专升本辅导(接触网)

接触网考前辅导主讲人董昭德西南交通大学电气工程学院2016.10.18成都6303董昭德西南交通大学电气工程学院主要研究方向：接触网基础理论；接触网结构优化、接触网运营管理；接触网检测；主要科研成果：接触网综合检测车（铁道部科技进步三等奖）参与主要工程项目：郑宝、鹰厦、宝中、天兰接触网综合检测车研制，渝达、合宁、合武、兰新等线路接触网工程技术咨询与培训，中国高速铁路接触网技术干部培训(6000余人)主要学术著作：《电气工程与自动化专业生产实习指导》，西南交通大学出版社，2005；本科生课程设计教材《接触网课程设计》，西南交通大学出版社，2006；铁道部及四川省12.5规划教材《接触网》，中国铁道出版社，2010；

卓越工程师系列教材《接触网工程与设计》，中国科学出版社,2014；高铁供电管理和技术人员培训教材《高速铁路接触网技术》，铁道出版社，2014。高铁管理人员知识读本《高速铁路牵引供电知识读本》(参编)，铁道出版社，2015。手机子邮箱：dongzhaode@126.comQ

Q:

8231352661电气化铁路的电从何而来？中国电气化铁路的摇蓝2中国电气化铁路的起源中国电气化铁路领域3位院士：

曹建猷钱清泉丁荣军1917年7月19日出生于湖南省长沙。1929-1936年长沙岳云中学读书。1936-1940年上海交通大学电机工程系读书，获工学士学位。1940-1945年昆明西南联合大学工学院助教，教员。1945-1950年美国麻省理工学院研究生。1950年9月获博士学位。1950-1951年美国纽约市立学院客座讲师。曹建猷院士中国电气化铁路的摇蓝--西南交通大学电气工程学院

1951年8月从美国回到唐山铁道学院，1952~1983年

历任电机系主任，校学术委员会主任。1952年，就认识到中国发展电气化铁路的重要性，并着手创办“电气运输”专业，主要培养铁道电气化供电系统设计、施工、运行和电力机车设计，制造、运行方面的工程技术人才1956年参加国务院组织的制订中国科技发展12年规划的工作时，决心为中国铁道电气化一事业献身。

中国牵引电气化与自动化学科的创始人第六届和第七届全国人民代表大会代表西南交通大学副校长(1978~1983

)中国科学院学部委员(院士)2中国电气化铁路的起源

1953年4月，铁道部设计总局电气化铁路学习考察组，阜新露天煤矿，获取苏联DC3kV电气化设计图纸；1954年3月，组建电气化设计组，年底完成DC3kV电气化初步设计；1955年3月，DC3kV电气化送苏联交通部鉴定，6月完成鉴定，随即开始技术设计；1955年5月，AC25kV国际学术会议，获取交流电流制特点；1956年7月完成DC3kV电气化技术设计；2中国电气化铁路的起源

1956年10月，曹建猷在人民日报发表：我国电气化铁道应采用何种电压制；1957年8月，我国“电气化铁路电流电压制式”论证会；9月，按AC25kV电流制设计宝凤段电气化。1958年3月完成电气化初步设计，5月通过苏联交通部鉴定，1959年1月完成施工设计；1958年5月，铁科院环行铁道试验线完成AC25kV电气化设计，1959年4月竣工；1961年8月15日，宝凤段正式交付运营

2中国电气化铁路的起源宝成铁路宝凤段新中国第一条铁路-----成渝铁路

建于1950-1952年1950年6月15日，在成都举行开工典礼，邓小平致词，贺龙将“开路先锋”的锦旗授予筑路大军。1950年8月1日开始从重庆向西铺轨，1952年6月13日，铺轨到达终点站成都。西南军政委员会主席刘伯承，命令嘉奖西南铁路工程局两年修通成渝路，实现了四川人民40年的愿望。毛泽东亲笔题写"庆贺成渝铁路通车，继续努力修筑天成路(后来的宝成铁路)。早在1936年就开始修建该线，到1937年7月，因抗日战争爆发而停工，仅完成工程量的14%，一寸钢轨未铺。成渝铁路是中国西南地区第一条铁路干线，也是新中国成立后建成的第一条铁路。1987年12月24日，成渝铁路电气化工程经过多年的艰苦建设终于全线建成，并通过国家验收。2中国电气化铁路的起源新中国第二条铁路，中国第一条电气化铁路-----宝成铁路1913年，民国政府计划在平汉铁路以西建造一条连接黄河上游与长江上游的南北铁路交通干线，并就修建同（大同）成（成都）铁路进行过多次踏勘，但因工程浩大而未动工兴建。1936～1948年，又多次勘测比较，曾选定天水至成都方案，计划称天成铁路，但未动工兴建。1950～1953年，对天水~略阳和宝鸡~略阳两段又进一步勘测，选定宝鸡至成都的方案。宝成铁路于1952年7月1日(成渝铁路正式开通第二天)从成都端动工，1954年1月，宝鸡端开始施工，1956年7月12日两端于甘肃黄沙河接轨。1958年1月1日正式通车，全线676km采用蒸汽机车牵引，正式运营。

1958年6月，宝成铁路开始电气化改造。宝成电气化铁路概况

1954年，中国政府决定宝鸡一凤州30‰限坡设计，并采用电力牵引。1954年3月，铁道部设计局组成宝成线宝凤段电化设计组，开展宝成一期电气化工程设计，同年底完成初步设计文件。当初，宝凤段电气化设计是按DC3kV设计的。1957年，欧洲和日本都积极推行AC22kV~25kV工频单相电力牵引制式。中国一些铁路电气化专家学者分别发表文章和向铁道部建议，提出中国应一次到位采用这种国际最先进的电气化铁路牵引供电制式。这不仅有利于提高电气化铁路的技术经济效益，减少电力设备和原材料消耗，缩短工期，还可免去交流、直流电气化铁路在衔接时的种种麻烦。铁道部采纳了上述建议，在1957年9月以部令确定宝成铁路按工频AC25kV单相制设计。

宝凤段电气化工程于1960年5月14日并试运行1961年8月15日正式开通运营1975年7月宝成全线通车宝凤段电气化工程结束了中国干线铁路无电力牵引的历史。宝成电气化铁路拉开了中国铁路现代化建设的序幕。宝成电气化铁路锻炼和培养了中国一大批电气化铁路的建设骨干，中国电气化铁路从理论研究和工程建设两方面都形成了较为完整的体系。为中国高速铁路的发展奠定了坚实的基础。宝成电气化铁路的历史意义新中国的两个铁路第一都与成都有关!成都有很多世界第一，中国第一新中国的两个铁路第一都在成都!成都有很多世界第一，中国第一第一个水利工程!第一个官办学校!第一张纸币!(人类第五大发明)文宗在蜀!文宗在蜀苌弘：孔子老师春秋天文学家，政治家。通晓天文、历数，精于音律、乐理。测知木星12年围绕太阳公转1周，这与用现代科学方法测出的11.86年的真实值已很接近.今资中县发轮乡龙水村人，有“苌弘祠”、“苌弘读书台”。李冰:战国时期杰出的水利工程学家，都江堰的设计者和兴建的组织者严君平、文翁、司马相如、杨雄、落下闳(天文学家、春节创始人)、谯周：三国时史学大家，大儒，教育家。陈寿(三国志)、常璩(华阳国志)

袁天罡、陈子昂(唐诗开拓者，海内文宗

)、赵蕤、李白、杜甫、薛涛、苏舜卿(宋诗开拓者)、三苏、秦九韶、欧阳炯、两杨、费密、张问陶、李调元、唐君毅、巴金、张大千、郭沬若、罗玉君、曹葆华、吴玉章、李劫人

“12.5”是中国电气化铁路的一个重要里程碑!

2012年底，中国电气化铁路运营里程达48000km，位居世界第一!

俄罗斯43300km、德国21013km、印度18810km、日本16965km、法国15217km；全面掌握了高铁的设计、施工、检测技术；全面掌握了高铁接触网零配件、接触线、牵引供电GIS开关、自动过分相等关键产品研发和生产技术。至2015年底，中国高速铁路运营里程已经超过19,000公里，“四纵四横”完成。中国己成为全世界高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。3中国电气化铁路的成就至2015年年底，中国已建成42条高速铁路客运专线，基本上建成以“四纵四横”为骨架的全国快速客运网，总里程近20,000公里；

到2020年，中国高铁将超过30,000公里。十三五规划，中国高铁投资高达2.8万亿!在2013年2月1日实行的《铁路主要技术政策》中，既有线提速线路已从高速铁路中移除，高速铁路仅仅指新建设计开行250km/h（含预留）及以上动车组列车，初期运营速度不小于200km/h的客运专线铁路。未来几年(13.5)，中国高铁是一个关键期!要完成高铁投资建设3万亿4中国高速铁路发展与规划2020年：——铁路营业里程达到12万km，建设客运专线3万km以上——电化率达到60%——主要技术和装备拥有知识产权，且达到国际先进水平中国高铁建设围绕中国经济4台发动机全面展开，特别是西部高铁建设!十三五规划城市群共建80条城际铁路“十三五”规划纲要指出，优化城镇化布局和形态，加快城市群建设发展，明确提出要发展18个城市群和2个城市圈，建设京津冀、长三角、珠三角世界级城市群;提升山东半岛、海峡西岸城市群开放竞争水平;发展壮大东北地区、中原地区、长江中游、成渝地区、关中平原城市群;规划引导北部湾、山西中部、呼包鄂榆、黔中、滇中、兰州-西宁、宁夏沿黄、天山北坡城市群发展;促进以拉萨为中心、以喀什为中心的城市圈发展。4中国铁路中长期发展规划2016年6月29日，国务院通过《中长期铁路网规划》2016版2016年7月13日，发改委、交通部、铁总联合正式印发

2016~2025，远期2030年中国高铁网正式由“四纵四横”升级为“八纵八横”目标：

铁路网覆盖20万人口以上城市，路网达20.4万公里。快速铁路网连接所有50万以上人口城市。高速铁路网连接所有100万以上城市。城际高铁连接城市群内部城市。

高速铁路达7.2万公里。2020年铁路15万km高铁3.0万km2025年铁路17.5万km

高铁3.8万km4中国铁路中长期发展规划5泛亚铁路和欧亚大路桥泛亚铁路（Trans-AsianRailway）

亚洲18个国家于2006年11月10日在韩国釜山正式签署《亚洲铁路网政府间协定》。协定规划的总长度为8．1万公里的4条“钢铁丝绸之路”构成的黄金走廊，把欧亚两大洲连为一体。——东南亚走廊：1.26万公里，柬埔寨、老挝、马来西亚，新加坡等国泛亚铁路（Trans-AsianRailway）

亚洲18个国家于2006年11月10日在韩国釜山正式签署《亚洲铁路网政府间协定》。协定规划的总长度为8．1万公里的4条“钢铁丝绸之路”构成的黄金走廊，把欧亚两大洲连为一体。

——东北亚走廊：3.25万公里，包括德国、波兰、俄罗斯、哈萨克斯坦等国——中亚—高加索走廊：1.32万公里，芬兰、俄罗斯、阿塞拜疆、亚美尼亚、伊朗——南亚走廊：2.26万公里，包括土耳其、伊朗、巴基斯坦、印度等国

5泛亚铁路和欧亚大路桥6中国高铁与中国一带一路2413重要性国家稳定需要建立国家新体系的需要经济发展的需要加速产业转型和世界竞争力需要7中国为什么要发展高铁？国家领导人为什么充当高铁义务推销员？改变时空格局，海权陆权并存，向东沿海外向型经济，向西内陆经济牵引供电回路示意图8牵引供电系统的供电方式非对称，电磁不平衡、轨电位，电磁兼容为降低电气化铁路牵引供电系统的电磁影响，在牵引网中增设一些设备或架空导线，从而形成了电气化铁路的不同供电方式。牵引供电系统的主要供电方式有：TR、BT、TRR、AT、CC牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电所。结构简单，投资最少，维护费用低。在负荷电流较大的情况下，钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰较大，需设火花间隙，以便可靠保护；特点直接供电方式(TR)8牵引供电系统的供电方式8.1直接供电方式

在接触网和回流线中串接吸流变压器，让牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。电磁兼容性能好，对周围环境影响小，钢轨电位低。但牵引网阻抗大，存在半段效应，受电弓通过时易产生电弧，BT(吸流变压器)供电方式8牵引供电系统的供电方式8.2吸流变压器供电方式相对直接供电方式，钢轨电位和对通信线路的干扰有所改善。钢轨电位降低；牵引网阻抗降低，供电距离增长；对弱电系统的电磁干扰减小，相对BT方式，结构简单，投资少，维护费用低；牵引网阻抗减小，供电距离增长，牵引电流通过电力机车后部分从回流线返回牵引变电所，部分从钢轨地返回。兼有直接供电方式结构简单，投资和维修量小、供电可靠性高等优点8牵引供电系统的供电方式8.3直供加回流线供电方式牵引电流通过电力机车后从正馈线返回。供电电压提高，更能适应大功率负荷的供电，功率输送能力强，供电距离远，可减少牵引变电所数量，减少电分相数目，机车通过分相中性段短时失电产生的速度和功率损失得到降低；有效降低对通讯线路的干扰;AT供电方式接触网结构复杂，供变电设施较多，运营维护难度较大AT(自耦变压器)供电方式8牵引供电系统的供电方式8.4自耦变压器供电方式AT供电的接触网8牵引供电系统的供电方式8.4自耦变压器供电方式优点：内外导体耦合系数接近1，防护效果最佳缺点：价格贵，投资大同轴电力电缆结构示意图CC供电原理示意图8牵引供电系统与电力系统的相互关系8.5同轴电力电缆供电方式9变电所对接触网供电方式单边供电原理图牵引变电所对接触网的供电方式有：单边供电双边供电越区供电9变电所对接触网供电方式双边供电原理图牵引变电所对接触网的供电方式有：单边供电双边供电越区供电9变电所对接触网供电方式越区供电原理图牵引变电所对接触网的供电方式有：单边供电双边供电越区供电单边供电原理图越区供电原理图双边供电原理图9变电所对接触网供电方式课间休息！第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.1接触网的定义2.2架空接触网的基本组成2.8架空接触网的典型结构2.4接触网的基本特性2.1定义

沿电力牵引单元运行路径架设的，为电力牵引单元提供牵引电能的机电系统。接触网是电气化轨道交通系统的重要组成部分，是一特殊的高压供电线路。

接触网的基本功能：两“路”沿轨道架设的高压电路(电气系统)受电弓滑行的唯一机械滑道(机械系统)第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.2架空接触网的基本组成

支柱与基础

支持装置

定位装置

接触悬挂

附加悬挂第2讲电气化铁路接触网的结构和特性软横跨支持结构2.3支撑方式第2讲电气化铁路接触网的结构和特性硬横跨支持结构2.3支撑方式第2讲电气化铁路接触网的结构和特性隧道支持结构2.3支撑方式第2讲电气化铁路接触网的结构和特性腕臂支持结构2.3支撑方式第2讲电气化铁路接触网的结构和特性

安设于接触网支持和定位装置之上的，直接参与弓网受流完成电能传输的，由接触网线索及其悬挂零部件组成的结构的总称。2.4接触悬挂第2讲电气化铁路接触网的结构和特性

日本带弹性阻尼吊弦的复链形悬挂

日本重型复链形接触网示意图复链形悬挂（日本）

Re250接触网结构示意图

Re330弹性链形悬挂接触网弹性链形悬挂（德国）法国大西洋线接触网

法国瓦朗斯(VALENCE)~马塞(MARSEILLE)高速接触网

简单链形悬挂（法国）中国京津城际客运专线简单链形悬挂

中国京沪高铁试验段采用的弹性链形悬挂

中国典型接触悬挂结构AF线

AT供电方式或2x25kV供电方式中，起回流作用的导线。AF线电压等级为-25kV，一般采用185mm2、240mm2、300mm2钢芯铝绞线。自耦变压器中线（N线）

在AT供电方式中，从AT绕组中点端子引出的导线。电压等级1～3kV，一般采用钢芯铝绞线，常用截面有240mm2、300mm2。2.5附加悬挂保护线（PW线）

在AT供电方式中，因保护的需要，将绝缘子的双重绝缘部分或者腕臂支持零件连接到钢轨上的架空电线。电压等级1～3kV，一般采用95mm2、120mm2钢芯铝绞线。保护线用接轨线（CPW线）

连接保护线和钢轨（扼流变压器或空心线圈中点）的导线。CPW线一般采用铜芯或铝芯电缆，截面大小及根数根据供电计算结果确定，所亭附近CPW线所需截面较大，其余地点截面较小。CPW线应至少每隔一个闭塞分区设置一处（信号断轨检测需要）。馈电线（供电线）

接触网与牵引变电所、自耦变压器所、开闭所、分区所之间的连接导线架空地线（GW线）

为减少对钢轨的连接，作为接地回路一部分而专门设置的架空导线在交流电气化铁路中，GW线一般用于车站成排支柱的工作接地和安全接地。回流线（NF线）

在直接供电方式（即1x25kV供电方式）的牵引网中，通过吸上线与钢轨并联起回流作用的导线。NF线电压等级按1～3kV考虑2.5附加悬挂吸上线连接回流线与钢轨的导线。吸上线一般采用铜芯或铝芯电缆，截面大小及根数根据供电计算结果确定，所亭附近吸上线所需截面较大，其余地点截面较小。吸上线应至少每隔一个闭塞分区设置一处（信号断轨检测需要）。2.6

接触网的典型结构

跨距

锚段和锚段关节

中心锚结

补偿装置

线岔

电分相

接触悬挂

概念

分类

作用

影响或决定因素

技术要求接触网纵向结构示意图第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.6.1跨距

跨距基本概念：

实际跨距

技术跨距

经济跨距

临界跨距

当量跨距

最大许可跨距

概念

作用

影响或决定因素

技术要求接触网纵向结构示意图

跨距同一组悬挂的两支柱(定位点)间的水平间距，是接触网最基本的长度单元!第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.6.2锚段

锚段由若干跨距组成的具有相对独立的机电功能的一段接触网称为锚段，锚段是接触网最基本的机电单元。

划分锚段的目的

确定锚段长度需考虑的因素

锚段长度与接触网工程投资和运营安全的关系接触网纵向结构示意图第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.6.3锚段关节

锚段关节锚段与锚段之间的衔接部分称作锚段关节

锚段关节的作用

实现接触网的机械和电气分段，以满足供电和受流需要；

使受电弓高速、平稳、安全地从一个锚段过渡到另一个锚段；

便于在接触网中安装必要的机电设备。

分类按锚段与锚段间的电气关系分：绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节。按锚段关节所用跨距数分：3、4、5跨。

称谓：三跨(非)绝缘锚段关节；四跨(非)绝缘锚段关节；五跨(非)绝缘锚段关节；接触网纵向结构示意图第2讲电气化铁路接触网的结构和特性四跨绝缘锚段关节

四跨绝缘锚段关节第2讲电气化铁路接触网的结构和特性五跨绝缘锚段关节第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.6.4补偿装置第2讲电气化铁路接触网的结构和特性作用锚固一个锚段的接触悬挂调节因温度变化引起的线索张力和弛度变化改善悬挂弹性，提高接触网的机械稳定性提高高速接触网（主要是接触线）的波动速度分类

滑轮、棘轮、鼓轮、弹簧等多种形式滑轮补偿装置补偿滑轮是滑轮补偿装置的核心设备，一般由铝合金铸造而成，补偿滑轮的传动效率应在98%以上

组成

零件名称

常见故障

原因

安装曲线2.6.4补偿装置第2讲电气化铁路接触网的结构和特性滑轮补偿装置

安装曲线滑轮补偿装置的安装曲线2.6.4补偿装置第2讲电气化铁路接触网的结构和特性棘轮补偿装置棘轮补偿装置及其安装曲线

棘轮式补偿装置与滑轮式补偿装置相比，具有占用空间少、转动灵活、传动效率高、防腐性能好，使用寿命长等优点，但由于棘轮本体形状复杂，轮径大，薄壁部位多，对生产制造设备和工艺要求较高，价格偏贵。应用于哈大线的棘轮式补偿装置第2讲电气化铁路接触网的结构和特性弹簧补偿装置补偿弹簧应用于软横跨的弹簧补偿装置

弹簧补偿装置主要用于软横跨上下部固定绳的张力补偿，隧道内有时也用弹簧补偿器。特点是在弹簧补偿器内部装有一个具有一定初始压缩力的弹簧，当软横跨上下部固定绳伸长时，弹簧被释放，工作杆收回拉紧软横跨上下部固定绳；当上下部固定绳收缩时，弹簧被压缩，工作杆伸出，使软横跨上下部固定绳的张力保持在一定范围内。第2讲电气化铁路接触网的结构和特性恒张力弹簧补偿装置第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.6.5中心锚结

结构

作用

布置原则简单悬挂中心锚结半补偿链形悬挂中心锚结第2讲电气化铁路接触网的结构和特性

作用：

防止接触悬挂在温度变化或其它因素作用下发生来回窜动防止悬挂断线时引起整锚段悬挂故障，缩小事故范围减少温度变化引起的线索张力差、增加悬挂弹性均匀性第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.6.5中心锚结哈大线全补偿链形悬挂中心锚结第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.6.5中心锚结2.6.6线岔

分类：交叉无交叉

结构

作用

布置原则交叉线岔结构示意图

重要概念：弓网始触区接触线无线夹区第2讲电气化铁路接触网的结构和特性广深线无交叉线岔无交叉线岔三区示意图第2讲电气化铁路接触网的结构和特性无交叉线岔合宁线无交叉线岔第2讲电气化铁路接触网的结构和特性无交叉线岔弓网始触区示意图接触线无线夹区示意图第2讲电气化铁路接触网的结构和特性

重要概念：

弓网始触区接触线无线夹区课间休息！第2讲电气化铁路接触网的结构和特性沿路轨架设的、为电气列车提供牵引电能的特殊供电线路，是电气化轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。功能路

供电电路受电弓滑道

环境复杂

无备用

机电复合

负荷随机

学科交叉第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.7接触网的特性

环境复杂性（1）空间环境（2）气候环境（3）电磁环境（4）运营环境(5)施工环境

无备用性

机电复合性

负荷随机性

学科交叉性（1）空间环境内空间环境

与受电弓及列车的几何关系外空间环境

架空电力线通讯线桥隧及涵洞动植物及文化古迹（2）气候环境

大气温度、湿度、冰雪、大风、大雾、污染、雷电等。线索弛度线索张力悬挂弹性空间位置绝缘强度载流能力磨耗关系支柱负载。2.7接触网的特性温度对接触线抗拉强度的影响接触网在隧道内的计算温度取值曲线

大气温度、湿度、冰雪、大风、大雾、污染、雷电等。

气候三要素对接触网的不良作用第2讲电气化铁路接触网的结构和特性2.7接触网的特性（2）气候环境大气温度、湿度、冰雪、大风、大雾、污染、雷电等。覆冰对架