《高速铁路概论》项目四

高速铁路概论主讲老师：高速铁路概论主讲老师：签到扫码下载文旌课堂APP扫码签到（2022.5.715:00至2022.5.715:10）签到方式

教师通过“文旌课堂APP”生成签到二维码，并设置签到时间，学生通过“文旌课堂APP”扫描“签到二维码”进行签到。项目四高速铁路牵引供电系统项目导读“火车跑得快，全靠车头带”。目前，世界各地的高速铁路几乎都采用电能作为牵引动力。但是，由于电力不能大量存储，高速铁路上运行的列车必须依靠专门的外部装置提供电能。本项目将对高速铁路牵引供电系统的电流制、供电方式和牵引供电系统的组成等进行讲解。

学习目标知识目标①了解高速铁路牵引供电系统的电流制②熟悉高速铁路牵引供电系统的主要供电方式③掌握牵引变电所的作用④掌握接触网的组成及悬挂形式⑤

了解受流技术⑥了解高速铁路供电SCADA系统思政目标①养成脚踏实地的工作作风②树立独立自主、敢于创新的精神③

具备民族自豪感和历史使命感技能目标①能够认识牵引变电所的常用设备②能够区分接触网的悬挂形式③能够认识接触网的各组成部分掌握高速铁路牵引供电系统基础认识高速铁路牵引供电系统的组成12项目导航|CONTENTS4.1掌握高速铁路牵引供电系统基础任务引入高铁上的电从哪里来？坐过高铁的人都知道，列车上有各种用电设备，还有供旅客给电子设备充电的插座，这些都为旅客出行提供了极大的便利。相关资料表明，时速250km的高铁每小时耗电4800度、时速350km的高铁每小时耗电9600度。一趟时速250km的高铁从北京到南京要耗费近2万度电，这些电可供某款“一晚低至一度电”的空调开上55年。那么高铁所用的电是从何处而来？高铁用电量极大，必然无法靠自身发电，其电能来自于发电厂。而发电厂产生的电则需要通过牵引供电系统传送到高铁上才能得以利用。牵引供电系统作为列车的“心脏”，在源源不断为列车提供动力的同时，也是确保列车安全、高速、可靠、稳定运行的关键。人们在高铁站等车时，经常会看到铁路沿线上空架设的输电线路，这些输电线路就是高速铁路接触网，列车运行所需的电就是通过接触网来输送的。接触网一旦停电，或列车受电弓与接触网接触不良，就会对列车的供电产生影响。任务引入弓网的受流能力是制约高速铁路列车速度提升的几大核心技术瓶颈之一。为了保证高速行驶下的列车能够稳定受流，接触网导线就必须具有大张力和大载流能力，这就要求导线同时具有高强度和高导电率，还要保证接触网轻量化，不能给工程方面增加投入。中国相关攻关团队研发的高速铁路用高强高导接触网导线解决了这一问题，实现了中国高速铁路接触网导线的完全国产化。该成果经过10年在京沪、京津、京张、成渝等1.3万千米的高铁线路上的“挂网”运行，证实了其性能可以领跑“世界高铁”。中国具有自主知识产权的高强高导接触网导线也为新高速铁路的建设提供了强有力的技术支撑。高铁论坛请同学们分组讨论：高铁上的电从哪里来？任务工单1．任务描述学习相关知识并复习整理后，进行高速铁路牵引供电系统的知识竞赛。2．小组分工以3～5人为一组，选出组长并进行任务分工，制订合理的工作计划。将小组成员信息及分工情况填入表4-1（详见教材）中。3．获取信息在进行具体工作前，需要掌握高速铁路牵引供电系统的相关知识。请各组组长组织组员收集相关资料，回答相关引导问题（详见教材）。目前，世界各地的高速铁路几乎都采用电能作为牵引动力。以电能作为主要牵引动力的铁路被称为电气化铁路，它由电力机车（动车组）和牵引供电系统两大部分组成。牵引供电系统是将电能从电力系统传送到电力机车的电力设备的总称。4.1.1高速铁路牵引供电系统概述发电厂发出的电能，需要先在升压变压站进行升压，再通过高压输电线送到铁路沿线的牵引变电所。牵引变电所将接收到的电能变换成所要求的电流或电压后，再转送到邻近区间和站场线路的接触网上，供电力机车使用。因此，牵引变电所被称为牵引供电系统的“心脏”，接触网被称为牵引供电系统的“主动脉”，这两者与电力机车合称为电气化铁路的“三大元件”。4.1.1高速铁路牵引供电系统概述高铁论坛请同学们扫码观看微课，思考以京沪高铁的牵引供电系统为例，试着总结一下高铁的牵引供电系统是如何设计的。京沪高铁的牵引供电系统是如何设计的？1．直流制低压直流三相交流单相低频交流单相工频交流4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制直流制是指在牵引网上采用直流供电，使用直流牵引电动机来驱动电力机车的电流制。直流制是电气化铁路最早采用的电流制。目前在英、法、日、俄等国，直流制仍然大量存在。高铁资料库牵引网是指为电力机车提供电力的供电回路，包括接触网、钢轨、回流导线，以及牵引变电所至接触网的馈线等。4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制优点：直流制具有牵引性能良好、牵引电动机易于调速、电力机车构造简单、整流技术较成熟，以及对通信干扰小。缺点：它需要在牵引变电所设置整流装置，这使得牵引变电所结构复杂、造价高。另外，由于接触网上的电压受到牵引电动机端电压的限制，电压不能太高，为保证必要的牵引电流，就需要加大接触网所用电线的截面面积，因此直流制的接触网消耗金属多、设备复杂、运营费用较高。此外，直流制牵引供电系统还需要采取特殊防护措施，以解决泄漏电流对沿线地下金属设施的腐蚀。4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制1．直流制4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制高铁论坛请同学们通过查阅资料，试着总结一下直流制还有哪些优缺点。4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制2．三相交流制三相交流制是指应用两根接触导线和一根钢轨形成三相系统电路的电流制，其电力机车采用异步电动机。这种电流制具有牵引变电所和电力机车设备简单、电动机结构简单、维修方便等优点。但是，由于异步电动机调速困难，接触网结构复杂且安全性不强，这种电流制只在个别国家得到了应用。单相低频交流制主要在西欧一些国家使用，如德国、瑞典、瑞士等。其接触网比直流制简单得多，牵引变电所的设置间距也较长。优点单向低频交流制需要低频电源，所以对应的电气化铁路必须建设专用低频发电厂，或者在牵引变电所将电力系统送来的工频电流降压并变换成低频电流，因此其设备复杂、供电效率低、经济性差。缺点单相低频交流制4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制3．单相低频交流制（1）牵引供电系统简单，不需要变换频率即可由工业电网直接供电，因此能够节省设备投资，较为经济。（2）接触网电压一般为25kV，可以延长供电距离，减少牵引变电所数目，缩小接触网导线的截面面积，从而节省基建投资和运营费用。（3）单相工频交流制可以为铁路沿线车站的装卸机械和养路机械等设备及铁路沿线地方工业提供电源。（二）上下楼梯4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制4．单相工频交流制优点：高铁资料库从“中国制造”走向“中国创造”2014年11月25日，装载着“中国创造”牵引供电系统和网络控制系统的中国北车CRH5A型动车组进入“5000km正线试验”的最后阶段。这是中国首列实现牵引供电系统和网络控制系统完全自主创新的高速动车组，标志着中国高速列车核心技术正实现由“国产化”向“自主化”转变，中国高速列车实现了由“中国制造”向“中国创造”的跨越。牵引供电系统被称为“高铁之心”，是列车的动力之源，决定着列车能否高性能、高舒适度地运行；网络控制系统则是“高铁之脑”，决定和指挥着列车的一举一动。因此，是否具备这两大核心技术的自主研发能力是衡量高速列车制造企业是否具备核心创造能力的根本性指标。4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制高铁资料库肩负着中国高速列车核心创造使命，历经7年的探索，中国第一代高铁人开发出了中国第一批“高铁之心”和“高铁之脑”，在看得见的器件上，实现了中国设计、中国制造和中国材料；在看不见的控制软件中，注入了中国语言、中国逻辑和中国思维。4.1.2高速铁路牵引供电系统的电流制4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式高铁论坛请同学们扫码观看微课，思考：中国牵引供电系统有哪些创新？中国牵引供电系统的创新1．主要供电方式直接供电方式带回流线的直接供电方式AT供电方式CC供电方式4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式1．主要供电方式直接供电方式是指牵引变电所通过接触网直接向列车供电，回流电流经钢轨及大地直接返回牵引变电所的供电方式。采用直接供电方式时，一根馈线接在接触网的接触线上，另一根馈线接在钢轨上。1）直接供电方式4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式1．主要供电方式直接供电方式具有电路构成简单、设备少，施工及运营维修方便，造价低等优点。但是，由于钢轨和大地不是绝缘的，一部分回流电流经钢轨流入大地，容易对沿线邻近的通信线路产生电磁干扰，所以这种方式较少被采用。1）直接供电方式高铁资料库接触线是指组成接触网的线路，常采用铜、铜银合金、高强度铜银合金、铜锡合金、铜镁合金、高强度铜镁合金等材料制作。4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式1．主要供电方式为了减轻直接供电方式中牵引网的电磁干扰，可在接触线平行位置增加回流线，并隔一定距离设置连接导线，将回流线与钢轨并联，从而构成回流线、钢轨及大地回路，这种供电方式就是带回流线的直接供电方式。2）带回流线的直接供电方式4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式1．主要供电方式AT供电方式就是在牵引供电系统中并联自耦变压器（简称AT）的供电方式，这是一种既能有效减弱接触网对邻近通信线路的电磁干扰，又能适应高速、大功率电力机车运行的一种比较先进的供电方式。3）AT供电方式4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式高铁论坛请同学们通过以上关于AT供电方式工作原理的学习，试着总结一下AT供电方式有哪些优缺点。4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式1．主要供电方式3）AT供电方式AT

供电方式每隔

10

km

左右，会在接触线与馈线之间并入一台自耦变压器，其中心点与钢轨相连。电力机车由接触网受电后，电流一般经钢轨流回。由于自耦变压器的作用，从钢轨流回的电流，会经自耦变压器绕组和馈线流回牵引变电所。当自耦变压器的一个绕组中流过电力机车流出的电流时，另一个绕组会为电力机车供给电流。AT供电方式的牵引网阻抗很小，约为直接供电方式的1/4，因此电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，其供电距离为

40～50

km。牵引变电所间的距离加大，减少了牵引变电所数量，也减少了电力系统对电气化铁路供电的工程投资。另外，由于牵引电流在接触网和馈线中流向相反，因此其对邻近的通信线路干扰很小。4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式1．主要供电方式CC供电方式是一种新型的供电方式。同轴电力电缆（简称CC）沿线路埋设，内部芯线作为供电线与接触线连接，外部导体作为回流线与钢轨连接，每隔

5～10

km

做一个分段。4）CC供电方式4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式高铁论坛请同学们通过以上CC供电方式工作原理图，试着总结一下CC供电方式有哪些优点。4）CC供电方式①馈线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使得互感系数增大；②同轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨小得多，因此牵引电流和回流电流几乎全部从同轴电力电缆中流过；③电缆芯线与外层导体电流相等、流向相反，二者形成的磁场互相抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰；4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式1．主要供电方式④阻抗小，供电距离长。CC供电方式的优点是：4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式高铁论坛请同学们思考：近年来，中国高铁屡次发生停电事故，在类似的意外事故面前，中国的高速铁路在硬件和软件上，确实还存在一定的问题，如供电保障、应急制度与预案等。针对这些问题，你觉得在未来我们的高速铁路可以如何改进？1）各种供电方式的对比1直接供电方式牵引网阻抗大，变电所间距小，相应的电分相数量多，对通信线路的防护不如BT和AT供电方式。但是，直接供电方式牵引网结构简单，可用在对电磁干扰要求不高的地区。由于同轴电力电缆造价高、投资大，因此，CC供电方式现仅在一些特别困难的区段采用。4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式2．供电方式的选择（2）AT

供电方式能密切配合电力系统向电气化铁路供电的电源选择，以降低工程造价。（1）牵引变电所间距大，可以大大减少电分相数量，并且牵引网阻抗小，能显著减少牵引网电压损失，改善供电质量，保证列车高速运行。（3）AT供电方式对通信线路的影响小。4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式2．供电方式的选择1）各种供电方式的对比AT供电方式比起其他几种方式，具有以下优势：因此，世界各国的高速铁路均广泛推广AT供电方式，日本已将AT供电方式作为电气化铁道的标准制式加以推广。高铁资料库部分国家高速铁路牵引供电系统的供电方式如表所示。4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式牵引供电系统的供电能力应与线路的运输能力相适应，满足列车重量、行车密度、运行速度等的要求。提示中国高速铁路正线牵引供电系统采用225kV的AT供电方式；枢纽地区跨线列车联络线、动车组走行线和动车段等可采用125kV的AT供电方式。中国高速铁路具有高密度、长编组等特点，采用225kV的AT供电方式，不仅有利于高电能的传输、接触网的轻型化和系统匹配设计，还有利于减少外部电源的投资，减少电分相数量。4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式2．供电方式的选择2）中国高速铁路牵引供电系统的供电方式思政列车高铁纵横，助力五千载民族复兴近年来，从追赶到领跑，中国在高铁关键领域开展技术创新，取得了一系列重大突破，搭建了具有完全自主知识产权的中国高速动车组技术创新平台，研发了覆盖不同速度等级、满足不同需求的“复兴号”系列产品。中国高铁技术先进、安全正点、便捷高效、节能环保等优势，为世界交通发展树立了“风向标”，成为世界铁路发展史上一颗璀璨的明珠。思政列车中国高铁是科技创新的“引领者”。最长的高速铁路——京广高铁、首条高寒高铁——哈大高铁、高铁自动驾驶先河——京张高铁，一个个“高铁之最”“高铁之首”，无不体现着中国的“硬实力”。从无到有、从有到多、从多到强，中国高铁实现弯道超车，引领着世界高速铁路技术突飞猛进、蓬勃发展，为实现中华民族伟大复兴注入“加速度”。思政列车中国高铁是绿色环保的“践行者”。高铁靠的是牵引供电系统给列车提供电力，基本达到碳的“零排放”。在数万千米的高铁运营里程上，一列列高速列车使用清洁的电力能源驰骋在祖国广袤的大地上，与锦绣河山相得益彰。这是中国高铁勇担“碳达峰”“碳中和”责任，践行“绿水青山就是金山银山”理念的缩影，中国高铁坚决做能源清洁、低碳出行的贡献者，做可持续发展的践行者。中国高铁是交通强国的“先行者”。交通是经济发展的先决条件，新时期“八纵八横”高速铁路网横穿东西，纵跨南北，打破时空阻碍，消除地域隔阂，让各族人民像“石榴籽”一样紧紧抱在一起，实现经济和文化的交融互通、多元发展。思政列车“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。”我们坚信在未来的发展中，中国高铁会一如既往地肩负起时代重任，创造更多新奇迹，为实现中华民族伟大复兴的中国梦添砖加瓦。4.1.3高速铁路牵引供电系统的供电方式高铁论坛请同学们扫码，观看微课，并阅读思政列车——高铁纵横，助力五千载民族复兴，思考并讨论：中国高铁在世界铁路发展史的意义有哪些？2021，“国网速度”助力湘西圆梦“最美高铁”任务工单4．任务实施组长带领组员复习高速铁路牵引供电系统相关知识。复习结束后，由指导教师组织全体学生进行知识竞赛，每个小组作为一个参赛队伍，指导教师提出与本任务内容相关的问题，各小组进行抢答。学生将任务实施情况填入表4-2（详见教材）中。5．考核评价任务结束后，学生配合指导教师完成表4-3（详见教材）所示的考核评价表。4.2认识高速铁路牵引供电系统的组成任务引入高铁接触网挂异物，列车晚点致不便假期是旅客出行的高峰期，也是让人感到快乐的日子。但2021年5月1日，假期第一天，受大风天气影响，京沪高铁在河北省沧州市青县境内天津南至沧州西之间的接触网上挂了异物，导致部分列车晚点，影响了很多旅客出行的心情。接着，5月4日至7日，京沪线、津山线、京哈线等线路上的接触网都挂上了异物，再次导致多趟列车晚点。目前，高速铁路的运行用电都来自线路上方的接触网。正常情况下，接触网上的电压能达到两万五千伏，在高铁运行时，一旦遇到塑料布等“轻飘物”落在接触网上，就很可能影响到列车受电弓正常取电，导致列车突然停车。严重时会导致弓网故障，使列车大面积晚点，甚至可能引发更大的事故。由于高速铁路除了部分隧道区段，大部分都是露天开放式环境，经过城区、村庄时就会存在各种隐患。为减少安全隐患，《高速铁路安全防护管理办法》明确规定，在高速铁路线路两侧各500m范围内，不得升放风筝、气球、孔明灯等飘浮物体。不得使用弓弩、弹弓、气枪等攻击性器械做出可能危害高速铁路安全的行为。任务引入电气化铁路区段的外部环境管理主要由车站、工务段和供电段三个单位负责。检查主要依赖人工登乘机车检查或步行巡检这两种方式。除了人工检查，无人机和供电安全检测监测系统（简称

6C系统）也已经被应用在部分线路的接触网异物检测中。接触网是牵引供电系统的重要组成部分，其正常运行对高速铁路的安全至关重要。守好这一铁路“安全红线”，不只是铁路部门的责任，也是大家共同的责任。4.2认识高速铁路牵引供电系统的组成高铁论坛请同学们扫码观看微课——高铁接触网挂异物，列车晚点致不便，并思考：为什么高铁接触网挂异物，会导致列车晚点？高铁接触网挂异物，列车晚点致不便任务工单1．任务描述实地考察并拍摄高速铁路牵引供电系统的照片，或查阅资料搜集图片，在拍摄的照片或搜集的图片上标注各设备及其组成部分的名称、作用等，将以上内容制作成PPT文件。2．小组分工以3～5人为一组，选出组长并进行任务分工，制订合理的工作计划。将小组成员信息及分工情况填入表4-5（详见教材）中。3．获取信息在实施任务前，需要掌握高速铁路牵引供电系统组成的相关知识。请各组组长组织组员收集相关资料，回答相关引导问题（详见教材）。4.2认识高速铁路牵引供电系统的组成高速铁路牵引供电系统主要由牵引变电所、接触网、受电弓、高速铁路供电SCADA系统等组成。4.2.1牵引变电所高铁论坛请同学们扫码，观看微课——牵引变电所，高铁动车组动力源泉，思考：牵引变电所对高铁动车组起到了怎样的作用？牵引变电所，高铁动车组动力源泉4.2.1牵引变电所1．牵引变电所的作用牵引变电所是高速铁路牵引供电系统的重要组成部分。一条电气化铁路沿线设有多个牵引变电所，相邻两个牵引变电所之间的距离为40～50km。牵引变电所的作用是将电力系统输送来的110

kV（或220

kV）三相交流电转变为列车需要的27.5kV（或55kV）单相工频交流电，并将其输送到线路上空架设的接触网，为列车不间断供电。4.2.1牵引变电所2．牵引变电所的组成牵引变电所牵引变电所的设备开闭所分区所自耦变压器所4.2.1牵引变电所2．牵引变电所的组成一类是用于完成电能转变、输送、分配等功能的电气设备，包括牵引变压器、电压互感器、电流互感器、高压断路器、各种高压隔离开关、避雷器及信号显示器等；另一类是确保牵引变电所内各种电气设备正常运行、安全可靠供电的设备，包括各种控制、测量、监视仪表和继电保护装置等。其中，牵引变压器是牵引变电所内最核心、最重要的设备。牵引变电所内的设备分类1）牵引变电所内的设备4.2.1牵引变电所2．牵引变电所的组成1）牵引变电所内的设备牵引变压器的作用是将发电厂输送的高压通过降压圈变为适合电力机车使用的电压。牵引变压器如图所示，它主要由铁芯、线圈、油箱、套管、防爆管（压力释放器）、净油器、散热器、呼吸器、温度计等部件组成。4.2.1牵引变电所2．牵引变电所的组成2）开闭所开闭所又称开关站，用于接受和分配电力，多设于铁路枢纽。开闭所一般设有两路进线、多路馈线，每路进线和馈线上都设有断路器，可以灵活控制站场各分区接触网的停电、供电。断路器上还可进行短路故障保护，从而缩小事故停电范围，增强供电可靠性。为了增加供电的灵活性，提高牵引供电系统运行的可靠性，两个牵引变电所的供电区之间常加设分区所。分区所的作用主要包括以下几方面。4.2.1牵引变电所2．牵引变电所的组成3）分区所(1)可以使两相邻的供电区段实现并联工作或单独工作。并联工作时，分区所的断路器闭合，反之则打开。(2)当相邻牵引变电所发生故障不能继续供电时，可以闭合分区所的断路器，由非故障牵引变电所实行越区供电。(3)双边供电的供电区内发生牵引网短路事故时，可由分区所的断路器切除事故所在位置的一半供电区，非事故段仍可照常工作。4.2.1牵引变电所2．牵引变电所的组成4）自耦变压器所自耦变压器所是除变电所、分区所和开闭所外，在牵引网上放置自耦变压器的场所。工频单相交流电气化铁路每隔10～15km设置一台自耦变压器。4.2.1牵引变电所3．牵引变电所向接触网供电的方式牵引变电所是沿着电气化铁路区段分布的，每一个牵引变电所有一定的供电范围。而牵引变电所向接触网供电的方式，主要是根据牵引变电所的分布情况、供电长度、线路情况及供电的可靠性确定的。牵引变电所向接触网供电通常有单边供电和上下行并联供电两种方式。4.2.1牵引变电所3．牵引变电所向接触网供电的方式单边供电方式是指在相邻两个牵引变电所的中间设有分区亭，将两个牵引变电所之间的接触网分成两个供电分区，每一个供电分区只能从一端的牵引变电所获得电能的供电方式。1）单边供电方式采用单边供电方式时，若某一供电分区接触网发生故障，只会影响本供电分区，而不会影响其他供电分区的正常供电，因此能够缩小故障范围。而且，单边供电方式的牵引变电所馈线保护装置也比较简单。因此，目前各国多采用这种供电方式，中国单线电气化铁路也全部采用单边供电方式。提示4.2.1牵引变电所3．牵引变电所向接触网供电的方式上下行并联供电方式是指在双线电气化区段的供电臂末端设置分区所，将上下行接触网通过断路器并联进行供电的方式。2）上下行并联供电方式4.2.1牵引变电所高铁论坛请同学们根据上下行并联供电方式图，试着说一说上下行并联供电方式有哪些优点。4.2.1牵引变电所3．牵引变电所向接触网供电的方式这种供电方式的优点是：能均衡上下行供电臂的电流；降低接触网损耗；提高电压水平。我国的双线电气化铁路大多采用这种供电方式。2）上下行并联供电方式4.2.2接触网接触网是高速铁路的重要供电设备之一，它沿线路露天敷设，通过接触线和受电弓的滑动接触，将电能输送给电力机车。4.2.2接触网1．接触网的组成接触网接触悬挂支持装置定位装置支柱4.2.2接触网1．接触网的组成接触悬挂由接触线、吊弦、承力索及连接零件等组成。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其作用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。1）接触悬挂4.2.2接触网1．接触网的组成支持装置的作用是支持接触悬挂，并将其负荷传递给支柱。支持装置包括腕臂、平腕臂、悬式绝缘子串、棒式绝缘子等。2）支持装置4.2.2接触网1．接触网的组成定位装置包括定位管和定位器，其作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递给支柱。3）定位装置4.2.2接触网1．接触网的组成支柱用以承受接触悬挂、支持装置和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置。4）支柱（1）预应力钢筋混凝土支柱。预应力钢筋混凝土支柱采用高强度的钢筋，在制造时需要预先使钢筋产生拉力。与普通钢筋混凝土相比，预应力钢筋混凝土具有节省钢材、强度大、重量轻等优点。（2）钢柱。钢柱是以角钢焊成的，具有重量轻、强度高、抗碰撞、安装和运输方便等优点。根据使用地点不同，钢柱的型号规格及外形结构也不同。4.2.2接触网高铁论坛请同学们扫码观看微课，思考：高铁接触网检修有哪些方面的要求？高铁接触网检修4.2.2接触网2．接触网的悬挂形式简单链形悬挂弹性链形悬挂复链形悬挂简单链形悬挂是由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。■优点：简单链形悬挂具有结构简单、造价低、安全可靠、安装调整维修方便等优点，适应于高速受流。■缺点：简单链形悬挂的不足之处是，定位点处弹性小，跨中弹性大，造成受电弓在跨中抬升量大，若跨中采用预留驰度，受电弓在跨中的抬升量可降低，但定位点处易形成相对硬点，磨耗大。可选择结构形式合理、性能优良的定位器来解决该问题。4.2.2接触网2．接触网的悬挂形式1）简单链形悬挂弹性链形悬挂的结构形式相当于简单链形悬挂在定位点处装设弹性吊索形成的。■优点：弹性链形悬挂结构比较简单，改善了简单链形悬挂定位点处的弹性，使得定位点的弹性与跨中的弹性趋于一致，整个接触网弹性均匀，受流性能好。■缺点：弹性链形悬挂的缺点是：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比较严格。4.2.2接触网2．接触网的悬挂形式2）弹性链形悬挂4.2.2接触网高铁论坛请同学们以小组为单位谈一谈简单链形悬挂和弹性链形悬挂的区别。复链形悬挂是在承力索和接触导线之间加设辅助承力索的悬挂形式。■优点：复链形悬挂接触网的张力大，弹性均匀，抗风性能好。■缺点：安装调整复杂，造价和维护费用都比较高。4.2.2接触网3）复链形悬挂2．接触网的悬挂形式高铁资料库目前，这三种悬挂形式在世界高速铁路中都有应用。不同国家对这三种悬挂形式有不同的认识和侧重，并根据各自的国情发展了自己的悬挂形式。日本的高速铁路线路，如东海道新干线、山阳新干线、东北新干线、上越新干线等，均采用复链形悬挂，还有部分高速铁路也采用了简单链形悬挂。法国巴黎—里昂的东南线采用弹性链形悬挂，巴黎—勒芒/图尔的大西洋线采用接触线带预留弛度的简单链形悬挂。德国在行车速度低于160km/h的线路采用简单链形悬挂，在160km/h及以上的线路采用弹性链形悬挂。中国高速铁路的接触网一般采用简单链形悬挂和带“Y”形吊索的弹性链形悬挂。4.2.2接触网4.2.3受电弓1．受电弓的位置及组成受电弓是电力机车从接触网取得电能的电气设备，安装在电力机车的车顶上，通过与接触网的摩擦，将牵引变电所的电能转移给电力机车。4.2.3受电弓1．受电弓的位置及组成受电弓可分为单臂弓和双臂弓两种，它们均由滑板、上框架、下臂杆、绝缘子、升弓与降弓机构等部件组成。4.2.3受电弓2．受电弓应满足的要求1）保持合适的接触压力受电弓的结构应保证滑板与接触线在规定的工作高度保持合适的接触压力，以实现连续、可靠的电接触。2）减轻运动部分的重量受电弓应尽可能减轻运动部分的重量，以减小运动惯性，从而使受电弓滑板迅速跟上接触线位置的变化，保证良好的电接触。3）具有良好的结构设计受电弓在结构设计上要充分考虑到列车高速运行时的空气动力学问题，力求使作用在滑板上的空气动力由别的零件承担，从而使受电弓滑板在其工作范围内始终保持水平位置，以减小甚至消除空气动力对滑板与接触线间接触压力的影响。4）对滑板的要求滑板的材料、形状和尺寸应能适应高速行驶的列车，提高耐磨性能，同时保证良好的接触状态。5）对升降的要求受电弓在升降时，初始动作应迅速，终了动作应缓慢，以确保在降弓时快速断弧，并防止升降弓时受电弓对接触网和底架有过大的冲击载荷。6）具有良好的空气动力学性能受电弓还应具有良好的空气动力学性能，以减小高速运行时产生的噪声。4.2.3受电弓高铁论坛请同学们扫码观看微课，思考：新型的受电弓接触材料有着怎样的优势？中国高铁受电弓上的新型接触材料高铁资料库中国CRH系列动车组大量采用DSA250型受电弓，该受电弓为单臂受电弓，如图所示。升弓装置安装在底架上，通过钢丝绳作用于下臂。下臂、上臂和弓头由较轻的铝合金材料制成。滑板安装在U形的弓头支架上，弓头直接垂悬在4个拉簧下方，两个扭簧安装在弓头和上臂间，这种结构使滑板在列车运行方向上能灵活移动，还能够缓冲各方向的冲击，达到保护滑板的目的。4.2.3受电弓高铁资料库4.2.3受电弓DSA250型受电弓1—底架；2—阻尼器；3—升弓装置；4—下臂；5—弓装配；6—下导杆；7—上臂；8—上导杆；9—弓头；10—滑板；11—支座绝缘子4.2.3受电弓3．受流技术受电弓从接触网获取电能的过程被称为“受流”。4.2.3受电弓3．受流技术（1）受电弓相对于接触网的滑动摩擦。（2）受电弓的上下振动。（3）受电弓由于电力机车横向摆动而发生的横向振动。（4）接触网上下振动，并形成行波沿导线向前传播。（5）受电弓和接触网直接发生水平和垂直方向的撞击。（6）电流发生剧烈变化。1）受流过程4.2.3受电弓3．受流技术1）受流过程受流过程是一个复杂的机械电气过程，随着列车速度的提高，上述各种现象会加剧，维持弓网之间的良好接触性能会愈加困难，受流质量也会随之下降。当列车速度超过受电弓的可承受范围时，受流质量将受到严重影响，进而影响列车取流和正常运行。4.2.3受电弓高铁论坛请同学们思考：你认为高速铁路受流系统应满足哪些要求？（1）保证电流传输的可靠性。在列车运行的全部接触网区段，必须保证电力机车所需要的最低电压；在高速铁路所有可能的运营条件下，接触网和受电弓的电流负荷能力必须保证列车的可靠运行。高速铁路列车的电流负荷特性与常规电力机车相比有较大的区别，其特征是：脉冲负荷占比大、电流大、持续时间短。由于列车运行速度高，启动和加速时获得的电流很大，因此，在弓网的高速相对运动中，整个牵引供电系统均要适应列车的高速度对电压水平和电流负荷的要求。4.2.3受电弓3．受流技术2）高速铁路受流系统应满足的要求①接触网的几何参数（拉出值、导线高度、定位器坡度）能够保证受电弓的滑板沿接触网安全滑动。④接触网和受电弓具有良好的匹配性能。②接触网的性能（硬点、弹性、分相绝缘器、分段绝缘器和线岔结构的平滑性）能够保证不损坏受电弓的滑板和弓头。③受电弓自身具有良好的性能，包括良好的抗冲击性、耐磨性、横向刚度等。4.2.3受电弓3．受流技术2）高速铁路受流系统应满足的要求（2）保证安全性。4.2.3受电弓3．受流技术（3）保证良好的受流质量受流系统的理想运行状态是弓网可靠接触（无离线、无火花），电力机车能够不间断地从接触网上获得电能。在实际线路中，应确保离线率尽量小，使系统具有动态稳定性。（4）保证使用寿命应保持弓网接触力均匀，即控制弓网接触力的标准偏差，以减少接触网的局部磨耗。接触网和受电弓滑板的材质还应具有一定的耐磨性能。另外，接触网应具有抗电化学腐蚀性能。（5）减少对周围环境的影响在受流过程中，受流系统产生的电弧会产生电磁干扰和噪声，应采取措施减少其对周围环境的影响。2）高速铁路受流系统应满足的要求4.2.4高速铁路供电SCADA系统SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系统是指以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，它可对现场运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、测量、参数调节及各类信号报警等功能。SCADA

系统的应用领域很广，如电力系统、给水系统等。4.2.4高速铁路供电SCADA系统高铁论坛请同学们扫码观看微课，思考：什么是SCADA系统？它的应用领域和功能主要有哪些？SCADA系统4.2.4高速铁路供电SCADA系统1．高速铁路供电SCADA系统的组成高速铁路供电SCADA系统主要由调度主站、被控站、传输通道三大部分组成。1）调度主站调度主站设在电力调度所内，用来完成对远程对象的监控、数据统计及管理等。2）被控站各牵引变电所及各个受调度主站监视的系统均被称为被控站。被控站主要完成数据的采集、预处理、发送、接收及输出执行等功能。3）传输通道传输通道是指连接调度主站与被控站的介质，可分为有线、无线、光缆等形式。在高速铁路中，传输通道主要采用光缆。（1）监控牵引供电系统沿线各牵引变电所、分区所、开闭所的设备运行状态，完成遥控、遥调、遥测、遥信、遥视、保护及调度管理。（2）进行故障定位，辅助完成设备维修、设备事故处理等。（3）向其他系统提供共享数据，实现相关系统的联动。（二）上下楼梯4.2.4高速铁路供电SCADA系统2．高速铁路供电SCADA系统的功能①遥控是指从调度主站发出命令以实现远程操作和切换。②遥调是指调度主站直接对被控站某些设备的工作状态和参数进行调整，如调整牵引变电所的某些量值。③遥测是指将被控站的设备状态信号远距离传给调度主站。④遥信是指将被控站的设备信号远距离传给调度主站。⑤遥视是指将被控站设备的视频信号传给调度主站，以进行远程图像监控。提示