高速电气化铁路对接触网要求的思考

【摘 要】 随着经济高速发展，高速电气化铁路的需求日益突显，而高速电气化铁路的稳定性直接影响运行安全，而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，它的稳定性和技术标准直接影响着行车安全。

【关键词】 高速铁路 电气化 接触网

进入21世纪以来，经济高速发展，现有的铁路已经不能满足要求，制约着国民经济的发展，为了提高铁路的运输能力，国家将大力发展高速电气化铁路，并且制定了到2020年建成四纵四横的约10000公里的电气化客运专线的目标。

一般认为列车运行的最高速度在每小时200公里以上的铁路，就可以叫做高速铁路。高速铁路采用电力机车牵引，这就对接触网提出了更高的要求。

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。其由支柱与基础、支持装置、定位装置、接触悬挂几部分组成。要想提高列车的运行速度，接触网组成部分都起着关键性的作用。

1 支柱与基础

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。高速电气化铁路对接触网支柱和基础的要求很高。根据国外的一些高速电气化铁路，接触网基础一般有混凝土实体基础、钻孔打固桩基础、管桩基础等三种基础类型，采用的支柱有混凝土支柱、工字钢支柱和格构支柱等种类。在实际应用中，根据列车的运行速度和当地的地基的类型选择不同的支柱和基础，在施工中将支柱与基础形成一个整体，确保列车在运行中支柱有良好的稳定性。

2 支持装置

支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或基础。高速电气化铁路接触网支持装置一般包括斜腕臂、平腕臂、复合硅绝缘子、可调整的承力索座及其它铝合金乃耐腐蚀支持设备。这些装置材料应向重量轻、强度高，耐腐蚀性强的方向发展。在腕臂计算中，要充分考虑其精度。

3 定位装置

定位装置包括定位管和定位器。定位装置的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，使接触线悬挂保持应有的弹性，即当受电弓在其下面通过的瞬间，保证接触线的自由升降。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，高速电气化铁路一般采用带减振阻尼装置的多功能定位器，改善受电弓的取流特性。

4 接触悬挂

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。

接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。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。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。

4.1 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。

4.2 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。

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。

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。

4.3 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。

4.4 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。

4.5 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。

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