第二章高速铁路接触网模式及比较

第二章高速铁路接触网模式及比较2.1引言接触网是与高速电气化铁路运营最为直接相关的架空设备，其工作环境恶劣，沿线架设且无备用，是整个牵引供电系统最为薄弱的环节。

接触网性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量，最终影响列车的运行速度与安全。

因此，接触网历来被视为高速技术的主要难点。

日本、德国和法国是高速铁路比较发达的国家，其技术水平可以代表当今世界高速铁路的最高水平。

因此，下面主要对这三个国家的高速铁路接触网模式进行介绍和比较。

2.2悬挂类型比较高速铁路接触网悬挂类型是接触网设计施工的最基本参数。

目前国外高速铁路接触网大体有三种悬挂类型:以日本为代表的复链型悬挂;以德国为代表的弹性链型悬挂;以法国为代表的简单链型悬挂。

2.2.1日本的高速铁路接触网悬挂类型日本于1964年开通的世界上第一条高速铁路—东京至新大阪的东海道新干线，采用的是复链型悬挂。

九十年代以前，日本的高速铁路接触网都采用复链型悬挂。

但是这种悬挂类型一次性投资太大，而且因为结构复杂、组成零部件太多，导致接触网运营的维修费用高昂，发生事故时抢修难度大、运输中断时间长。

再加上近年来日本的国民经济趋于衰退，所以1997年兴建的北陆新千线采用了简单链型悬挂，简单链型悬挂由于结构简单和易于维修保养，显示出较好的应用前景。

2.2.2德国的高速铁路接触网悬挂类型德国高速铁路接触网一直采用弹性链型悬挂。

在总结Re75,Re100,Re160三种标准的基础上，形成了Re200, Re250和Re330标准系列。

Re表示为标准接触网，后边的数字为在该标准接触网形式下列车可运行的最大时速。

弹性链型悬挂带有弹性吊索，而弹性吊索的设置需要相当精确的计算和一套严格的施工程序，其调整工作非常麻烦，而且很难进行检测。

再加上弹性吊索本身的长度和张力是随着温度发生变化的，要想保证它在各种温度条件下不使附近的接触网变形，是一件相当困难的事情。

所以，德国专家现在也开始研究简单链型悬挂。

第二章高速铁路牵引供电系统供电方式第一节牵引供电系统供电方式交流牵引供电系统可采用的供电方式主要有4种：直接供电方式，BT（吸流变压器）供电方式，AT（自耦变压器）供电方式和CC（同轴电缆）供电方式。

交流电气化铁道对邻近通信线路的干扰主要是由接触网与地回路对通信线的不对称引起的。

如果能实现由对称回路向电力机车供电，就可以大大减轻对通信回路的干扰。

采用BT、AT、CC等供电方式就是为了提高供电回路的对称性，其中CC供电方式效率最高，但投资过大。

目前，电气化铁路对采用BT、AT供电方式。

下面逐一介绍。

一、直接供电方式这是一种最简单的供电方式。

在线路上，机车供电由接触网（1）和轨（2）-地直接构成回路，对通信干扰不加特殊防护措施，如图2-1所示。

电气化铁路最早大都采用这种供电方式。

这种供电方式最简单，投资最省，牵引网阻抗较小，能损也较低，供电距离一般为30—40km。

电气化铁路的单项负荷电流由接触网经钢轨流回牵引变电所。

由于钢轨和大地不是绝缘的，一部分回流由钢轨流入大地，因此对通信线路产生感应影响，这是直接供电方式的缺点。

它一般用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆区段，必要时也将通信线迁到更远处。

图2-1带回流线的直接供电方式是在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，称为负馈线（NF），如图2—2所示。

利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线流回牵引变电所，减少了电气空间，因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰，但其防干扰效果不及BT供电方式。

这种供电方式可在对通信线路防干扰要求不高的区段采用，能进一步降低牵引网阻抗，供电性能要好一些，但造价稍高。

目前我国京广线、石太线均采用此种供电方式。

图2—2二、BT供电方式BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器—回流线装臵的一种供电方式，目前在我国电气化铁路中应用较广。

吸流变压器的变比是1：1.它的一次绕组串接在接触网中（1）中，二次绕组串接在专为牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF）中，故称之为吸流变压器—回流线供电方式，如图2—3所示。

高速接触网与普速接触网的区别国际上高速铁路的建设就是从二十世纪六十年代开始的,至今已有四十余年的历史,它就是一种成熟、可靠、节能、环保的交通方式,我国经过十余年的论证、研究与技术储备,除个别子系统外,已初步具备了修建高速铁路客运专线的能力,建设高速铁路客运专线符合我国国情,与我国经济规模相一致,就是建设节约型社会的需要,就是为国民提供中长距离快速、舒适、便捷交通的必然选择。

根据联合国欧洲经济委员会对高速铁路的规定:客运专线300km/h、客货混线250km/h以上的新建铁路称之为高速铁路,高速铁路的建设,既要保证高的速度目标值,同时又要保证列车运行的舒适性与平稳性。

为实现此速度目标值的牵引运行,电力牵引方式就是必须的;为保证列车的舒适性与平稳性,轮轨关系与弓网关系就是高速铁路研究中两个主要的理论方向,其中弓网关系就就是受电弓与接触网之间的关系。

通过对弓网关系的深入研究,不仅强调了受电弓与接触网的匹配关系,更主要的就是揭示了高速接触网无论从外部环境还就是内在标准都与普速铁路接触网发生了质的变化。

虽然从外观上接触网的结构形式没有大的变化,但就是在结构参数与材料设备选择标准上有了质的区别,并且通过研究纠正了普速接触网理论中的一些认识偏差。

区别1:高速与普速接触网第一个主要区别就是外部环境发生了变化,在普速铁路中,机车的负荷主要就是牵引负载与克服线路阻力,因此牵引特性表现为负荷小与非均匀性。

反观高速铁路的牵引负荷主要就是列车克服高速行驶下空气阻力所需的动力,而牵引负载及线路状况所占的比例较低,因此高速牵引负荷的特点就是负荷大(就是普速牵引负荷3~4倍)并具有持续性。

为保证大负荷持续供电,接触网的载流量要求有大的提高,由此引出了高速接触网与普速接触网在结构参数与材质上的质的区别。

经过四十余年的发展,高速弓网关系的研究已经形成其完善的理论体系与试验测试方法,为高速铁路接触网工程的建设奠定了良好的基础。

高速铁路原创国日、德、法基于不同的悬挂类型(复链型、弹性链型、简单链型),从波动传播速度、弹性不均度µ、反射因数γ、多普勒因数α、增强因数r与离线率等多种理论入手对高速接触网进行研究,形成了不同的判定体系,但就是有一点就是大家的共识,最高运营速度与接触线的波动传播速度的比值ß就是决定高速接触网性能与实现高速受流的关键,ß应小于等于0、7,因此提高接触导线波动传播速度(Vj )就是提高高速接触网性能的基本方向,可以肯定地说,接触网悬挂确定后,ß越小弓网关系越好,离线越少,适应能力越强。

高速接触网和普速接触网的区别国际上高速铁路的建设是从二十世纪六十年代开始的，至今已有四十余年的历史，它是一种成熟、可靠、节能、环保的交通方式，我国经过十余年的论证、研究和技术储备，除个别子系统外，已初步具备了修建高速铁路客运专线的能力，建设高速铁路客运专线符合我国国情，与我国经济规模相一致，是建设节约型社会的需要，是为国民提供中长距离快速、舒适、便捷交通的必然选择。

根据联合国欧洲经济委员会对高速铁路的规定：客运专线300km/h、客货混线250km/h以上的新建铁路称之为高速铁路，高速铁路的建设，既要保证高的速度目标值，同时又要保证列车运行的舒适性和平稳性。

为实现此速度目标值的牵引运行，电力牵引方式是必须的；为保证列车的舒适性和平稳性，轮轨关系和弓网关系是高速铁路研究中两个主要的理论方向，其中弓网关系就是受电弓与接触网之间的关系。

通过对弓网关系的深入研究，不仅强调了受电弓与接触网的匹配关系，更主要的是揭示了高速接触网无论从外部环境还是内在标准都与普速铁路接触网发生了质的变化。

虽然从外观上接触网的结构形式没有大的变化，但是在结构参数和材料设备选择标准上有了质的区别，并且通过研究纠正了普速接触网理论中的一些认识偏差。

区别1：高速与普速接触网第一个主要区别是外部环境发生了变化，在普速铁路中，机车的负荷主要是牵引负载和克服线路阻力，因此牵引特性表现为负荷小和非均匀性。

反观高速铁路的牵引负荷主要是列车克服高速行驶下空气阻力所需的动力，而牵引负载及线路状况所占的比例较低，因此高速牵引负荷的特点是负荷大（是普速牵引负荷3~4倍）并具有持续性。

为保证大负荷持续供电，接触网的载流量要求有大的提高，由此引出了高速接触网与普速接触网在结构参数和材质上的质的区别。

经过四十余年的发展，高速弓网关系的研究已经形成其完善的理论体系和试验测试方法，为高速铁路接触网工程的建设奠定了良好的基础。

高速铁路原创国日、德、法基于不同的悬挂类型（复链型、弹性链型、简单链型），从波动传播速度、弹性不均度µ、反射因数γ、多普勒因数α、增强因数r和离线率等多种理论入手对高速接触网进行研究，形成了不同的判定体系，但是有一点是大家的共识，最高运营速度与接触线的波动传播速度的比值ß是决定高速接触网性能和实现高速受流的关键，ß应小于等于0.7，因此提高接触导线波动传播速度（Vj ）是提高高速接触网性能的基本方向，可以肯定地说，接触网悬挂确定后，ß越小弓网关系越好，离线越少，适应能力越强。

高速接触网和普速接触网的区别国际上高速铁路的建设是从二十世纪六十年代开始的，至今已有四十余年的历史，它是一种成熟、可靠、节能、环保的交通方式，我国经过十余年的论证、研究和技术储备，除个别子系统外，已初步具备了修建高速铁路客运专线的能力，建设高速铁路客运专线符合我国国情，与我国经济规模相一致，是建设节约型社会的需要，是为国民提供中长距离快速、舒适、便捷交通的必然选择。

根据联合国欧洲经济委员会对高速铁路的规定：客运专线300km/h、客货混线250km/h以上的新建铁路称之为高速铁路，高速铁路的建设，既要保证高的速度目标值，同时又要保证列车运行的舒适性和平稳性。

为实现此速度目标值的牵引运行，电力牵引方式是必须的；为保证列车的舒适性和平稳性，轮轨关系和弓网关系是高速铁路研究中两个主要的理论方向，其中弓网关系就是受电弓与接触网之间的关系。

通过对弓网关系的深入研究，不仅强调了受电弓与接触网的匹配关系，更主要的是揭示了高速接触网无论从外部环境还是内在标准都与普速铁路接触网发生了质的变化。

虽然从外观上接触网的结构形式没有大的变化，但是在结构参数和材料设备选择标准上有了质的区别，并且通过研究纠正了普速接触网理论中的一些认识偏差。

区别1：高速与普速接触网第一个主要区别是外部环境发生了变化，在普速铁路中，机车的负荷主要是牵引负载和克服线路阻力，因此牵引特性表现为负荷小和非均匀性。

反观高速铁路的牵引负荷主要是列车克服高速行驶下空气阻力所需的动力，而牵引负载及线路状况所占的比例较低，因此高速牵引负荷的特点是负荷大（是普速牵引负荷3~4倍）并具有持续性。

为保证大负荷持续供电，接触网的载流量要求有大的提高，由此引出了高速接触网与普速接触网在结构参数和材质上的质的区别。

经过四十余年的发展，高速弓网关系的研究已经形成其完善的理论体系和试验测试方法，为高速铁路接触网工程的建设奠定了良好的基础。

高速铁路原创国日、德、法基于不同的悬挂类型（复链型、弹性链型、简单链型），从波动传播速度、弹性不均度µ、反射因数γ、多普勒因数α、增强因数r和离线率等多种理论入手对高速接触网进行研究，形成了不同的判定体系，但是有一点是大家的共识，最高运营速度与接触线的波动传播速度的比值ß是决定高速接触网性能和实现高速受流的关键，ß应小于等于0.7，因此提高接触导线波动传播速度（Vj ）是提高高速接触网性能的基本方向，可以肯定地说，接触网悬挂确定后，ß越小弓网关系越好，离线越少，适应能力越强。

第二节高速铁路接触网一、接触悬挂形式及其主要技术参数自1964年日本开通世界上第一条高速铁路至今,世界发达国家已经致力于高速电气化铁路的 研究和发展.经过30多年的 运行、实验,使高速电气化铁路的 车速不断提高,运营速度 由220 千米／h 提高到270 千米／h,正向300 千米／h 进.法国是目前轮轨系列车时速的 世界记录保持者,它于 2007年 4月4日进行的 实验运行速度 达到574．8 千米／h,在激烈竞争的 市场经济条件下,各种交通工具之间为争夺市场运输份额,不断开发和引进高新技术,而提高铁路车速将给铁路参与市场竞争带来机遇.接触网结构在机车高速运行情况下,发生了 许多重大 变化,需要进行一系列的 改革,采取什么样的 悬挂类型来适应高速铁路,一直是各发达国家研究的 课题.根据国外高速电气化铁路运行经验,高速滑行的 受电弓,其抬升力在空气动力和自身惯性作用下,以列车速度 平方的 比例大 幅度 增加,因而使接触线产生较大 的 抬升量,当驶过等距支柱甚至在跨距中的 等距吊弦时,会周期性激发接触线振动,它会使接触线弯曲应力增加,容易引发疲劳断线事故,同时这种振动可沿导线以一定速度 传播,在遇到吊弦线夹和悬挂点时,会将波反射放大 引起导线振荡,这是引起受电弓离线的 主要原因,离线产生的 电弧会烧伤接触线使磨耗增加,即电磨耗.当导线弯曲刚度 小 而张力大 时,其波动速度 可由下式求出： ρTC =式中 T ——接触线张力(N);ρ——线密度 .为了 减少导线抬升量,可提高其张力,减少接触网弹性不均匀性,同时也提高了 接触线波动传播速度 ,不引起导线共振使受电弓取流状态更好.接触悬挂形式是指接触网的 基本结构形式,它反映了 接触网的 空间结构和几何尺寸.不同的 悬挂形式,在工程造价、受流性能、安全性能上均有差别,另外,对接触网的 设计、施工和运营维护也有不同的 要求.对高速接触网悬挂形式的 要求是：受流性能满足高速铁路的 运营要求、安全可靠、结构简单、维修方便、工程造价低.世界上发展高速铁路的 主要国家如：日本、德国、法国的 高速接触网悬挂形式是在不断改进中发展起来的 ,主要有三种悬挂形式：简单链形悬挂、弹性链形悬挂、复链形悬挂.各国对这三种悬挂形式有不同的 认识和侧重,根据各自的 国情发展自己的 悬挂形式.日本的 高速线路如：东海道新干线、山阳新干线、东北新于线、上越新干线均采用复链形悬挂,近几年来,日本高速铁路又采用了 简单链形悬挂;法国的 巴黎一里昂的 东南线采用弹性链形悬挂,巴黎一勒芒／图尔的 大 西洋线采用接触导线带预留弛度 的 简单链形悬挂;德国在行车速度 低于160千米／h 的 线路采用简单链形悬挂,在160千米／h 及以上的 线路采用弹性链形悬挂.下面分别介绍简单链形悬挂、弹性链形悬挂和复链形悬挂三种形式的 结构和技术性能.1、简单链形悬挂以法国为代表的 高速铁路采用此种类型,在 1990年开通的 速度 为300 千米／h 的 大 西洋新干线上采用,而且认为该悬挂类型完全可以满足 330—350 千米／h,简单链形悬挂维修简单造价低,有多年成熟的 运行经验.结构形式如图2-1所示.图2-1 带预留驰度的简单链形悬挂性能特点：结构简单、安全可靠、安装调整维修方便,适应于高速受流.定位点处弹性小,跨中弹性大,造成受电弓在跨中抬升量大,跨中采用预留弛度,受电弓在跨中的抬升量可降低;定位点处易形成相对硬点,磨耗大.如果选择结构形式合理、性能优良的定位器,则可消除这方面的不足.2、弹性链形悬挂德国开发的高速接触网普遍采用,并作为德国联邦铁路标准,其主要出发点是降低接触网弹性不均匀度 ,在80年代末修建的曼海姆到斯图加特高速铁路(250 千米／h)上采用,并计划在柏林至汉诺威、法兰克福至科隆间(300～400 千米／h)仍采用.弹性链形悬挂比简单链形悬挂弹性好,但造价较高.弹性链形悬挂的结构形式图如图2-2所示.在结构上,相对于简单链形悬挂在定位点处装设弹性吊索,主要有两种形式：“π”形和“Y”形.弹性吊索的材质一般与承力索相同,其线胀系数与承力索相匹配.性能特点：结构比较简单,改善了定位点处的弹性,使得定位点处的弹性与跨中的弹性趋于一致,图2-2 弹性链形悬挂整个接触网的弹性均匀,受流性能好.其缺点是弹性吊索调整维修比较复杂,定位点处导线抬升量大,对定位器的安装坡度要求也较严格.3、复链形悬挂在 1964年 10月建成的日本东海道新干线上采用,时速为210 千米／h,它是用带弹簧的吊弦合成复链形悬挂.日本研究部门认为它适用于多弓受流情况,在今后300 千米／h高速线路上仍采用.复链形悬挂运行性能好,但造价高、设计复杂,施工和维修难度大 ,复链形悬挂结构形式如图2-3所示.图2-3 复链形悬挂在结构上,承力索和接触导线之间加了一根辅助承力索.性能特点：接触网的张力大,弹性均匀,安装调整复杂、抗风能力强.表2-2-1 三种悬挂类型的定性比较我国高速铁路尚在试运行阶段,已提速的几条干线仍采用原来的接触悬挂类型,目前正在建设的广深高速铁路,采用全补偿简单链形悬挂,根据国外经验和我国铁路路轨现状,通过科技人员论证,普遍认为采用全补偿简单链形悬挂较为合适,特别是在车速不高的情况下,有利于投资少见效快,完全能够适应200 ㎞／h车速的要求.二、高速接触网的主要技术参数1．导线高度：指接触导线距钢轨面的高度.它的确定受多方面的因素制约,如：车辆限界、绝缘距离、车辆和线路振动、施工误差等.一般地,高速铁路接触导线的高度比常规电气化铁路的接触导线低,这主要因为：①高速铁路一般无超级超限列车通过,车辆限界为4 800nl米;②为了减少列车空气阻力及空气动态力对受电弓的影响,受电弓的底座沉于机车车顶顶面,受电弓的工作高度较小.所以,高速铁路接触导线的高度一般在5 300米米左右.2．结构高度：指定位点处承力索距接触导线的距离.它由所确定的最短吊弦长度决定的,吊弦长时,当承力索和导线材质不同时,因温度变化引起的吊弦斜度小,使锚段内的张力差小,有利于改善弓网受流特性;长吊弦的另一个优点是高速行车引起的导线振动时,吊弦弯度小,可以减少疲劳,延长使用寿命.表2-2-2为三种高速悬挂的结构高度.表2-2-2 三种高速接触网悬挂的结构高度法国TGV-A 德国Re330 日本HC 结构高度 1.4米 1.8米 1.5米我国接触网的结构高度为1.1~1.6米.3．跨距及拉出值：取决于线路曲线半径、最大风速和经济因素等.考虑安全因素及对受电弓滑板的磨耗,我国高速铁路一般在保证跨中导线及定位点在最大风速下均不超过距受电弓中心300米米的条件下,确定跨距长度和拉出值的大小 .4．锚段长度：它的确定主要考虑接触导线和承力索的张力增量不宜超过10％,且张力补偿器工作在有效工作范围内.高速铁路接触网的锚段长度与常规电气化铁路基本一样.5．绝缘距离：参照电气化铁路接触网的绝缘配合标准.6．吊弦分布和间距：吊弦间距指一跨内两相邻吊弦之间的距离,吊弦间距对接触网的受流性能有一定的影响,改变吊弦的间距可以调整接触网的弹性均匀度 ,但是,如果吊弦过密,将影响接触导线的波动速度 ,而对弹性改善效果不大 ,所以,确定吊弦间距时,既要考虑改善接触网的弹性,又要考虑经济因素.吊弦分布有等距分布、对数分布、正弦分布等几种形式,为了设计、施工和维护的方便,吊弦分布一般采用最简单的等距分布.7．接触导线预留弛度：指在接触导线安装时,使接触导线在跨内保持一定的弛度 ,以减少受电弓在跨中对接触导线的抬升量,改善弓网的振动.对高速接触网,简单链形悬挂设预留弛度 ,弹性链形悬挂一般不设预留弛度 .8．锚段关节：锚段关节是接触网的张力的机械转换关节,是接触网的薄弱环节,其设计和安装质量对受流影响较大 ,高速接触网一般采用两种形式的锚段关节：①非绝缘锚段关节采用三跨锚段关节;②绝缘锚段关节采用五跨锚段关节.安装处理上,尽量缩短接触导线工作支和非工作支同时接触受电弓滑板的长度 ,提高非工作支的坡度 .9．接触导线的张力：提高接触导线的张力,可以增大波形传播速度 ,改善受流性能,同时增加了接触网的稳定性.导线张力的确定受导线的拉断力,接触网的安全系数等因素影响.10．承力索的张力：受接触网的稳定性、载流容量、结构高度、支柱容量等因素影响,提高承力索的张力可以增加接触网的稳定性,但对弓网受流性能影响不大 .减少承力索的张力,有利于减少反射系数,承力索的张力受接触网的结构高度的限制,也就是在一定的结构高度上,要保持跨内最短吊弦的长度 .三、接触网的主要设备和零部件1、接触网的线材(1)．接触导线接触导线是接触网中直接与机车受电弓作摩擦运动传递电能的线材,它对接触网——受电弓系统的受流性能的好坏产生至关重要的作用,受流系统的许多性能指标直接由接触导线决定,如：波动传播速度、接触导线的抬升量、接触导线的磨耗、安全系数.表2-2-3给出了国外高速接触导线的比较.高速铁路对接触导线的基本要求如下：○1机械强度高;○2)单位质量尽量小 ;○3导电性能好;○4良好的耐磨及耐腐蚀性能及高温软化特性,使用寿命长;○5摩擦性能与受电弓滑板相匹配.表2-2-3 国外高速接触导线的比较随着运行速度的提高,为了提高抗拉强度,增大波动传播速度、耐磨性,国外有关国家对高速铁路的接触导线都趋向于研制铜合金导线或复合导线.铜合金导线是在铜中加人其他金属元素,如镁、银,采用合金方法制成的.复合导线是用铜与另一种机械强度高的金属制成的.(2)．承力索承力索是接触网承载接触导线,并传输电流的线材.承力索的选用应符合下列条件：承力索的线胀系数与接触导线相匹配;机械强度高;耐疲劳、耐腐蚀性能好,耐温特性好;导电率高.国外高速铁路使用的承力索性能如表2-2-4所示.表2-2-4 国外高速铁路使用的承力索性能表我国电气化铁路接触网的承力索一般采用95米米2和70米米2的铜合金绞线,增加承力索的张力可以增强接触网的稳定性.(3)．弹性吊索对弹性链形悬挂,弹性吊索一般选用截面积为35米n2的青铜绞线,张力为2．8～3．5 kN.2、高速铁路接触网的支持装置(1)．支柱：由于高速铁路接触网的承力索和接触导线的张力增大,使作为接触网支撑的支柱受到较大的负荷,另外,还要考虑到接触网的稳定性问题.高速铁路接触网支柱的选择,区间一般采用环形等径预应力混凝土支柱;桥上支柱采用热浸镀锌钢柱;软横跨硬横跨支柱;跨度小时用环形等径预应力混凝土支柱,跨度大时选用热浸镀锌钢柱.(2)．硬横跨：是用于站场或两股以上线路的接触网支持钢结构,一般用型钢焊接成梁式结构横跨于线路上空,用于支持接触悬挂.这种刚性硬横跨的特点是,各股道上的接触网在机械上和电气上相互独立.接触悬挂在硬横跨上采用吊柱旋转腕臂的支持结构,其结构特性与区间中间柱基本相同,组合定位装置与区间的接触悬挂完全相同.硬横跨的优点是,机械上独立,结构稳定,抗风能力强,寿命长,在受流性能上与区间接触悬挂相同.法国、英国、日本等国家的高速铁路接触网几乎全部采用硬横跨.我国的高速铁路的接触网也趋向使用刚性硬横跨.(3)．腕臂支持结构：为了提高接触网的稳定性和安全性,高速铁路接触网采用刚性腕臂支持结构,由水平腕臂和斜腕臂组成的稳定三角形结构,提高了腕臂结构的整体稳定性和抗风能力.(4)．组合定位装置：组合定位装置包括：定位器、定位管、支持器,定位防风拉线和定位管防风支撑,这部分零部件对接触导线起定位和支持作用,影响弓网受流性能.在机械结构上它必须满足接触导线温度偏移,保证高速受电弓安全通过及接触导线抬高等要求.对定位器的要求：○1构造简单,安装方便,不形成接触悬挂硬点;○2材质上一般采用铝合金材料,重量轻,耐腐蚀;○3具有较高的强度;○4环路电阻小,不形成电损坏.3、高速接触网的终端锚固类零部件终端锚固类零部件包括：承力索终端锚固线夹、接触导线终端锚固线夹、张力补偿器、坠砣等.(1)张力补偿装置张力补偿装置是调整承力索、接触导线张力,使它们保持恒定的自动装置,是接触网的关键部件.高速铁路接触网一般有两种方式的自动张力补偿装置：①滑轮组自动补偿装置;②棘轮补偿装置.对张力补偿装置的要求是,传动效率高,达到97％以上;安全可靠;耐腐蚀性能好,少维修,寿命长,有断线制动装置.坠砣采用铁坠砣.(2)承力索终端锚固线夹和接触导线终端锚固线夹这两种零件是接触网的主要受力部件,是保障接触网安全的关键零件.在结构上,有锥套式螺纹胀紧结构和楔形胀紧式结构两种.在材质上,整体铝青铜,紧固件采用不锈钢.其工作张力,应满足20～27 kN.4、高速接触网的电连接类零件电连接是保证接触网各导线之间及各股道之间电流畅通的部件.对它的要求是：电连接线夹与接触导线或承力索间的接触电阻小 ,整体电连接导电性能好.在结构上,连接可靠,重量轻,耐腐蚀.在材质上,用纯铜和铝青铜.5、吊弦及吊弦线夹它是接触网的悬吊类零件,在接触网中调节接触导线弛度,又可分流,属于面广量大的零件.正确选用悬吊类零件将有效地保证接触网的受流性能,又能减少其维修工作量.在高速接触网中,一般先经过现场测量,再计算出每跨中每根吊弦的长度.在工厂将吊弦线夹和吊弦制成一体后,到现场直接安装.对吊弦及吊弦线夹的要求为：重量轻,体积小,耐腐蚀,安全可靠.材质上,吊弦采用青铜绞线;吊弦线夹采用铝青铜.6、高速接触网的线岔线岔是两股道接触网交叉处的装置,是接触网上的重要设备,在常速下,一般采用有交叉线岔,运行经验表明它完全能满足要求,但也存在着问题,交叉线岔硬点不易消除,机车无论从正线进入侧线,还是从侧线进入正线,在始触点处受电弓都要接触两条接触线,接触瞬间由于受电弓抬升力的作用,将要接触的导线总是比正在滑行的导线低,如图2-4所示.造成低侧导线,会沿受电弓滑板圆弧导角向上移动到接触板上,这就难免发生钻弓和打弓事故,也给现场施工和维修带来困难.尤其是高速铁路,这种滑动接触对接触线和受电弓危害极大 ,它直接影响着高速受电弓的运行安全,是高速接触网设计和安装中需要特别解决好的环节.高速接触网的线岔应满足下列要求：(1)满足正线高速行车,避免钻弓、打弓.(2)正线进渡线或渡线进正线时,保证受电弓平稳过渡. 图2-4 始触点处导线示意图(3)保证正线高速行车的受流质量,做到离线率低、硬点小 ,导线抬高量满足要求.(4)安装简单,维修调整方便.高速接触网线岔一般有交叉式和无交叉式两种形式,根据两种线岔的工作原理,我国的高速接触网适合采用无交叉式线岔.无交叉线岔平面布置如图2-5所示.由于道岔处钢轨没有超高,所以各自线路中心线与驶入该线的受电弓中心轨迹相重合.从图上看出,接触网道岔柱位于导曲线两内轨轨距666 ㎜处,正线接触线拉出值为333㎜,波线拉出值为距正线线路中心999㎜,渡线导线过岔后抬高下锚,在无交叉线岔区两导线均有坡度 ,渡线向下锚方向抬高3‰,正线坡度与渡线坡度相反为1‰ (沿波线下锚方向降低).图2-5 无交叉线叉平面布置图无交叉线岔应达到以下两点要求：(1)机车受电弓沿正线高速行驶通过线岔时,不与渡线接触线接触,因而不受渡线接触悬挂的影响.(2)机车从正线驶入渡线时(或从渡线驶入正线),要使受电弓平稳过渡,不出现钻弓和打弓现象,且接触良好.无交叉线岔工作原理和技术要求当机车沿正线通过时,考虑受电弓最外端尺寸的半宽为673 ㎜,摆动200㎜,升高后的加宽为100㎜,所以机车受电弓靠渡线侧最外端距正线线路中心为：673十200十100＝973㎜而渡线导线距正线线路中心为999㎜,因此受电弓从正线导线上滑过时,不会触及渡线导线与波线接触网无关.当机车由正线驶入渡线时,经过计算和运行实践证明,在线间距126～526㎜之间受电弓与渡线接触线接触此段为始触区,在接触瞬间,因正线导线坡度与渡线坡度相反(即正线导线低,波线导线高),所以受电弓是逐渐的由低侧导线过渡到高侧导线,随着渡线导线坡度的降低使受电弓慢慢脱离正线,形成自然顺滑的平稳过渡.当机车从渡线驶入正线时,在线间距806～1306㎜之间时接触正线导线,而此时波线导线是逐渐升高,受电弓在上述适当位置处与正线导线自然接触,随着正线导线坡度影响,受电弓慢慢脱离渡线而进入正线.由于线岔区两导线有相反坡度的原因,使受电弓避免了在始触点处出现钻弓和打弓的危险,因此无交叉线岔工作状态明显优于交叉线岔.对无交叉线岔的技术要求是：(1)正线拉出值为333㎜,允许误差为±20 ㎜,渡线导线距正线线路中心为999㎜,误差为±20 ㎜.(2)在线间距 126～526 ㎜间,为正线进入渡线时的始触区.线间距 526～806㎜,是正线与渡线导线等高区.在 806～1306㎜为渡线进入正线始触区,如图 2—16—4所示.(3)在等高区内,铁路旁设立道岔柱,可安装定位装置及吊弦等设备,始触区内不允许安装任何悬挂和定位装置.(4)在线间距 126～526㎜间,渡线比正线高 H1,在线间距为 806～1306㎜间,渡线比正线低H2,H1、H2与道岔型号和机车通过速度有关,需另行确定.(5)为了限制道岔定位点处导线的抬高,在定位装置上增加了弹性支撑和限位装置,使定位器的抬升量为100㎜以内.7、高速接触网的分相装置我国既有120千米／h以下的电气化铁道的接触网分相装置均采用分相绝缘器来实现相间隔离.当列车速度超过160千米／h时,这种形式的分相绝缘器存在明显的硬点,对受电弓的滑板撞击很大 ,容易造成弓网事故.高速铁路接触网的分相装置一般采用绝缘锚段关节带中性段方式(锚段关节的跨数应根据中性段的设置长度来确定)来满足高速接触网一受电弓系统的性能要求.机车通过分相锚段关节的方式一般有三种：(1)地面开关切换方式,当机车受电弓在分相的中性段之前和刚进人中性段时,由一相供电,然后在中性段断电0.25～0.35 s后切换到另一相.其优点是列车无操作,停电时间短暂,冲击及失速小 ,但设备复杂,切换过程容易产生很高的过电压.其原理示意图如图2-6所示. 图2-6 地面开关自动过分相示意图(2)机车切换方式：当机车通过分相中性段时,机车接收地面上的信号,控制机车主断路器断开,断电不降弓通过中性段,机车通过中性区后,机车又接收到地面信号,控制机车主断路器合闸受电,完成了机车过分相的全过程.其原理示意图如图2-7所示.这种方式结构简单,地面设备非常简单,投资小 .(3)柱上自动切换方式图2-8 柱上自动切换过分相示意图图2-8为柱上自动切换过分相示意图.图上采用6个分断绝缘器(FD),将接触网分隔成五段,每两个为一组.当机车到达a之前,分断绝缘器a—c中间部分,通过电磁线圈3与a端处于同电位,机车从a点进入b点后,受电弓通过电磁线圈3取流,从而使A开关闭合,c—d区段带电,机车从c进入c—d端后,受电弓通过真空开关A取流,电磁线圈电流为零,使真空开关A断开,机车失电进入滑行阶段.当机车从g点进入分段g—h区段时,受电弓通过电磁线圈4取流,开关B闭合,f—g区段有电(对机车运行无意义).机车驶离i点后,电磁线圈4电流为零,开关B 打开完成一次自动过分相过程.中间一段机车要靠滑行通过,由于d—f间距较小 ,因此当机车时速为200 千米时,机车失压时间仅为0．15 s允许司机无操作满负荷通过分相装置.。

石家庄铁路职业技术学院教师教案序号：04-5第二章接触网设备及结构第一节支柱支柱是接触网中最基本、应用最广泛的支撑设备，用来承受接触悬挂与支持设备的负荷。

－、支柱按材质分类接触网支柱，按其使用材质分为预应力钢筋混凝土支柱和钢支柱两大类。

1．预应力钢筋混凝土支柱预应力钢筋混凝土支柱不同于普通的钢筋混凝土支柱，它采用高强度的钢筋，在制造时预先使钢筋产生拉力。

①特点：它比普通钢筋混凝土支柱在同等容量情况下节省钢材、强度大、支柱轻等优点。

混凝土支柱本身是一个整体结构，在施工安设时不需要另浇制基础，加快了施工进度。

钢筋混凝土支柱使用寿命长，使用中几乎无需进行维修。

钢筋混凝土支柱的缺点是比较笨重，且经不起碰撞。

②钢筋混凝土支柱分类：从外观形态上可分为矩形横腹杆式、矩形斜腹杆式及等径圆形杆三种。

横腹杆式支往便于攀登，利于维修和检查。

斜腹杆式支柱强度高、支柱承受力矩大、使用寿命长。

矩形支柱在安装时均受方向性的限制。

等径圆杆加工制造较容易，安装时不受方向性的限制，且受力均匀，但等径圆杆不利于登杆检查和维修。

我国目前大多采用横腹杆式支柱，在个别线路中使用了等径圆形杆和斜腹杆式钢筋混凝土支柱。

③ 钢筋混凝士支柱按使用场合分成普通支柱和软横跨支柱。

④ 预应力钢筋混凝土支柱以字母H 表示，例如H=6.27.88.1 式中： H —— 混凝土支柱1．8一支柱所承受的力矩（ 10kN ·m ）；8．7一支枝露出地面上的高度（m ），2．6——支柱埋人地下的深度（m ）。

2、钢柱① 特点：以角钢焊成架结构，具有支柱较轻、强度高、抗碰撞、安装运输方便等优点，钢柱的缺点是维修工作量大，运营中需定期进行除锈和涂漆的保养工作。

② 钢柱的型号规格及外形结构也不同。

例如，普通钢柱用G 表示G 表示钢柱，分子5表示支柱垂直于线路方向所承受的力矩，分母9．5表示钢柱本身的高度。

为节约钢材，一般只在大站站场及桥上不便使用钢筋混凝土支往的地方采用。

论析高速铁路接触网关键施工技术1 概述随着我国经济的快速发展，人们生活水平得到了较大的提升，对于交通出行有了更高的要求，高铁也成为了很多人的首选。

随着科技的快速发展，高速铁路运行速度越来越快，实验速度达到了400km/h以上。

如此快的速度若是由于某些原因出现问题就会带来不可估量的后果，所以要通过较高的科技力量作为高速铁路建设的支撑。

接触网施工就是其中一种高科技技术，对于施工工艺以及施工技术要求非常高，传统的铁路接触网施工方式已经不能满足现代化高速铁路建设的要求，这就需要相关工作人员总结已有经验以及技术优势，不断进行全新技术的提升，从而建设出高科技的现代化铁路。

2 高速铁路接触网关键施工技术2.1 接触线平直度的施工技术高速铁路的接触线一定要保证较好的不间断性以及平稳性，否则若是接触线发生弯曲以及扭面等硬点情况，就会产生离线拉弧的现象，从而造成导线烧坏，进而造成列车不能正常运行，所以在接触网施工过程中一定要确保接触线的平直度来保证列车正常运行。

接触线施工过程中，为了确保接触线平直度符合标准要求，接触线要采用恒张力架设车进行架设，因为此种方式可以保证接触线架设过程中棘轮起落锚补偿绳的位置以及受力情况，并且能够使接触线和终端锚固线夹接触良好。

接触线架设过程中要保持控制架设张力在5～8kN范围内，要通过电脑来控制接触线的恒张力，控制其偏差在8%以内，同时采用S钩以及放线滑轮将接触线固定在承力索上。

2.2 棘轮安装以及调整施工技术棘轮补偿装置是高速铁路客运专线施工中必不可少的装置之一。

在高速铁路建设过程中，承导张力以及坠砣所具有的重力对于吊弦的长度来说是非常重要的，要按照所测量的数据、承导线设计张力以及其他方面的载荷进行吊弦长度的计算，所以承导张力直接关系到吊弦长度的计算。

在高速铁路建设过程中会有多方面原因影响到张力差，例如棘轮补偿装置偏斜卡滞、坠砣随温度变化自由移动受到限制等，所以在棘轮安装过程中一定要保证补偿绳在棘轮小轮缠绕过程中的平顺度，不能相互铰接，以此来保证坠砣可以随着温度的变化进行自由移动。

第二节高速铁路接触网一、接触悬挂形式及其主要技术参数自1964年日本开通世界上第一条高速铁路至今，世界发达国家已经致力于高速电气化铁路的研究和发展。

经过30多年的运行、实验，使高速电气化铁路的车速不断提高，运营速度由220 km ／h 提高到270 km ／h ，正向300 km ／h 进。

法国是目前轮轨系列车时速的世界记录保持者，它于 2007年 4月4日进行的实验运行速度达到574．8 km ／h ，在激烈竞争的市场经济条件下，各种交通工具之间为争夺市场运输份额，不断开发和引进高新技术，而提高铁路车速将给铁路参与市场竞争带来机遇。

接触网结构在机车高速运行情况下，发生了许多重大变化，需要进行一系列的改革，采取什么样的悬挂类型来适应高速铁路，一直是各发达国家研究的课题。

根据国外高速电气化铁路运行经验，高速滑行的受电弓，其抬升力在空气动力和自身惯性作用下，以列车速度平方的比例大幅度增加，因而使接触线产生较大的抬升量，当驶过等距支柱甚至在跨距中的等距吊弦时，会周期性激发接触线振动，它会使接触线弯曲应力增加，容易引发疲劳断线事故，同时这种振动可沿导线以一定速度传播，在遇到吊弦线夹和悬挂点时，会将波反射放大引起导线振荡，这是引起受电弓离线的主要原因，离线产生的电弧会烧伤接触线使磨耗增加，即电磨耗。

当导线弯曲刚度小而张力大时，其波动速度可由下式求出： ρT C =式中 T ——接触线张力（N ）；ρ——线密度。

为了减少导线抬升量，可提高其张力，减少接触网弹性不均匀性，同时也提高了接触线波动传播速度，不引起导线共振使受电弓取流状态更好。

接触悬挂形式是指接触网的基本结构形式，它反映了接触网的空间结构和几何尺寸。

不同的悬挂形式，在工程造价、受流性能、安全性能上均有差别，另外，对接触网的设计、施工和运营维护也有不同的要求。

对高速接触网悬挂形式的要求是：受流性能满足高速铁路的运营要求、安全可靠、结构简单、维修方便、工程造价低。

第2讲高速接触网与常速接触网的比较2.1 我国高速铁路的理论体系根据线路的设计速度，接触网可分为常速接触网、快速接触网、准高速接触网和高速接触网，它们对应的速度分别为：120km/h以下，120~160km/h，160~200km/h，200km/h以上。

表3.4-1 高速接触网与常速接触网的比较高速接触网与常速接触网比较，其在电气强度、机械强度、结构稳定性、悬挂弹性及均匀性、悬挂抬升量、导线高度及其变化率、弓网振动特性等方面的技术要求均不相同。

常速接触网一般侧重于机械参数和电气参数的静态特性，高速接触网除了侧重机械参数和电气参数的静态特性外，更关心接触网的动态特性和弓网动态匹配关系，表3.4-1对二者间的差异作了部分粗略的比较。

（1）悬挂类型为了保证接触线和承力索张力稳定，消除大气温度变化对线索张力的影响，高速接触网均采用全补偿链形悬挂。

国外经验表明：简单链形悬挂、弹性链形悬挂、复链形悬挂均可用于高速接触网，只是对悬挂线索的材质、补偿张力、载流量、安全系数的要求比常速接触网高。

日本新干线最初采用全补偿复链型悬挂，后改为重型（5.5t ）全补偿复链型悬挂，其组成为：Cu170mm 2接触线、补偿张力由15kN 提高为20kN ；St180mm 2镀锌钢绞线承力索、补偿张力为24.5kN ；PH150mm 2硬铜绞线辅助承力索、补偿张力为12kN 。

法国TGV 东南线采用全补偿弹性链形悬挂，接触网总张力为28kN ，预留弛度1000/l ，定位点处安装弹性吊弦。

在运营中发现该结构在定位点处弹性过大，定位器的抬升量较大，常发生打弓事故。

因此、后建的TGV 大西洋线取消了弹性吊弦，采用简单链形悬挂，由TGV 电动车组牵引创造了h km /3.515的最高度试验记录。

TGV 大西洋线的接触线张力为33kN ，运行速度h km /300。

与法国电气化铁路相反，德国接触网除了早期的Re75、Re100采用简单链形悬挂外，以后发展起来的Re200系列和Re300系列均采用全补偿弹性链形悬挂，并将其定为德国接触网的标准形式。

第一章 高速铁路接触网的基本知识 1 第一章 高速铁路接触网的基本知识第一节高速铁路接触网的特点及要求【教学目标】（1）了解高速接触网与普速接触网的异同；（2）掌握高速铁路对接触网的要求；（3）培养学生对高速铁路接触网的认知能力。

【相关知识】一、我国高速铁路的发展高速铁路简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、电气化），使最高营运速度达到每小时不小于200千米，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速度达到每小时至少250千米的铁路系统。

我国高铁铁路发展大致可以分为两个阶段：第一阶段（1997—2007年），期间全国铁路六次大提速，技术上对引进的德、日、法高速动车组进行了消化吸收；第二阶段（2008年至今），形成了具有自主知识产权和世界先进水平的高速铁路技术体系。

2008年8月1日，我国第一条具有自主知识产权、国际一流水平的高速铁路京津城际铁路正式通车运营。

随后，武广、郑西、沪宁、沪杭、京沪等高速铁路先后建成通车。

截至2017年年底，中国高速铁路总里程已超过2.5万千米，位居世界之首，“四纵四横”高铁主骨架基本建成。

到2020年，我国高铁营业里程将达到3万千米，覆盖80%以上大城市。

虽然我国高速铁路建设起步较晚，但在向世界上高速铁路技术发达国家学习的基础上，通过引进消化、吸收和再创造，目前在设计、装备制造、施工安装、联调联试、运营管理等技术方面，形成了拥有自主创新和自主知识产权的中国高速铁路技术系统，成为技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。

二、高速接触网与普速接触网的比较高速接触网在悬挂方式、线索材质、线索张力、电气强度、机械强度、结构稳定性、悬挂弹性及均匀性、悬挂抬升量、导线高度及其变化率、弓网振动特性等方面的技术要求均比普速接触网的技术要求高。

（在接触网的设计、施工、运营工作中，普速接触网一般比较侧重于弓网关系中的几何关系，如拉出值、导高、定位器坡度、绝缘间隙、限界等。