电气化铁路接触网简介

电气化铁路接触网简介

接触网的组成

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。

接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。

支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备。

定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。

支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础是对钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性。预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体，下端直接埋入地下。 接触网的电压等级

接触网的电压等级：工频单相交流制：25KV

接触悬挂的类型

接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。

简单接触悬挂（以下简称简单悬挂）系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。国内外对简单悬挂做了不少研究和改进。我国现采用的带补偿装置的弹性简单悬挂系在接触线下锚处装设了张力补偿装置，以调节张力和弛度的变化。在悬挂点上加装8～16m长的弹性吊索，通过弹性吊索悬挂接触线，这就减少了悬挂点处产生的硬点，改善了取流条件。另外跨距适当缩小，增大接触线的张力去改善弛度对取流的影响。

链形悬挂的接触线是通过吊弦悬挂在承力索上。承力索悬挂于支柱的支持装置上，使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，利用调整吊弦长度，使接触线在整个跨距内对轨面的距离保持一致。链形悬挂减小了接触线在跨距中间的弛度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。

链形悬挂比简单悬挂得到了较好的性能，但也带来了结构复杂、造价高、施工和维修任务量大等许多问题。

链形悬挂分类方法较多，按悬挂链数的多少可分为单链形，双链形和多链形（又称三链形）。目前我国采用单链形悬挂。

链形悬挂根据线索的锚定方式（即线索两端下锚的方式），可分为下列几种方式未补偿链形悬挂、半补偿链形悬挂、全补偿链形悬挂。

接触网供电方式

接触网供电方式有单边、双边供电和越区供电。

单边和双边供电为正常的供电方式。 单边供电：供电臂只从一端的变电所取得电流的供电方式。

双边供电：供电臂从两端相邻的变电所取得电流的供电方式。

越区供电是一种非正常供电方式（也称事故供电方式）。

越区供电是当某一牵引变电所因故障不能正常供电时，故障变电所担负的供电臂，经开关设备成分区亭同相邻的供电臂接通，由相邻牵引变电所进行临时供电。

复线区段的供电情况与上述类同，但牵引变电所馈出线有四条，分别向两侧上、下行接触网供电。牵引变电所同一侧上、下行实现并联供电，提高供电臂末端电压。越区供电时，通过分区亭内的开关设备去实现。

接触网的特点及要求

接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。

由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的，对接触网提出以下要求：

1、在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上

具有稳定性和足够的弹性。

2、接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量廷长设备的使

用年限。

3、要求接触网对地绝缘好，安全可靠。

4、设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。在事故情况下，便于抢修和迅速恢

复送电。

5、尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。

总的来说，要求接触网无论在任何条件下，都能保证良好地供给电力机车电能，保证电力机车在线路上安全，高速运行，并在符合上述要求的情况下，尽可能地节省投资、结构合理、维修简便、便于新技术的应用。支柱及基础

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。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。

预应力钢筋混凝土支柱，简称为钢筋混凝土支柱采用高强度的钢筋，在制造时预先使钢筋产生拉力，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。钢筋混凝土支柱本身是一个整体结构，不需另制基础

钢柱以角钢焊成架结构，具有支柱较轻、强度高、抗碰撞、安装运输方便等优点。根据安装使用地点不同，钢柱的型号规格及外形结构也不同。

支柱按其在接触网中的作用可分为中间支柱、转换支柱、中心支柱、锚柱、定位支柱道岔支

柱、软横跨支柱、硬横跨支柱及桥梁支柱等几种。

接触网支柱的侧面限界

接触网支柱的侧面限界是指支柱靠线路一侧至线路中心线的距离。它是为了确保行车的安全。

支柱侧面限界任何时候不得小于2440mm；机车走行线可降为2000mm；曲线区段适当加宽；直线中间支柱一般取为2500mm；软横跨支柱一般取为3000mm；软横跨支柱位于站台时，为便于旅客行走，一般取为3000mm。

接触网支柱及定位装置

支柱装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备

定位装置包括定位管和定位器。其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱，定位器有直管定位器、弯管定位器。提速后采用带减振阻尼装置的多功能定位器，改善了受电弓的取流特性。

接触网承力索

接触网承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。承力索还可承载一定电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。

承力索根据材质可分为铜承力索、钢承力索、铝包钢承力索。

钢承力索需采取防腐措施。

接触网吊弦

在链形悬挂中，接触线通过吊弦悬挂在承力索上。按其使用位置是在跨距中、软横跨上或隧道内有不同的吊弦类型，吊弦是链形悬挂中的重要组成部件之一。

在链形悬挂中安设吊弦，使每个跨距中在不增加支柱的情况下，增加了对接触线的悬挂点，这样使接触线的弛度和弹性均得到改善，提高了接触线工作质量。另外，通过调节吊弦的长度来调整，保证接触线对轨面的高度，使其符合技术要求。 普通环节吊弦以直径4mm（一般称为8号铁线）的镀锌铁线制成。 提速后采用不锈钢直吊弦，不锈钢直吊弦是一个整体吊弦，减小了检修工作量，提高了接触悬挂的工作特性。

接触网导线

接触网导线也称为电车线，是接触网中重要的组成部分之一。电力机车运行中其受电弓滑板直接与接触摩擦，并从接触线上获得电能。性能、接触线截面积的选择应满足牵引供电计算的要求。 接触线一般制成两侧带沟槽的圆柱状，其沟槽为便于安装线夹并按技术要求悬吊固定接触线位置而又不影响受电弓滑板的滑行取流。接触线下面与受电弓滑板接触的部分呈圆狐状，称为接触线的工作面。

我国采用的铜接触线多为TCG-110和TCG-85两种型号，其字母T表示铜材，C表示电车线，

G表示带沟槽形式，后面的数字表示该型铜接触线的截面积。近年来我国也引进使用日本的铜接触线。

我国研制和使用了钢铝接触线。钢铝接触线以铝和钢两种金属压接制成。以铝面作为导电部分，与受电弓滑板接触磨擦的是钢面，既保证了导电性能又提高了工作面的耐磨性，我国采用的钢铝接触线有GLCA100/215和GLCB80/173两种型号。字母GLC表示钢铝电车线，A、B表示线型，后面分式中，分母表示该型钢铝接触线的截面积，分子表示该型钢铝接触线的载流量当量于铜接触线的截面积。

接触网导线高度

接触网导线高度是指悬挂定位点处接触线距轨面的垂直高度，设计规范规定如下： 最高高度：不大于6500mm。

最低高度：（1）区间、站场：①一般中间站和区间不小于5700mm。②编组站、区段站及配有调车组的大型中间站，一般情况不小于6200mm。确有困难时可不小于5700mm。（2）隧道内（包括按规定降低高度的隧道口外及跨线建筑物范围内）：①正常情况（带电通过5300mm超限货物）不小于5700mm。②困难情况（带电通过5300mm超限货物）不小于5650mm。③特殊情况不小于5250mm。接触线高度的允许施工偏差为±30mm。

接触线的磨耗

在接触网运营中，为了保证接触线在一定张力的情况下不断线，要求每年至少要进行一次接触线磨耗测量，当接触网接触线磨耗到一定程度时应当补强或更换。若发现全锚段接触线平均磨耗超过该型接触线截面积的25%时，应当全部更换。平均磨耗没达到25%，局部磨耗超过30%时可局部补强，当局部磨耗达到40%时应切换。

测量磨耗重点放在定位点、电联接、导线接头、中心锚结、电分相、电分段接头处，测量磨耗要利用游标卡尺，测量接触线的残存高度，然后对照该型号接能线磨耗换算表，即可查出该处接触线磨耗面积（磨掉的截面积）。接触线之字值和拉出值

定位器将接触线固定在正确的位置上就叫定位，定位器定位线夹与接触线固定处叫定位点。定位点至受电弓中心运行轨迹的水平距离，在直线区段叫之字值，在曲线区段叫拉出值，之字值和拉出值的作用是使受电弓滑板工作均匀，并防止发生脱弓和刮弓事故。

在直线区段受电弓中心与线路中心重和，接触线之字值沿线路中心对称不止，其标准为±300mm。提速后为200～250mm之间；拉出值350～450mm之间。

在曲线区段，拉出值和曲线半径大小有关。

接触网用绝缘子

绝缘子用以悬挂并对接地体保持电气绝缘。

接触网上所用的绝缘子一般为瓷质的，即在瓷土中加入石英和长石烧制而成表面涂有一层光滑的釉质。

接触网上使用的绝缘子按结构分成悬式和棒式绝缘子两类：按绝缘子表面长度（即泄漏距离）又可分成普通型和防污型两种。近年来，大量推广采用了钢化玻璃悬式绝缘子，这种绝缘子

机械强度高（为瓷质绝缘子的2～3倍）、电气性能好（在冲击波作用下其平均击穿强度为瓷绝缘子的3.5倍）、使用寿命长、不易老化、维护方便，具有良好的自洁性，它的最大特点是“零值自破”，即当绝缘子失去绝缘性能或机械过负荷时，伞裙就会自动破裂脱落，容易发现，可及时进行更换。我国近年来研制并使用了E?1型环氧树脂绝缘子，氟塑料和硅橡胶盘棒式绝缘子和半X?，5型、半TX-25型半导体釉绝缘子。半导体釉绝缘子大幅度延长了绝缘子清扫周期，提高了供电的可靠性，试用效果良好，但是存在泄漏电流较大等缺点。较为理想的新型绝缘子是复合式聚合绝缘子。这种绝缘子由两种聚合材料结合制成，一种材料提高机械强度，另一种材料提高绝缘性能，使复合式聚合绝缘子可以满足机械强度高、绝缘性能好、耐冲击、耐电弧重量较轻等的要求，这也是未来绝缘子发展的方向。 接触网中心锚结

在锚段的适当位置将接触悬挂固定。这种固定装置称为中心锚结。在两端装有补偿器的锚段里，必须加设中心锚结，其布置原则是尽量使中心锚结两端张力相等，直线曲段中心锚结设在锚段中部，曲线曲段、曲线半径相同的整个锚段仍设在锚段中部，当锚段处于直线和曲线共有区段且曲线半径不等时，应设在靠曲线多，半径小的一侧。

中心锚结的作用与结构

安设中心锚结后，由于接触线和承力索在中心锚结处系死固定（防串中心锚结除外），因此，当温度变化时，锚段两端的补偿器只能使线索由中心锚结处分别向两端移动，不致向一端温滑动。保证线索张力均匀，并使接触线工作状态良好，同时能缩小事故范围。当锚段一端的接触线发生断线时，不致影响锚段另一端接触线，以利于抢修和缩短事故停时。

运行实践表明：接触网发生断线事故情况较少，即使发生事故，影响范围也仅为3～4个跨距，而只要装设中心锚结，就使接触网结构复杂，特别是在站场内，全补偿中心锚结，在提出下锚时要穿过很多股道，使站场中心部分拉线纵横交错，影响站场工作人员的作业和行人安全，同时也影响站场的美观，困此我国从京秦线开始，以后设的线路站内都采用防止接触悬挂串动而不考虑断线的中心锚结，即采用防止串动的中心锚结。

中心锚结按结构可分为：半补偿链形悬挂中心锚结，全补偿链形悬挂中心锚结，站场防串中心锚结等。

接触网线岔的作用

列车在运行中，当运行到两条铁路交叉处，由一股道过渡到另一股道上运行时，要经过道岔设施达到转换。在电气化铁路区段的站场内两个股道交叉处，为了使电力机车受电力由一股道顺利过渡到另一股道，在两条铁路交叉的上空相应有两支汇交的接触线，在两支汇交接触线的相交处用限制管连接并固定的装置称为线叉，又称等空转辙器或空中转换器。线岔的作用是在转辙的地方，当一组接触悬挂的接触线被受电弓抬高时，另一组悬挂的接触线也能同时被抬高，从而使它与另一接触线产生高差Δh。高差随着受电弓靠近始触点而缩小，到达始触点时，高差基本消除而使受电弓顺利交接，以使接触线不发生刮弓现象。使电力机车受电弓由一条股道上空的接触线平滑、安全地过渡到另一条股道上空的接触线上，从而使电力机车牵引的列车完成线路转换运行的目的。

接触网线岔的结构

接触网线岔是由一根限制管、两个定位线夹和固定限制管的螺栓组成，其结构是用一根限制管将相交的两支接触线上下相互贴近，限制管的两端用定位线夹和螺栓固定在下面那根接触线上。如果是非正线相交，一般是交叉点距中心锚结或硬锚近者在下面；若是和正线相交，正线在下面。上面的接触线应能在限制管和下面接触线间活动。限制管一般用3/8英寸镀锌钢管加工而成，两端扁平，带有φ13mm圆孔，限制管用方头螺栓和定位线夹固定在下面的接触线上。

接触网锚段关节

为满足供电、机械方面的分段要求，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，每一分段叫锚段。两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节。

根据锚段所起的作用可分为电分段非绝缘锚段关节和电分段绝缘锚段关节：根据所含跨距数可分为三跨、四跨锚段关节：另外，在BT供电区段还有一种吸变台锚段关节。

非绝缘锚段关节只起机械分段作用。绝缘锚段关节既起电分段作用还起机械分段作用。 补偿装置的作用 补偿装置又称补偿器，它设在锚段两端，能自动补偿接触线或承力索内的依力，它是自动调整接触线或承力索张力的补偿器及其制动装置的总称，由滑轮和坠砣组成。其作用是温度变化时，线索受温度影响而伸长或缩短，由于补偿器坠砣的重量作用，可使线索沿线路方向移动而自动调整线索张力，使张力恒定不变，并借以保持线的驰度满足技术要求。补偿装置中的坠砣串为什么能随温度的变化而升高或降低呢?这是因为坠砣串同时受到自身重力和接触线(或承力索)的张力的作用，当温度不变时处于平衡状态，坠砣不升不降；当温度升高时，接触线(或承力索)长度增加，在坠砣自身重力作用下，坠砣会随着温度升高而降低；反之当温度下降时，接触线(或承力索)就会缩短，坠砣上升，从而能使线索内保持衡定的张力。

补偿装置的组成

补偿装置(补偿器)，由补偿滑轮、补偿绳、杠杆、坠砣杆和坠砣组成。坠砣一般采用混凝土或灰口铸铁(HT10-26)制成，每块约重25kg,中间呈开口的圆饼状。

补偿绳一般用GJ-50镀锌钢绞线制成。坠砣杆一般用φ16mm圆钢加工而成，上端有单孔焊环，底部焊有托板。

杵环杆(因为杆的一头为杵头，另一端为单孔耳环，所以称杵环杆)的作用是联下结锚悬式绝缘子串与动滑轮，杵头端放置在绝缘子杵座中，单孔耳环端(焊环)与动滑轮相连。破坏负荷不应小于5400kg,外表涂漆，为便于在带电情况下安全检查补偿滑轮，此杆长度不应小于1m。

接触网分段绝缘器

分段绝缘器在电气化铁道区段各车站的装卸线、机车整备线上及电力机车库线等地，为了保证工作人员的作业方便及人身安全，将接触网在电的方面分成独立的区段。 分区绝缘器安设在上述独立区段的两端，其结构既能保证供电的分段，又能使受电弓平滑地

通过该设备。分区绝缘器大多应配合隔离开关使用，以便使分区绝缘器两端的接触线当开关闭合时都能带电；当隔离开关打开时，独立的区段中则没有电，便于在该独立区段中进行装卸或停电作业。 分区绝缘器的种类较多，但由于接触网设备及材料的发展，曾经广泛使用的三式、玻璃钢、环氧树脂分区绝缘器等，因结构笨重或耐脏污、耐电孤性能差，也有的易老化开裂或泄漏距离不足等原因，现已逐渐淘汰，被新型的C?200型高铝陶瓷分区绝缘器和引进英国的滑道式菱形分区绝缘器所代替。

分相绝缘装置

分相绝缘器的作用是将接触网上不同相位的电能隔离开，以免发生相间短路，并起机械连接作用，使接触网成为一个整体。分相绝缘装置包括分相绝缘器和有关分相绝缘器的线路标志。分相绝缘器设在两供电臂连接的地方。如牵引变电所、分区亭等处。

分相绝缘器一般由三块相同的玻璃钢绝缘件组成。每块玻璃钢绝缘件长1.8m，宽25mm，高60mm，其底面制成斜槽，以增加表面距离。

玻璃绝缘件之间的接触线无电，称为中性区，中性区的长度按照规定不小于18m。这一规定是考虑到机车双弓升起时不至短接不同相位的接触线为限。在分相绝缘器处配置隔离开关，以便越区供电。

为了不缩短中性区长度和避免接触线供电相间短路，确保分相绝缘器的功能，电力机车通过分相绝缘器时，目前不只能是断电滑行通过。因此，在分相绝缘器的两端，上行和下行方向均应设立“断”、“合”标示牌，用以通知司机当机车通过分相绝缘器时，必须先断开机车的主断路器，通过分相绝缘器后，再重新合上主断路器。这是为了防止受电弓通过中性区时，拖带电弧烧损绝缘件和接触线或造成其他事故。

现在，提速后我国采用XTK型，郑州铁路分局供电段采用的分相绝缘器还有自动过分相绝缘装置，可不断开机车主断路器通过。

接触网隔离开关

在大型建筑物、车站两端，装卸线、专用线、电力机车库线、机车整备线需要进行电的分段，凡需要进行电分段的地方(除上、下行渡线)都应设置隔离开关。另外，当供电线距上网点隔离过高长需设置隔离开关，它是接触网设备之一，主要增加接触网供电的灵活性和可靠性。接触网上多采用电力系统中35KV级单极隔离开关和双极隔离开关，按其用途分带接地刀闸(GW4-35D)和不带接地刀闸(TW4-35)两种。经常操作的隔离开关，为保证人身安全，一般采用带接地刀闸的，安装在车站装卸线、机务段的机车整备线、电力机车入库线、工厂的专用线上。不经常操作的隔离开关，一般采用不带接地刀闸的，安装在车站两端“四跨”或“三跨”电分段绝缘锚段关节处、分相绝缘处、供电线、连接线等与接触网连接的上网处。 GW4-35D和GW4-35型隔离开关的符号表示意义为：G-隔离开关；W-屋外用；4-产品序号；35-额定电压35KV；D-带接地刀闸，GW4-35D和GW4-35型隔离开关的立体结构是相同的，而GW4-35D比GW4-35型隔离开关仅仅多了一个接地刀闸。

软横跨

软横跨是多股道站场接触悬挂的横向支持设备。

软横跨由电气化铁道两侧的支柱和挂在支柱上的横向承力索，上、下部固定绳以及支持和连接它们的零件组成。软横跨的形式有绝缘式软横跨、电分段式绝缘软横跨等几种。其中非绝缘式软横跨除早期电气化铁道区段曾采用过，目前一般不再采用了，另外还有一种硬横跨形式，即固定在位于电气化线路两侧支柱上实腹钢结构(硬横梁)上。

接触网限界门

限界门位于铁路、公路等交道口的两侧，用于限制超高车辆通过，防止触电伤人。限界支柱用8m钢筋混凝土锥形柱，防护桩用100mm×100mm×1600mm混凝土桩，一般应由线路中心公路两侧各12m为支柱限界，再由公路路宽外0.5～1m处确定坑位。坑深由地面起计算，保证支柱实际坑深1.8m。

标志板由厚度为1.0～2.0mm钢板制成，规格为500mm×600mm，标志板写上“严禁超高”字样。限界门上拉索、下拉索是用GJ-10钢绞线制成。吊线用φ4.0镀锌铁线，上、下均在拉索上缠绑50～100mm可制成环节形式。吊线长度一般为1000mm左右，数量根据距离决定，吊线间距为2.5m左右，标志板间距为1000mm。

接触网的弹性及提高弹性的措施

接触悬挂的弹性是其质量优劣的主要标志。接触悬挂的弹性是指悬挂中某一点在受电弓的压力下，每单位垂直力使接触线升高的程度。衡量接触悬挂弹性的标准有二：一是弹性的大小，取决于接触线的张力；二是弹性的均匀程度，它取决于接触悬挂的结构。为了使接触悬挂具有良好的弹性，以使受电弓高质量地取流，从而提高电力机车的运行速度，就必须对与悬挂弹性有关的设备结构进行研究和改革。改善接触悬挂弹性及取流的条件有二：其一，尽量使受电弓对接触线的压力不随受电弓的起伏波动而变化，这就需要从受电弓结构方面研究改进；其二是使受电弓沿接触线滑行时接触点的轨迹，尽可能地近于水平直线。如果要达到上述后一种条件的要求，就要尽量地减小接触线的驰度，改善接触悬挂的弹性、性能。改善接触悬挂的弹性性能，重点应在于提高定位点、分段分相、绝缘器、线岔等处的弹性，同时尽量使全线接触悬挂的弹性均匀一致。有条件的话可以采用双链形接触悬挂和其它复合链形悬挂(即具有弹性装置吊线的多链形悬挂)。改善张力自动补偿装置，研制新型补偿器结构以保证悬挂中线索的恒定张力；减轻接触悬挂(特别是接触线上)的集中重量，采用轻型零件；研制新型高强度的接触线以提高接触线和辅助绳索的张力等都是改善接触悬挂弹性的重要措施和手段。

接触网与受电弓的配合

受电弓为电力机车受流装置，接触线与受电弓之间的可靠接触，是保证电力机车良好取流的重要条件。接触线的高度、拉出值、导线坡度、定位器坡度、线岔、锚段关节、吊线等技术参数不符合要求；接触网的弹性不均匀；接触线上有硬点；在受电弓滑行范围内有低于接触导线的障碍物会影响受电弓取流。受电弓压力不正常：受电弓安装位置偏于轮距中心线，滑板不平滑或有缺陷、滑板和导角之间不能顺利过渡也能影响正常取流。受电弓滑板材质应与

接触线材质配合，以便使接触线的磨耗与滑板的磨耗互相适应。铜接触线区段用碳滑板或铜基粉末冶金滑板，钢铝接触线区段用钢滑板。