端用于锚段关节、线岔及刚柔过渡处，如图4-24所示，其作用 是保证关节、线岔和刚柔过渡的平滑、顺畅过渡，其长度一般做成7.5m；刚柔过 渡元件如图4-25所示，用于刚性悬挂与柔性悬挂过渡处，其作用是保证两种悬挂 方式的平滑、顺畅过渡。
轨
安装
触 导线
长度 安装年代 线 截面
道
（km）
数 （mm2）
量
simplon
Tunnel de
Wilzign
0.25
1988
Tunnel
Denge
2
1989
TunnelDulmber
y
2.2
1990
额定电压
15kV 15kV 15kV
合计
9.77
瑞
Zurich
士
瑞
Locarno
士
瑞 Lausunne
日本、韩国等国家，全世界“T”型结构刚性接触网约300km，“Π”型结构刚性
接触网约150km。其应用情况大致分类如下：
（1）AC15kV AC25kV低净空隧道；
（2）AC15kV AC25kV提速隧道，最大速度已至160km/h；
（3）AC15kV有复式交分道岔或车站的隧道；
（4）DC600V，DC750V，DC1500V低净空或小断面隧道；