第五章接触网

城市轨道交通供电技术接触网概述导学时光导学时光接触网概述牵引网是由接触网、回流网、连接电缆及附属设备构成的，为机车提供动力电源的电能传输网络。接触网是牵引网的核心部分，机车通过与接触网的滑动接触获取持续的电能，接触网通过馈电线与牵引变电所连接。接触网占据了整个牵引网的绝大部分，通常也用接触网代指牵引网。接触网概述回流网可分为走行轨回流和专设回流线回流两种形式。目前，我国的城市轨道交通系统多采用走行轨式回流网，此种形式工程投资少，施工方便，但由于钢轨对地绝缘性能较差，因此泄入大地的杂散电流较多，对铁轨、邻近线路的金属管线及建筑物内的钢筋等都有一定的腐蚀性，需要做好杂散电流的防护工作。接触网的主要特点（1）没有备用。牵引负荷属于一级负荷，但由于接触网与机车在空间上的关系，和轨道一样无法为其设置备用线路，一旦接触网出现故障，将会导致在故障网络间运行的机车停运，整个供电区间将全线停电。（2）经常处于动态运行状态。在接触网沿线，会有多辆机车在高速运动中从接触网上获取电能，机车受流装置（受电弓或受电靴）与接触网接触并保持一定的压力滑动摩擦运行。接触网上的电流很大且不断变化，受电弓离线产生的电弧，恶劣天气环境及大气污染，接触网长期持续地振动、摩擦、腐蚀、伸缩等动态变化，众多因素致使接触网发生故障的概率较一般电力线路要大得多。接触网概述（3）结构复杂且技术要求高。接触网的重要性与故障高发性决定了接触网的高技术要求，为了保证接触网的正常运行，必须采用较高质量的设备器材，以及众多结构复杂的保障措施。例如，在实际项目施工时，对接触网导线的高度、拉出值，定位器的坡度，接触网的弹性和均匀度等，都有明确的要求。接触网需要满足的基本要求：（1）接触网的悬挂应弹性均匀、高度一致，在高速行车和恶劣天气条件下均能保证正常取电。（2）接触网的结构应尽量简单，并能保证在施工、运行和检修方面具有充分的可靠性和灵活性。（3）接触网应具有足够的耐磨性和抗腐蚀性，以保证其使用寿命。（4）接触网应具有良好的对地绝缘特性，以提高接触网的安全可靠性和系统的供电质量。（5）在接触网的建设过程中，应尽可能地节约有色金属及其他贵重材料的用量，以降低成本。接触网概述

接触网主要分为架空接触网和接触轨式接触网两种类型。架空接触网的悬挂方式主要有简单悬挂、链形悬挂和刚性悬挂3种。采用不同悬挂方式的接触网，其所用导线的粗细、条数和张力也不相同，具体应根据供电分区中的列车速度、电流容量等输送条件及架设环境等因素综合考虑。接触轨是沿轨道线路敷设的与轨道平行的附加轨，所以也称第三轨。机车从转向架伸出的受流器与滑靴组成受电靴，通过与接触轨接触来获取电能。受电靴与接触轨的接触方式可分为上接触式、下接触式和侧接触式。接触网概述柔性接触网柔性接触网采用的是带张力的柔性金属导线（即接触线），主要由接触悬挂、支持定位装置、支柱及基础部件组成。刚性接触网

刚性接触网采用刚性悬挂，一般由具有一定刚度的导电轨或具有相应刚度的汇流排与接触线组成。其中，在汇流排与接触线的组合中，汇流排的作用相当于柔性接触网中的承力索，并利用其刚性保持接触线的固定位置。课堂总结再见课堂总结接触网的定义接触网的分类城市轨道交通供电技术架空接触网导学时光导学时光架空接触网接触悬挂接触悬挂通常由接触线、吊弦、承力索、补偿器及连接零件组成，由支持定位装置对其进行固定，用来将变电所输送过来的电能传递给机车组。接触悬挂按其结构不同可分为简单悬挂和链形悬挂两种方式，按照下锚方式不同可分为硬下锚和补偿下锚两种方式。架空接触网简单悬挂简单悬挂是由一根或几根相互平行的接触线直接固定在支持装置上而组成的悬挂，一般用于车速较低的线路上，如次等站线、库线、净空受限的人工建筑物内，以及城市电车和矿山运输线等，在城市轨道交通中主要应用于车辆段，但如上海城市轨道交通1号线则将其用于正线。架空接触网

简单悬挂的结构较为简单，要求支柱高度较低，建设成本相对也较低，施工和检修方便，但接触线的张力和驰度随气温变化而产生的波动较大；接触线在悬挂点集中受力而形成硬点，导致线路弹性不均匀，不利于机车在高速运行时取流。通常会在悬挂点处加装一个8～16m长的弹性吊索，可改善简单悬挂的弹性不均匀问题，此类形式的悬挂称为弹性简单悬挂，可用于时速不超过90km的线路上，城市轨道交通车辆段（如广州城市轨道交通1号线车辆段）的接触网多采用此类悬挂。架空接触网链型悬挂链形悬挂的接触线通过吊弦悬挂在承力索上，承力索通过钩头鞍子、承力索座和悬吊滑轮悬挂在支持装置的腕臂上，从而使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，使接触线在整个跨距中对轨道面的高度基本保持一致，减少了接触线在跨距中的驰度和硬点，改善了接触线的弹性，增加了接触悬挂的重量，提高了接触线供电稳定性，可满足机车在高速运行时的取流要求。架空接触网硬下锚和补偿下锚

接触悬挂的线索在终端支柱上的固定称为下锚，接触悬挂的下锚方式有硬下锚和补偿下锚两种。承力索和接触线两端不设置补偿装置而直接固定的，称为硬下锚。但因气温变化导致承力索和接触线有较大的张力和驰度变化，致使机车取流环境恶化，一般很少采用。对于链形悬挂，在其承力索和接触线两端下锚处均设置补偿装置，此类悬挂形式称为全补偿链形悬挂。补偿装置可以抵消承力索和接触线因温度变化等原因导致的张力和驰度波动，使其保持较为均匀的弹性，保证机车取流环境的稳定。全补偿链形悬挂的结构架空接触网支持定位装置支持定位装置用于支持接触悬挂，对接触线进行水平定位，以保证接触悬挂的高度和水平（横向）偏移，并将悬挂的负荷传递给支柱的装置。定位装置是由定位管、定位器、定位线夹及连接零件组成的。架空接触网定位方式支持定位装置通常由定位管、定位器、定位线夹及连接零件组成。根据支柱所在位置及受力情况的不同，支持定位装置的定位方式可分为正定位、反定位、软定位、双定位等类型。定位方式不同，支持定位装置的具体结构也不相同。架空接触网

正定位：正定位的支持定位装置由直管定位器和定位管组成，定位器的一端利用定位线夹固定接触线，另一端通过定位环与定位管进行活动衔接，而定位管则通过定位环固定在绝缘腕臂上。正定位的支持定位装置负责将接触线拉向线路的支柱侧，此类定位方式多用于在直线区段和大曲线半径区段。

反定位：一般用于小曲线半径区段的曲线内侧支柱或直线区段“之”字方向与支柱位置相反处，定位器附挂在较长的定位管上。

软定位：只能承受拉力，不能承受压力，只用于小曲线半径的区段，在曲线力抵消反向的风力后，拉力需保持一定值时方能使用此种方式。

双定位：用于锚段关节的转换支柱、中心支柱及站场线岔处的定位，这些地方均有两组悬挂在同一支柱处，分别固定在特定的位置上，并将两线保持一定的距离。架空接触网正定位在直线区段或半径1200～4000m区段采用。架空接触网反定位一般用于曲线内侧支柱或直线拉出方向和支柱位置相反的地方。架空接触网3、软定位这种定位装置只能承受拉力，而不能承受压力，因而它用于曲线半径R＜1000m的区段课堂总结再见课堂总结接触网的结构接触网的定位装置城市轨道交通供电技术第三轨式接触网导学时光导学时光第三轨式接触网

接触轨系统主要由接触轨、端部弯头、接触轨接头、防爬器、安装底座、防护罩、锚结和接触轨支架等部件组成。其中接触轨、绝缘支架、防护罩是接触轨系统中馈电、支撑和防护的三大部件，是接触轨系统的重要组成部分。接触轨系统根据接触轨与受流靴的接触方式可分为上接触式、下接触式和侧接触式3种类型。第三轨式接触网上接触式

接触轨的轨面朝上，固定安装在绝缘子的上部，并由固定在枕木上的弓形肩架来支撑。受流靴从接触轨上部下压接触轨顶面与之接触摩擦取流。上接触式接触轨安装固定方便，可以在接触轨上方通过支架安装各型防护板或防护罩。北京、纽约等城市的地铁线路均采用上接触式接触轨系统。第三轨式接触网下接触式

下接触式接触轨的轨面朝下，通过绝缘肩架、橡胶垫、扣板收紧螺栓及支架等部件安装固定在底座上。受流靴从接触轨下部接触面与之接触摩擦取流。下接触式接触轨的防护罩从上部通过橡胶垫直接固定在接触轨周围，防护效果好，更能保障人员安全。莫斯科地铁线路采用了下接触式接触轨系统，有利于防止下雪和冰冻造成的集电困难，但此类接触轨系统结构较为复杂，造价相对较高。第三轨式接触网侧接触式

接触轨的接触面朝向走行轨（机车）方向，受流靴从接触轨一侧与接触轨横向接触摩擦取流。跨坐式独轨列车多采用侧面接触形式，其受流器安装于机车转向架下部，接触轨安装于轨道梁上。第三轨式接触网接触轨的电压等级

目前世界各地的城市轨道交通直流牵引供电系统所采用的电压等级较多，仅接触轨系统的电压等级就有600V，630V，700V，750V，825V，900V，1000V，1200V，1500V等多种，我国规定的接触轨系统标称电压为750V。近年来，1500V接触轨系统也逐步得到应用，如广州地铁4号线、深圳地铁3号线等。接触轨的主要结构

接触轨正极供电网络主要包括接触轨、端部弯头、接触轨接头、防爬器、安装底座，负极回流网由回流走行轨、电缆及其他相关电气设备组成。第三轨式接触网接触轨的电分段接触轨的分段包括机械分段和电分段。机械分段指接触轨在机械方面的明显的分段，但在电气上仍保持直接接通。电分段是接触轨导电部分的电气隔离，主要用来保护电路和缩小故障范围。通常在有牵引变电所的车站，车辆段或停车场内不同的供电分区之间及其与正线接口处，折返线、联络线和区间存车线之间，列检库入口处等位置均设置有电分段。电分段的形式有分段式和短轨式两种第三轨式接触网分段式电分段：设置在有牵引变电所的车站，一般设置在车站的进站端，断电区共长14m，大于1节列车两个受电弓之间的距离。当列车从一个供电分区到另一个供电分区时，有一节列车不取流，以防止两个供电分区的电连接。

短轨式电分段：列车从一个供电分区到另一个供电分区时，可实现不间断取流，短轨通过短路器单独供电，但不能造成两个供电分区的电连接。课堂总结再见课堂总结第三轨接触网的结构第三轨接触网的不同形式城市轨道交通供电技术牵引变电所向接触网的供电方式导学时光导学时光牵引变电所向接触网的供电方式降压变电所的设置原则降压变电所的设置应遵循以下原则。（1）靠近负荷中心。（2）进出线方便。（3）设备吊装、运输方便。（4）设置场所不能有明显的振动。（5）远离污染环境和危险场所。（6）尽可能与牵引变电所合建。牵引变电所向接触网的供电方式降压变电所的选址依据

降压变电所应结合实际情况和低压配电系统自身的需求，选择合理的位置，在选址时主要参照以下因素。（1）地面或高架车站的降压变电所应与车站合建，根据负荷分布情况设置在车站低压负荷较大的一端。（2）下车站（地上或地下）降压变电所应与车站合建。（3）车辆段降压变电所应与牵引变电所合建。（4）控制中心的降压变电所一般设置在控制中心地下一层或地上一层。牵引变电所向接触网的供电方式降压变电所的布置形式车站变配电系统用电负荷的分布通常为大量的动力设备集中在车站两端的设备区，车站中部公共区和运行区间主要为照明负荷。对于车站规模和负荷相对较小、长度较短的车站，可在车站负荷较大的一端设置一座降压变电所。对于车站规模和负荷较大、长度较长的车站，可根据实际情况，在车站两端的设备区分别设置一座降压变电所和一座跟随所（或低压配电室），每个变电所负责半个车站和相邻两侧半个区间的供电。降压变电所可按照以下3种形式进行布置。牵引变电所向接触网的供电方式降压变电所直接供电降压变电所直接供电形式的示意图如图所示，车站的一端设置一座降压变电所，该端的电气设备由降压变电所经低压开关柜直接供电；另一端设置低压配电箱，负责为该端的电气设备供电。牵引变电所向接触网的供电方式一所一室供电

如图所示为一所一室供电形式示意图，在车站的一端设置一座完整的降压变电所，另一端设置一座低压配电室，室内设置0.4kV低压开关柜，由降压变电所两台动力变压器引入两路0.4kV电源。此类方式可节约用地，提高系统的供电可靠性，但造成低压系统上、下级配合级数增多，电压损失增大，施工和维修难度也随之增加。牵引变电所向接触网的供电方式一所一跟随供电一所一跟随供电形式的示意图如图所示，在车站的一端设置一座完整的降压变电所，另一端设置一座跟随式降压变电所。跟随式降压变电所内设置两台动力变压器和一个0.4kV