电气化铁路常用的两种供电网络方式

接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，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。

轨道交通技术中接触网主要包含以下几项内容：1.基础构件，如水泥支柱、钢柱及支撑这些结构物的基础；2.基础安装结构件，这项内容的作用主要是连接接触网导线和基础构件；3.接触网导线，这部分作用就是传输电流给电力机车；4.其他辅助构件，包括回流线、附加悬挂等。接触网、钢轨与大地、回流线统称为牵引网。

一、 简介

接触网(Overhead lines)是电气化铁路常用的两种供电网络方式之一（也是公交无轨电车唯一的供电方式）；另外一种供电方式是第三轨供电。

在不同的国家和地区有不同的称谓：

-Overhead contact system (OCS)—Europe, except UKand Spain

-Overhead line equipment (OLE or OHLE)—UK

-Overhead equipment (OHE) — UK, India, Pakistanand Malaysia

-Overhead wiring (OHW)—Australia

-Catenary—United States, India, UK, Singapore (NorthEast MRT Line), Canada, France (french:Caténaire) andSpain.

在我国香港和***地区也称为高架电缆或架空电缆。

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和绝缘子。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。地铁列车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。中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。

电压等级

接触网的电压等级：25KV到30KV之间（对地而言）单相工频交流电，对电力机车电压均为：25KV。考虑电压损耗，牵引变电所输出电压为：27.5KV或55KV，其中55KV为AT供电方式，主要用于高速电气化铁路中。城市轨道交通的接触网电压一般为直流750V或1500V。

二、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。中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

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）。目前中国采用单链形悬挂。

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。

三、技术要求

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。

接触网

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延长设备的使用年限。

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。

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。

中间支柱

中间支柱在区间和站场都广泛的应用，布置于两相邻的锚段关节之间，支撑一支工作支接触悬挂。它承受一支工作支接触悬挂及其支持装置的重力、接触悬挂的风负荷和导线因改变方向而产生的水平分力。

锚柱

在接触网锚段关节处或其他接触悬挂下锚地方采用锚柱。锚柱在垂直线路方向上起中间柱的作用，即支撑工作支接触悬挂；在平行线路方向上，对需要下锚的非工作支接触悬挂（即下锚支接触悬挂）进行下锚、固定。

它能承受两个方向的负荷，在垂直线路方向起中间支柱的作用，在顺线路方向，承受接触悬挂下锚的全部拉力。

转换支柱

转换支柱用于接触网锚段关节的两锚柱之间，它同时支撑两支接触悬挂，其中一支为工作支，另一支为下锚支（也称非工作支），电力机车受电弓在此两柱之间进行锚段转换。根据锚段关节是否起电分段的作用，转换柱分为绝缘转换柱和非绝缘转换柱。

转换支柱承受工作支、非工作支接触悬挂及其支持装置的重力、两支接触悬挂的风负荷和导线（接触悬挂）因改变方向而产生的水平分力。

中心支柱

中心支柱位于四跨绝缘锚段关节内两转换柱之间，它同时支撑两个工作支接触悬挂，并使两工作支接触线在此柱定位处等高，且使两支接触悬挂间保持规定的绝缘距离。

中心支柱承受两工作支接触悬挂及其支持装置的重力、两支接触悬挂的风负荷和导线因改变方向而产生的水平分力。

定位支柱

定位支柱 是 指当接触线和承力索由于某种原因对线路中心偏移过大时，为了保证电力机车受电弓正常接触取流而专门设立的支柱。它不承受接触悬挂的垂直负荷，仅承受水平力其定位作用。一般设在车站靠近软横跨处及站场曲线处。

道岔支柱

道岔支柱位于道岔处，为保证接触悬挂在道岔区域内能满足受电弓工作要求而设。它同时承受两支接触悬挂及两支接触悬挂的风负荷和水平力。一般以中间柱代用。

软横跨支柱、硬横跨柱

用于软横跨上，多用于站场上，由于受力较大，多选用容量较大的支柱，跨越五股道及以下的用钢筋混凝土支柱，以上的用钢柱。

定位装置

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。

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。

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。

吊弦有普通吊弦和整体吊弦，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。整体吊弦种类也比较多，老的整体吊弦采用不锈钢直吊弦，一般由两段构成，中间增加调节螺扣，方便长度调节，现在普遍采用软铜铰线载流整体吊弦，有可调节和一次压死两种形式，吊弦两端均有载流环。高速普遍采用压死不可调整体吊弦，这样可增加系统的稳定性。

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弧状，称为接触线的工作面。

中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。近年来中国也引进使用日本的铜接触线。

中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，中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。

现在中国主要采用铜银接触线，代表型号有CTHA-85,CTHA-110，CTHA-120等，新建高速也开始采用铜镁合金接触线。

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。

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。

导线高度

接触网导线高度（简称导高），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。

其他知识

沿电气化铁路、城市交通电动车辆运行线路架设的特殊形式的供电线路。来自牵引变电所的电能通过接触网和装在车上的受流器向电力机车或电动车辆供电。通常要求接触网在任何气象因素（冰、风、雨、雪等）和最大运行速度下能保证安全供电，并有良好的耐磨、抗腐蚀、电损耗小等性能。

根据供电对象不同，接触网分为架空悬挂和接触轨（第三轨）两种基本形式。架空悬挂式接触网又可按其纵向索线的数目和特点，分为简单悬挂和链形悬挂两种。前者弛度大、悬挂弹性不均匀，主要用在电车或工矿机车专用线上；后者接触导线纵向有张力调节装置，并使用承力索、吊弦和弹性吊弦，使接触导线在不同温度下都处于无弛度状态。

铁道干线常用的架空链形悬挂式接触网如图所示。图中1和2是立于路侧的接触网支柱及其基础，通常由金属和预应力钢筋混凝土做成，用来悬挂接触网。

接触网

为了维修方便、缩短断线故障范围并进行不同温度下悬挂的张力补偿，接触网悬挂分成独立的锚段（即区段），每个锚段的中部设有中心锚结，使悬挂不能纵向移动，而两端则有重力式张力调节装置（图中未绘出），在不同温度下，可保持接触网的张力一定。图中3和4是腕臂式支持装置和绝缘子,它们和定位肩架9、棒式绝缘子10、定位管11一起，使接触导线稳定地悬挂于线路的上方。图中5、6、7、8分别为承力索、吊弦、弹性吊弦和接触导线，12为受流器，又称受电弓。为了避免接触导线对受流器滑板的集中磨耗，以提高滑板的使用寿命，并使滑板的受磨部位较为均匀，接触导线在直线区段均布置成之字形，即使在最强烈的风力下，导线的偏移也不超出受电弓滑板的工作范围。为了减小故障范围、便于检修以及使各相负荷较为平衡，接触网还设有分段装置，即所谓电分段装置和电分相装置。早期采用的电分段装置用四跨锚段关节；相分段装置用六跨和八跨式绝缘锚段关节。这些装置比较复杂，无电区长且投资大。70年代以来中国利用玻璃钢等材料，造出多种形式的分段绝缘器和分相绝缘器，使两区段间的过渡区缩短到只需十几米。

地下铁道由于净空限制，一般采用第三轨，即在行车轨道的一侧，用绝缘支架架设一条离地约400毫米高的第三轨。第三轨由高导电率的特殊软钢制成，地铁电动车辆通过安装在它侧面的受流器（接触靴），与第三轨摩擦接触而获得电能。中国北京的地铁和世界一些国家的地铁都采用第三轨受电。70年代前后，有些国家建设的地铁以及80年代开始筹建的中国上海地铁，由于地下和地面联运以及接触网电压上升到1500伏等原因，均采用较为安全并可充分利用隧道圆形截面顶部空间的架空接触网，再通过装在动车顶上的受电弓获得电能。

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