2022年《接触网教案》补充城轨接触网

1、城轨接触网城市轨道交通用的接触网有三大类型：第三轨类接触网,架空柔性接触网和架空刚性 接触网；1、第三轨接触网 第三轨接触网仅用于城市轨道交通中的地铁,全封闭的城市铁路和轻轨等线路,因其 牵引供电线路中的导电轨沿线路在车辆的走行轨旁设置而被形象地称为“第三轨 ”；第三轨距 0.44 米（详细数据要依据机车集电靴设置参数 走行轨中心距离约为 1.4 米,距轨面高度约 而定）,由接触导电轨、端部弯头、防爬器、隔离开关和防护罩等组成,并用绝缘子支撑；与之相协作,车辆采纳集电靴受流；一般地,依据车辆集电靴与导电轨的接触受流方式的不同,车辆接触受流方式分为上接触式、 侧接触式和下接触式,对应的第三轨也就

2、称为“上接触式第三轨”、“下接触式第三轨”和“侧接触式第三轨”；（一）上接触式 上接触式接触轨直接放在支持绝缘子上,安装于走行轨的一侧,车辆的集电靴从接触 轨上表面取流； 接触轨的上方和一侧有防护罩爱护,对人员接近和冰雪侵扰有肯定防护作用；上接触式接触轨的结构简洁,造价低廉,其导电轨直接放置于支持瓷绝缘子上,导电 轨重量对结构的稳固有利,日常检查也一目了然,爱护工作量小,机械故障的可能性也小；上接触式的主要优点是结构稳固牢靠、爱护便利、造价低,但由于导电面几乎全部暴 正是由于这一缺点,露在外, 在人身安全防护、 美观、耐候性等方面低于下接触和侧接触式；英国的有关部门在 60 岁月后期打算除既有

3、线路外,在新建的城市轨道交通线路中不再使用 这一方式,如 1987 年 8 月开通的英国伦敦港口住宅区轻轨（DLR ）线路,就改用了侧接触 式接触轨；（二）下接触式 下接触式接触轨向下安装在特别的防护罩的内侧,防护罩集防护和支持功能为一体,安装在走行轨的一侧；接触轨的上方和两侧都被防护罩屏蔽,车辆的集电靴从接触轨下表面取流；其优点是相对安全、美观、耐候性较好；在某些特别的情形下（如乘客掉下站台、车辆在区间发生停车故障、需要紧急疏散乘客、车辆修理工作人员疏忽等）问题有肯定的防护成效；,由于暴露在外的导电面相对隐藏,对可能产生的人身安全下接触式接触轨的主要缺点是比上接触式接触轨的运营爱护工作量大,

4、相应费用较高；下接触式接触轨向下安装在防护罩的内侧,接触轨重量对于整体结构起不到稳固作用,因此对防护罩的结构有特别要求,否就其变形可能会引起接触轨的变形,进而影响到车辆的 受流；在检查爱护时,必需打开防护罩才能观看到接触轨机械连接和电气接续部件的状态；（三）侧接触式 侧接触式接触轨类似于上接触式接触轨,都是安装在瓷绝缘子的上部,主要区分是接 触轨外形不同, 对着车辆受流器的侧立面较为平直；主要优缺点也与上部受流方式基本相同；与上述两种受流方式相比,侧面受流方式有两个较突出的优点：一是接触轨的终端弯 头向侧面外弯, 不占下部空间, 离积雪较远, 也不占上部空间, 简洁处理与车体的距离关系；在线间

5、距较宽的道岔区,它可以顺道岔导曲线延长,缩短道岔区的无电区长度；二是它所受到的受流器侧向压力较为稳固,不会由于受流器脱轨而对接触轨和支架产生过大的侧向推 力,运行更加安全牢靠；侧接触式接触轨主要在德国、英国等少数国家采纳,我国目前没有运营体会和车辆受 流器的生产运用体会； 重庆城市交通单轨线路采纳的侧面受流刚性接触网与侧接触式接触轨 不是同一概念,这种侧面受流刚性接触网型式自日本引进,电压采纳 DC1500V ；（四）导电（接触）轨使用的材料 常用的导电（接触）轨材料分为低碳钢和不锈钢铝合金复合材料 2 种类型；（1）低碳钢接触轨北京地铁的上接触式接触轨使用我国自行生产的JU-52 型渗铝低碳

6、钢接触轨（钢号为0.5Al ）,单位重量51.36kg/m ,单位长度电阻为1.91 10-5 ./m （+15 ）,标准制造轨长12.5m 的接触轨在隧道外焊接成5075m 长度的轨节（在隧道内轨节长度可以加倍）,轨节之间做成轨缝式膨胀接头,构造简洁,爱护简便,运行30 年来上表面仅磨耗35mm ,约占接触轨截面的6%,运行反映良好；（2）不锈钢铝合金复合接触轨简称 “钢铝复合接触轨”或“复合接触轨 ”；由于低碳钢接触轨电阻率高,压降大, 20 世纪70 岁月以来,国外开头讨论导电性能优越的铜接触轨和使用耐磨性好的钢材与导电性好的 铝合金材料构成复合接触轨来取代低碳钢接触轨；由于铜接触轨的使

7、用受到了成本和资源的 限制,因此,成本相对低廉,资源相对充裕的钢铝复合接触轨得到了较广泛的应用；复合接触轨采纳6mm 厚的高硬度不锈钢带与铝合金轨体压合；目前采纳这种复合接触轨的城市有巴塞罗那、旧金山、底特律、温哥华、多伦多、曼谷、哥本哈根等城市；以载流 量 3,500A 的复合接触轨为例,单位重量 11.16 /m；复合接触轨截面积约 3,705mm2 （其 中,铝合金轨体截面积 3,485mm2 ,不锈钢截面积 220mm2 ）；单位长度电阻 0.91 10-5 ./m（+20 ）；标准轨长可为 9m 或 10m ,通过专用鱼尾板连接成 120m 的轨节,轨节之间用 专用膨胀接头连接；据报

8、道,温哥华地铁使用的钢铝复合接触轨在运行 5 年后实测平均磨 耗 0.04mm/ 年,据此推算其使用寿命约为 40 50 年；与低碳钢接触轨相比,钢铝复合接触轨具有以下优势：l 重量轻、截面小、易于施工安装；l 电阻值低、电压降及牵引网电能损耗均有所下降；l 接触面光滑、耐磨耗,可削减由于受流器与接触轨之间的不平顺产生的电弧；但是,钢铝复合接触轨除了自身造价高于低碳钢接触轨外,仍要求每一轨间用螺栓连 接的接头缝隙不大于 0.1mm ,这是很高的安装精度,对施工和治理提出了较高的要求；另 抗漏电痕迹 外,假如采纳有机聚合材料的绝缘子,就需要依据运用情形考虑材料的抗污秽、和抗老化等性能的要求；运用

9、的特点：目前,第三轨系统结构简洁,使用寿命长,在安装、爱护上的费用和工作量要低于架 空接触网（相同电压下）,受天气的影响也小得多（除了上接触式外）,并且能够较好地适 应小尺寸隧道； 另外,仍有一个有争辩的优点在于对视觉的影响上,一些人认为接触网暴露 在地面上的部分影响了城市景观；由于第三轨系统距地面很近,无法做到全方位的人员接近防护是一个主要的缺点；电 力操作规程所规定的断电标志（打开断路器,有明显的断路点,挂地线）在第三轨系统实行 存在困难,对日常爱护或紧急情形下的旅客疏散造成困难；也正是由于距地面很近的缘由,设备在国内仍存在易窃易损的可能；另外, 第三轨系统在运行轨道岔处必需留出间隙,在某

10、些环境下会显现列车中断运行的情形,需要使用跳线电缆暂时搭接或其他列车救援；再者,由于直流电场的吸附作用和距地面很近的缘由,第三轨系统中的绝缘器件简洁被污染,加之自然风和雨水无法对绝缘器件产生自洁作用,需要常常清扫,否就极易发生绝缘闪络事故,影响行车；由于接触轨的不连续性,受流器在滑入接触轨时会受到冲击,当列车速度过高时,冲 击力较大,严峻时会损坏受流器,因此,采纳接触轨受流方式时列车的最高运行速度较低；依据英国的讨论,采纳第三轨的列车运行极限速度为 京地铁列车运行极限速度为 90km/h ；160km/h ；在国内,采纳第三轨的北接触轨系统的结构简洁,刚性固定、爱护工作量小,故障率低,最常见故

11、障为支持绝 缘子污秽、 裂纹或损坏, 无需配备专用的接触轨系统抢修机械；由于接触轨系统的零部件种 类少,作业面也低,因此,抢修作业程序也较为简洁,通常是停电后,在确定损坏的绝缘子 位置后,即可进行更换；2、柔性架空接触网 二次世界大战前,架空的电气化线路设计开头使用；第一条从伦敦利物浦大街到圣菲 尔德的线路全部完工于 1948 年,采纳 DC1500V 电压；随后的七十岁月开头,DC1500V 架空接触网占了新建城市轨道交通的 70% 以上,而采纳接触轨的城市轨道交通不足 30% ；在早期的城市轨道交通中,供电系统的整流设备大多数采纳水银整流器,其反向冲击 电压水平仅能满意 750V 电压的要

12、求,初期的电力半导体器件也很难达到 1500V 电压的要 求；到了七十岁月,高电压的电力半导体器件制造技术已经成熟,这样就为采纳 1500V 电 压等级制造了条件；同样, 架空接触网也是受到机械工业的影响,早期的进展受到肯定程度 的制约,此时接触轨由于安装相对简洁、有用、易于实现而被很多国家采纳；随着技术的不 断进步,接触网从设备的安全牢靠、降低造价到易安装、易爱护、 少故障等方面都有了本质 上的飞跃,九十岁月以后包括我国在内的很多国家和地区纷纷提出了针对架空接触网的“少 修理,无修理 ”的口号,加上其相对接触轨而言在人身安全方面的优越条件,后期修建的地下铁道多数采纳了DC1500V架空接触网

13、方式；（一）柔性架空接触网悬挂种类 柔性架空接触网在电气化铁道中得到了广泛的应用,适用于城市轨道交通的架空式接 触网的悬挂类型大致可分为两大类：半补偿弹性简洁悬挂方式,全补偿简洁链形悬挂方式；（1）半补偿弹性简洁悬挂 半补偿弹性简洁悬挂接触网由支柱（基础）、支持装置、定位装置、接触线（吊索）、补偿装置等组成；半补偿弹性简洁悬挂接触网结构简洁,导线的弹性匀称性较差,弓网关系不易匹配,不适用于较高速度行车,因此在城市轨道交通中的车辆段场所的停车线、出库线、月修线、不落轮镟库线、 静调线、 吹扫线等场地使用较多；半补偿简洁悬挂接触网在单股道线路上是通过腕臂上的三角形吊弦悬挂一根接触线,在库内的各种线

14、上是通过各个悬挂点上的三角形 吊弦悬挂一根接触线（Ris120 ）,在多股道线路上就通过软横跨下部定位绳上的滑轮三角 形吊弦悬挂一根接触线（Ris120 ）；（2）全补偿简洁链形悬挂接触网 正线柔性全补偿简洁链形悬挂接触网在技术上是成熟的,经济上是相对合理的,目前仍没有更抱负的形式来取代；全补偿简洁链形悬挂接触网的弹性匀称,受流质量好, 稳固性较好, 弓网关系匹配也较好,适用于较高速度行车,但其结构占用的空间较大,在隧道内使用时需要增加肯定的土建工程量（其结构高度依据隧道结构的不同大约是在235mm到375mm 之间）；全补偿简洁链形悬挂接触网是由支柱（基础）、支持装置、定位装置、接触悬挂、补

15、偿装置等组成；. 支柱及基础在隧道外接触网悬挂通过支持装置：支柱及基础固定；按其在接触网中的作用可分为 中间支柱、锚柱、道岔定位支柱、硬横跨支柱等几种；目前,在城市轨道接触网系统中采纳 H 型,圆型钢支柱；. 支持装置 由水平腕臂、斜腕臂、绝缘子等组成,其作用支持接触网悬挂,并将力传给支柱和建 筑物；. 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畴内, 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；补偿装置又称补偿器；补偿装置（补偿器）,由补偿滑轮、补偿绳、杠杆、坠砣杆和坠砣组成；它设在锚段两端,能自

16、动补偿接触线或承力索内的张力,它是自动调整接触线或承力 索张力的补偿器及其制动装置的总称,由滑轮和坠砣组成；其作用是温度变化时,线索受温 度影响而伸长或缩短,由于补偿器坠砣的重量作用,可使线索沿线路方向移动而自动调整线 索张力,使张力恒定不变,并借以保持线的驰度满意技术要求 在隧道内接触网悬挂通过底座,支持装置（腕臂、绝缘子）,定位装置（定位器）固 定；在 DC1500V 供电方式中,接触网系统在正线股道上一般采纳双接触线（Ris120 ）,单 或双承力索（ TJ-150 ）, 04 根帮助馈线（ TJ-150 ）, 1 根架空地线（ TJ-120 ）；在隧道中,为了进一步降低隧道的工程造价,

17、充分利用隧道顶部的空间,很多城市在 隧道内的接触网悬挂方式上仍采纳了结构占用空间较小的弹性支座有补偿简洁悬挂（国外公 司的专利技术）；（二）接触网的主要设备及其特点 为了保证工作人员的作业便利及人身安全,将接触网在电的方面分成独立的区段；绝缘器两端的接触线当开关闭合时都能带电；当隔离开关打开时,独立的区段中就没有电,便于在该独立区段中进行停电作业；（1）双沟式银铜接触线 目前,在城市轨道交通供电系统架空柔性接触网里都采纳的银铜接触线,截面 积 120mm2 ；此种含 0.1 银合金的接触线具有：一是耐温好,大幅度提高了接触网系统的抗退火、抗短路才能（接触网系统能承担最大不退火短路电流为4000

18、0A,20ms, 末端不退火短路电流为15000A,60ms ）,克服了铜接触线软化现象；二是抗拉强度好,Ris120 额定张应力也高于同类铜接触线,在接触线截面积磨损20 后,其额定张应力仍旧爱护在正常的架设张应力范畴之内；使用寿命长,大大提高了运营的牢靠性；（2）分段绝缘器 为匀称安排接触网负荷和故障修理处理的需要,接触网需分成如干个供电区域,设置分段绝缘器； 分段绝缘器可分：隧道外单线和隧道内双线,前者在车辆段内的各个电分段的线路上,后者用于正线需要电分段的线路上；（3）隔离开关 隔离开关与分段绝缘器协作使用,使接触网达到敏捷供电；按其功能可分带接地刀闸 和不带接地刀闸的隔离开关；按其操

19、作系统分手动和电动；（4）避雷器 在雷击地区为有效爱护接触网和整个牵引供电系统的正常供电,通常在车辆段、地面 正线和隧道口装有阀式避雷器和羊角避雷器；3、刚性接触网悬挂刚性悬挂接触网结构比较简洁,由悬挂装置、绝缘子、汇流排等组成；刚性悬挂方式相当于安置在隧道顶部的接触轨；因此,刚性悬挂方式同时具有接触轨和接触网所具有的优点,在上个世纪 70 岁月后期被很多国外的城市所采纳；刚性悬挂接触网经过十几个国家 40 多条地铁的运营, 在设计上的不断改进,目前已经臻于完善；刚性悬挂试验段在广州地铁 1 号线运行近 5 年,广州地铁 2 号线已经正式使用,受流质量较好；刚性悬挂的国产化率可达到96% 以上

20、,工程造价低于柔性悬挂接触网,在隧道内使用仍能保证较宽的受电弓所需要的空气绝缘间隙,长隧道区间不需要预留接触网下锚空间, 汇流排载流截面大、温升小, 没有事故断线之虞,不需要帮助馈线, 结构稳固牢靠,零件种类少,爱护简洁易行；所以,尽管刚性悬挂在我国使用的时间不长,运营体会不多,在制造、施工、 设计等方面都仍有值得改进之处,但其总体优势得到了业界的确定,正在许多新建城市轨道交通项目中得到推广,目前开通的南京地铁 1 号线也在隧道中采纳了刚性 悬挂方式；隧道内刚性接触网和隧道外柔性接触网的连接需要通过特地设计的过渡装置来实现过 渡；三、三类接触网的优缺点 刚性架空接触网与接触轨一样具有结构简洁、

21、事故影响范畴小、运营爱护工作量小等 优点,但由于其作业面较高,运营爱护仍须配备专用的爱护检修车辆；两种供电制式的比较,柔性架空接触网适合列车高速运行；在法国,使用简洁悬挂接触网的列车最高试验速度达到160km/h ,链形悬挂时列车的最高试验速度达到500km/h ；我国在秦沈客运专线上,使用链形悬挂时列车最高试验速度达到 上,使用链形悬挂的城市轨道列车最高试验速度也达到了321km/h ,在天津滨海线 115km/h ；同时,由于带电部分高出运行轨面 4 米以上,安全性好,并且可以依据电力操作规程的规定,确保有明显断电 标志（降下车辆的受电弓,与带电的接触网脱离）,便于紧急情形下的处置；另外,

22、由于在高空架设,自然风和雨水能够对绝缘子产生自洁作用,相对削减了绝缘 子的清洁工作量；但是,柔性架空接触网结构复杂,零部件多,且有断线之虞；接触线磨耗快,换线周 期短； 在隧道内,张力补偿下锚要求高,在地面或高架桥上会对城市景观造成肯定影响；柔 性简洁链形架空接触网的接触导线和承力索均带张力,接触网发生短路故障时存在断线隐 患,其支持部件除承担各类线索的垂直荷载外,仍要承担线索张力引起的各类水平荷载及断 线冲击荷载,部件发生故障的几率相对较大；一旦发生断线事故,影响范畴较大, 同时由于 检修作业为高空作业,需要的人员多,抢修和复原比较困难,需要专用检修设备,表 1 是对 DC750V ,接触轨

23、（第三轨）供电方式和 较的汇总；表 1 各种接触网特点对比表DC1500V ,架空接触网供电方式比供电电压DC750V/1500V DC1500V 接触网类型接触轨（钢铝复合接触轨）架空接触网柔性接触 /悬挂方式上接触下接触侧接触刚性旋 转 腕 臂 链弹 性 底 座 简适合安装位置地下、 地面、 高架桥面的钢地 下 钢形悬挂单悬挂地下钢轨上方隧道顶部,地轨 上 方面、桥面钢轨上方支柱等支轨侧面隧 道 顶持结构车辆受电方式集电靴部受电弓答应速度 /km h-1 80 高高80140 120 供电安全性高高高高供电牢靠度高高高高高高正常情形下的全方无 法 做无 法 做无 法 做可 以 做可以做到可以做到位人身防护到到到到修理工作量基本相当40 40 基本相当20 15 使用寿命（年）40 20 接触网造价160 万元 /km 160万/ 120万150 万元 /km / 元/km 元/km 是否要求增加隧道 净空无无无无有,与隧道截 面外形有关无对突发大事旅客疏 散的影响有有有无无无对城市景观影响无无无/ 有/ 变电所间距小/大大变电所总价高/低低能源损耗大/中中车