城市轨道交通接触网概述

接触网概述

接触网是电力牵引系统重要的组成部分，架设在轨道的上方或一侧，是一种特殊的输电线。在我国广泛使用的城市轨道交通接触网为柔性接触网、刚性接触网和接触轨。

接触网系统是指从牵引变电所出来的电能通过电动列车受电弓传送给车辆的整个送电系统，是牵引供电系统中唯一无备用的设备。接触网的供电制式主要指电流制、电压等级和馈电方式。铁路上采用交流供电制式，供电电压为27.5kV，而城市轨道交通基本都采用直流供电制式，原因有三个：其一是城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因此供电电压不需要太高；其二是没有电抗压降，在同样电压等级下直流制的电压损失比交流制的小；其三是城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都为DC550～DC1500V，但其挡级很多，这是由各种不同交通形式、不同发展历史时期造成的。现在国际电工委员会（IEC）拟定的电压标准为600V、750V和1500V三种。我国《城市轨道交通直流牵引供电系统》（GB/T10411—2005）规定牵引供电系统直流标称电压应采用750V或1500V，其波动范围应符合表4-1的规定。1接触网的供电制式

接触网的馈电方式有架空式接触网和接触轨（第三轨）两种方式。接触轨主要用于地铁、轻轨；架空式接触网除用于地铁外，还用于铁路干线、工矿、城市地面等。电压等级与馈电方式是接触网供电制式中的关键点，两者密切相关。对于一个具体的城市，电压等级与馈电方式的选择应统一考虑。例如，我国北京和天津的地铁均采用的是DC750V第三轨馈电方式，而上海、广州等城市的地铁采用的是DC1500V架空接触网馈电方式。表4-1牵引供电系统直流标称电压单位：V1接触网的供电制式

城市轨道交通接触网按安装位置和接触导线的不同分为架空式、接触轨式和跨座式三大类型,如图4-1所示。图4-1接触网的类型2接触网的类型架空式接触网沿轨道线路上方架设，通过与电动列车受电弓可靠地直接滑行接触，将电能持续不断地传送给电动列车，再经钢轨回到牵引变电所。架空式接触网根据接触悬挂的不同分为刚性接触网和柔性接触网，如图4-2所示。刚性接触网将接触线夹装在回流排中，依靠回流排自身的刚性保持接触线的固定位置，使接触线不因重力而产生弛度。刚性接触网具有占用净空小、结构简单、无外加张力、维护量小等优点，适用于隧道段。柔性接触网采用柔性线索作为导体，具有较好的弹性，跨距大，用于铁路和城市轨道交通已有多年的历史，运行经验丰富，人们习惯上将其简称为接触网。图4-2架空式接触网1.架空式接触网2.接触轨式接触网20%

电动列车通过安装在车辆转向架两侧的集电靴和接触轨的滑动接触取得电能。接触轨式接触网的主要结构形式有第三轨和第四轨两种。第三轨指在原有钢轨一侧新增一条轨道供电，车辆利用集电靴获得电力，电流经车轮和钢轨形成回流。第三轨形式比较常见，如北京地铁1号线工程、北京地铁2号线（环线）工程、天津地铁1号线中段、武汉轨道交通1号线一期工程等都采用了DC750V第三轨形式。2.接触轨式接触网20%

第四轨指在原有钢轨基础上增设两条轨道各供应直流电正负两极，第三条轨用于供电，第四条轨用于回流。第四轨比较少见，只在伦敦地铁和意大利米兰市的地铁A线中使用。接触轨的安装高度低，载流能力强，结构简单，施工方便，造价较低，使用寿命长，有利于城市景观。但是，由于接触轨处于人员比较容易接触到的位置，带来了安全问题，因此规定了系统电压等级一般不能高于1500V。目前，接触轨多用于城市轨道交通，在铁路中没有采用。3.跨座式接触网20%

跨座式接触网就是通过单根轨道梁来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。它能有效地利用城市道路空间，爬坡和曲线通过能力强，噪声和景观影响小，是一种独特的中等运量城市轨道交通系统。跨座式单轨通常为高架，高架单轨具有成本低，工期短，占地少，污染小，能有效地利用道路中央隔离带，适用于建筑物密度大的狭窄街区的优点。此外，单轨列车和轨道容易检查与维修养护。因此，单轨不失为大城市客流中等的交通线路和中等城市主要交通线路的较好选择，特别是在地形条件复杂、利用其他交通工具比较困难的情况下，最能体现出其优越性。单轨按照走行模式和结构的不同，主要分成悬挂式单轨和跨座式单轨两类。悬挂式单轨的列车（空中轨道列车）悬挂在轨道之下，如德国的H-Bahn空轨，如图4-3（a）所示；跨座式单轨比较常见，其列车跨座在路轨之上，两旁盖过路轨，如重庆的2号线和3号线，如图4-3（b）所示。图4-3单轨3.跨座式接触网不同类型接触网的特点及使用情况如表4-2所示。表4-2不同类型接触网的特点及使用情况4.不同类型接触网的比较接触网是一种无备用又易损耗的户外供电装置，经常受冰、雨、雪、风等恶劣气候条件和周围环境的影响，一旦发生故障将中断牵引供电，影响电动列车的正常运行。因此，对接触网在设计方面和日常维护方面提出以下基本要求：3接触网的基本要求（1）在任何条件下，接触网均不应对人员和设备构成安全威胁，接触网带电体与非带电体之间必须有充分的电气绝缘间隙，并具有能有效防止人员触电的措施和方法。

（2）与一般架空电力输电线相比，接触网的电负荷具有很大的波动性和不确定性，接触网系统发生短路事故的概率更大一些。因此，接触网系统应有充足的过负荷能力和承载短路电流的能力。3接触网的基本要求（3）接触网的供电电压和电能损失必须控制在可承受的范围内，馈线上网点电压和供电臂末端电压不应超出系统所允许的最高电压值和最低电压值。

（4）接触网的线索和设备均要承受一定的机械负荷，在接触网寿命期内，线索和设备在设计条件下均应处于安全状态。3接触网的基本要求

（5）接触网唯一的服务对象是受电弓，弓网之间有严格的机电匹配关系，不同型号的弓网配合会表现出不同的相互作用特性，在进行弓网系统设计时，应考虑弓网间彼此相适应的结构形式和机电特性，当选定受电弓后，接触网就应有与该型号受电弓相适应的结构形式和机电特性；与之相对应，当接触网设计施工完成后，就应由与之相适应的受电弓来运行，受电弓的静态特性、有效工作范围、弓头几何尺寸、滑板特性、运营方式均应与已有的接触网相适应。3接触网的基本要求（6）接触网是露天供电设施，气候及环境污染对接触网的技术性能有决定性影响，接触网必须能适应气候的变化，在设计条件下，温度、湿度、雪雨风霜、冰雾雷电均不应造成接触网设备的损坏，也不应影响接触网功能的正常发挥。

（7）接触网是无备用设备，组成接触网的线索和设备及接触网整体都必须具备良好的可靠性、可用性和安全性。3接触网的基本要求（8）接触网的几何参数是以轨道线路中心线和轨平面构成的直角坐标系为基准的，轨道线路的位置、曲线半径、外轨超高、竖曲线半径、线路坡度及其变化率、钢轨不平顺度等参数对弓网相互作用有重大影响。线路参数和接触网参数的调整必须相互协调、同步进行。接触网所有设备的安装位置均应满足铁路限界和绝缘安全要求。

（9）接触网应与四周的环境相协调，对动物、植物及自然环境和文化环境应有必要且合理的防护与保护措施。3接触网的基本要求

总而言之，要求接触网无论在任何条件下，都能给电动列车提供符合要求的电能，使电动列车安全可靠地运行。在符合上述要求的情况下，接触网应尽可能做到零件标准化、结构简约化、施工精细化、维修简便化、投资减低化，且便于新技术的应用。3接触网的基本要求接触网的供电方式有单边供电、双边供电和越区供电等。每个供电分区只从一端的牵引变电所获得电能的供电方式称为单边供电。每个供电分区同时从两个牵引变电所获得电能的供电方式称为双边供电，如图4-4（a）所示。正常工作状态下，正线接触网即采用双边供电方式