电气化铁路概论

电气化铁路概论
中国铁道出版社王勋
接触网基础
基础网的特点及要求
一．接触网的基本特点
接触网是沿铁路线架设的为电力牵引机车提供电源的特殊供电装置
用途：将变电所输出的电能通过接触网的基础导线供给沿线运行的电力机车
特殊性：1.露天设备2.无备用3.机电一体化
受气候影响大
电气上满足电力机车牵引功率、电气强度、电压水平。

绝缘安全等
机械上满足机械强度、机械位置、弓网动态弹性等一系列机械技术要求
二．牵引供电对接触网的基本要求
1.设备安全可靠，在恶劣气候条件下能保证想电力机车正常供电
2.有足够的机械强度，保证接触悬挂具有可靠的稳定性
3.有足够的电气强度，保证在牵引高峰时正常的向电力机车提供电能
4.网上设备的空间位置不影响受电弓取流
5.网上设备的质量应轻且分布均匀，保证接触网的弹性尽量一致
6.有足够的防腐蚀性能和耐磨性能，使用寿命尽可能的长
7.在保证接触网悬挂稳定性的前提下，结构应尽量简化，有利于施工、维护及事故抢
修
8.在最高运行速度下，弓网离线率应在可容许的范围内
改善接触悬挂弹性、提高接触网的波动速度成为接触网发展的核心要求
接触网的基本组成
组成部分1.接触悬挂2.支持装置3.支柱与基础
一．接触悬挂
包括接触线、吊弦、承力索、中心锚结、补偿装置、以及连接它们的零件等
作用：将电能输送给电力机车
1.承力索P134
2.接触线P137
3.吊弦P140
分类: 简单接触悬挂，链形接触悬挂
接触网线岔P146
锚段及锚段关节P149
中心锚结P152
补偿装置154
二．支持装置
主要用来将接触悬挂固定在要求的高度上，并将接触悬挂的重量传给支柱。

腕臂柱支持装置P156
软横跨P159
硬横跨P160
大型建筑物上的支持装置P161
三.支柱与基础
接触网支柱是用来安装支持装置、悬吊接触悬挂和附加线索、承受接触网因受气象条件影响而产生的各类荷载的。

支柱分为两大类，即腕臂支柱和软横跨支柱。

腕臂支柱主要用于区间，软横跨支柱用于站场。

支柱高度的确定，主要考虑下列因素：接触线距轨面的高度及结构高度、接触悬挂类型、支持装置类型，以及轨面至基础面（钢柱）或至支柱处地面（预应力混凝土柱）的距离。

1.钢柱及基础P164
2.预应力钢筋混凝土柱及基础P166
四．接触网的附加导线
接触网上常用的附属电线路包括供电线、捷接线、并联线和加强线等
1.供电线
2.捷接线
3.并联线和加强线
接触网的供电分段和设备
一．接触网的电分段
为了保证供电的可靠性和灵活性，并缩小停电事故发生的范围，要进行电气分段。

1.分段绝缘器
2.绝缘子
3.隔离开关
二．接触网的电分相及自动过分相技术
在单相交流牵引供电系统中，电力机车是由单相电供电的，为了平衡电力系统的U、V、W各相负荷，一般要实行U、V相轮流供电。

1.分相绝缘器
2.机车自动过分相技术
城市轨道交通接触网
城市轨道交通供电系统接触网事沿轨道架设的特殊供电线路，将变电所的电能传送给车辆。

目前，主要采用的供电制式有两种：
1.DC750V供电制式。

2.DC1500V供电制式
城市轨道交通的接触网有3大类型：
第三轨道接触网
架空柔性接触网
架空刚性接触网
三类接触网的优缺点
第三轨系统结构简单，使用寿命长，在安装、维护上的费用和工作量要低于架空接触网（相同电压下），受天气影响也小得多（除了上接触式外），并且能够较好地适应小尺寸隧道。

但由于第三轨系统距地面很近，无法做到全方位的人员接近防护是一个主要的缺点。

刚性架空接触网与接触轨一样具有结构简单、事故影响范围小、运营维护工作量小等优点，但由于其作业面较高，运营维护仍须配备专用的维护检修车辆。

柔性架空接触网适合列车高速运行。

但是，柔性架空接触网结构复杂，零部件多，且有断线之虞；接触线磨耗快，换线周期短；在隧道内，张力补偿下锚要求高，在地面或高架桥上会对城市景观造成一定影响。

1.接触网的作用是什么？
答：接触网是沿铁路线架设的为电力牵引机车提供电源的特殊供电装置，它的用途是将变电所输出的电能通过接触网的接触导线供给沿线运行的电力机车。

2.接触网有什么样的特点？
答：接触网的基本特点表现在三个特殊性方面：露天设备、无备用、机电一体化。

3.接触网的基本组成有哪些？
答：从结构形式看可分为3个组成部分：
接触悬挂：主要包括承力索、吊弦、接触线及连接它们的零件等
支持装置：由腕臂、拉杆（或压管）、定位装置等连接件组成，用来悬吊和支持接触悬挂，并将其负荷传递给支柱或其他建筑物。

支柱与基础：支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置的全部负荷，并把接触悬挂固定在规定的位置和高度上。

4.常用的接触线材料有哪些，对接触线有什么样的要求？
答：接触线多由铜合金、铝合金制造。

铜接触线具有电气性能好，耐腐蚀，使用寿命较长及施工架设方便等优点。

但由于铜的资源在我国尚不富有，为了节约用铜，我国使用钢铝接触线。

5.整体吊弦和原来的环节吊弦相比有什么样的特点？
答：整体吊弦具有如下特点：
由于吊弦与线夹间为压接连接工艺，接续可靠，工艺简单，机械强度高，整体导流
式结构，避免了环节吊弦产生的磨损和电火花烧蚀等情况；
耐腐蚀、寿命长，适于机械化加工制作，有利于批量生产；
一般来说，经过精确计算后，一次性安装不需调整，减轻了维修工作量。

6.接触悬挂有哪几种形式，分别有什么样的特点？
答：根据悬挂有无承力索，可将接触悬挂分为简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。

简单接触悬挂是由一根或几根平行的接触导线直接固定在支持装置上的接触悬挂。

它具有结构简单，施工与维修方便，对隧道净空要求低，投资少造价低等特点。

其缺点是驰度大、弹性布均匀，导致高速运行的机车取流质量较差。

链形接触悬挂高度一致，弹性均匀，稳定性好等优点，所以机车有较好的取流条件，适用于运量大，速度高的干线上。

但存在着结构复杂、投资大、施工和维修任务量增加等缺点。

7.什么是锚段，什么是锚段关节，什么是中心锚结？它们的作用分别是什么？
答：为满足接触网在供电和机械两方面的需求，需将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，每一个分段叫一个锚段。

锚段与锚段之间的衔接部分称为锚段关节。

锚段关节应能使电力机车受电弓平滑、安全地从一个锚段过渡到另一个锚段，且弓线接触良好，取流正常。

在接触网中，为防止接触网线索断线造成整个锚段的接触悬挂解体，缩小事故的范围，同时为了减少因温度变化给线索造成的张力差，增加接触悬挂弹性的均匀性，早锚段中心位置通过中心锚结绳和中心锚接线夹，将接触线和承力索固定在接触网支柱上，这种在锚段中部固定接触线和承力索的结构叫中心锚结。

中心锚结的作用：接触网锚段中安装中心锚结后，当温度变化时，锚段两端的补偿器只能从中心锚结点分别向两端进行补偿，这是由中心锚结的结构特点决定的。

这样就保证了两侧线索张力均匀，是接触线的驰度不会太大的变化，从而保证了弓线间的良好接触。

另一方面，设立中心锚结可以缩小事故范围，中心锚结本身的结构特点决定了当一侧发生断线事故时不会影响中心锚结另一侧悬挂的状态，从而有利于快速抢修事故和迅速恢复正常供电。

8.分段绝缘器的作用是什么，一般用在何种场合？
答:分段绝缘器又称分区绝缘器，是接触网电气分段的常用设备。

在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过。

当某一侧接触网发生故障或因检修需要停电时，可打开分段绝缘器处的隔离开关，将该部分接触网断电，而其他部分接触网仍能正常供电，从而提高了接触网运行的可靠性和灵活性。

利用分段绝缘器进行分段的处所主要有：同一车站内不同车场之间及复线区段车站内上、下行之间，货物线及有货物装卸作业的站线，机车整备线，电力机车库线、专用线等处。

这些处所由于受线路条件等因素的制约，南移布置绝缘锚段逛街，因而设置分段绝缘器。

它和隔离开关配套使用，实现同相电分段。

通过隔离开关的开合实现独立区段的停电和带电，以保证货物装卸人员、机车或就楚王检修人员及其他作业人员的作业安全和人身安全。

9.自动过分相常用的方法有哪几种，其原理分别是什么？
答：机车自动过分相技术有地面开关自动切换方式、柱上开关自动断电方式和机车自动断电方式三种。

原理：P173
10.城市轨道交通的接触网有哪几种类型，分别有什么样的优缺点？
答：城市轨道交通的接触网有3大类型：第三轨类接触网、架空柔性接触网和架空刚性接触网。

三类接触网的优缺点
第三轨系统结构简单，使用寿命长，在安装、维护上的费用和工作量要低于架空接触网（相同电压下），受天气影响也小得多（除了上接触式外），并且能够较好地适应小尺寸隧道。

但由于第三轨系统距地面很近，无法做到全方位的人员接近防护是一个主要的缺点。

刚性架空接触网与接触轨一样具有结构简单、事故影响范围小、运营维护工作量小等优点，但由于其作业面较高，运营维护仍须配备专用的维护检修车辆。

柔性架空接触网适合列车高速运行。

但是，柔性架空接触网结构复杂，零部件多，且有断线之虞；接触线磨耗快，换线周期短；在隧道内，张力补偿下锚要求高，在地面或高架桥上会对城市景观造成一定影响。