接觸網(wǎng)系統(tǒng)工作原理及組成

成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料 11.電氣化鐵道概述 12.電氣化鐵路的組成 1第一章供電系統(tǒng)工作原理 11.電力牽引的制式 12.電力牽引供電系統(tǒng)的組成 23.牽引網(wǎng)與接觸網(wǎng) 44.接觸網(wǎng)的工作特點(diǎn) 55.對(duì)接觸網(wǎng)的基本要求 56.接觸網(wǎng)的分類(lèi) 57.接觸網(wǎng)的供電方式 68.接觸網(wǎng)的電分段 69.架空式接觸網(wǎng)的機(jī)械分段 7第二章接觸網(wǎng)的組成 91.架空式接觸網(wǎng)的組成及結(jié)構(gòu) 91.1.接觸懸掛的種類(lèi) 91.2.接觸懸掛的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與類(lèi)型 1.3.接觸懸掛的下錨方式 1.4.支持與固定裝置 1.5.支柱和基礎(chǔ) 1.6.接觸網(wǎng)的張力和弛度曲線 2.接觸軌式接觸網(wǎng)組成及結(jié)構(gòu) 2.2.下磨式 2.3.側(cè)面接觸式 3.剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3.1.架空剛性懸掛系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3.2.“IT”型剛性懸掛接觸網(wǎng)特點(diǎn) 成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料1.電氣化鐵道概述采用電力機(jī)車(chē)為主要牽引動(dòng)力的鐵路稱(chēng)為電氣化鐵路，它是在19世紀(jì)70年代末的歐洲最先出現(xiàn)。早期的電氣化鐵路多采用直流供電方式，電壓等級(jí)較低，需設(shè)整流裝置，不利于設(shè)置在長(zhǎng)距離的鐵路干線上。目前國(guó)際上普遍采用比較先進(jìn)的單相工頻交流制電氣化鐵路，它便于升壓和減少電能的損耗，可以增加牽引變電所之間的距離，大大降低了建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使電力機(jī)車(chē)和牽引供電裝置的工作性能不斷提高。低能耗、高效率、高速度的電力牽引已成為世界各國(guó)鐵路發(fā)展趨勢(shì)，是鐵路現(xiàn)代化的標(biāo)志。我國(guó)電氣化鐵路自本世紀(jì)50年代末發(fā)展以來(lái)，走過(guò)了幾十年艱苦創(chuàng)業(yè)的歷程，根據(jù)80年代鐵道部確定的以電力牽引為主內(nèi)燃牽引為輔的技術(shù)政策，國(guó)家撥款和吸引國(guó)外資金等多種方式大力發(fā)展電氣化鐵路，借助改革開(kāi)放的大好形勢(shì)相繼建成一批高質(zhì)量、高性能的電氣化鐵路，已使我國(guó)電氣化鐵路初具規(guī)模，形成了良性發(fā)展的大好局面，在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，接觸網(wǎng)自動(dòng)化檢測(cè)、牽引變電所遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)等，普遍應(yīng)用在電氣化鐵路上。為了提高鐵路運(yùn)輸能力，鐵道部又制定了發(fā)展高速鐵路的計(jì)劃，可以預(yù)測(cè)中國(guó)電氣化鐵路的發(fā)展有著廣闊的前景。2.電氣化鐵路的組成由于電力機(jī)車(chē)本身不攜帶能源，靠外部電力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)牽引供電裝置供給其電能，故電氣化鐵路是由電力機(jī)車(chē)和牽引供電裝置組成的。牽引供電裝置一般分成牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分，所以人們又稱(chēng)電力機(jī)車(chē)、牽引變電所和接觸網(wǎng)為電氣化鐵道的“三大元件”。本書(shū)主要討論和介紹接觸網(wǎng)的有關(guān)內(nèi)容。為便于全面了解電氣化鐵路，我們對(duì)電力機(jī)車(chē)和牽引變電所與接觸網(wǎng)有關(guān)的內(nèi)容作一些簡(jiǎn)單介紹。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司1(1)電力機(jī)車(chē)電力機(jī)車(chē)靠其頂部升起的受電弓，直接接觸導(dǎo)線獲取電能。每臺(tái)電力機(jī)車(chē)前后各有一受電弓，由司機(jī)控制其升降。受電弓升起工作時(shí)，以(68.6+9.8)N的接觸壓力緊貼接觸線摩擦滑行，將電能引入機(jī)車(chē)主斷路器，再經(jīng)變壓器和硅整流器組整流供給直流牽引電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)使電力機(jī)車(chē)運(yùn)行如圖0-1電力機(jī)車(chē)受電弓直接從接觸線上滑行取流，其形式一般有單臂式和雙臂式兩種，目前一般采用單臂式受電弓。受電弓頂部的滑板緊貼接觸線?；骞潭ㄔ谕屑苌希屑芤话悴捎?mm的鋁板冷壓制成。根據(jù)接觸線材質(zhì)的不同選用不同材圖0—1電力機(jī)車(chē)的工作原理質(zhì)的滑板。受電弓的最大工作范圍為1250mm。我國(guó)目前使用的電力機(jī)車(chē)主要是國(guó)產(chǎn)韶山型電力機(jī)車(chē)，投入運(yùn)用的有SS1、SS3、SS4、SS8等型號(hào)及部分進(jìn)口電力機(jī)車(chē)。(2)牽引變電所牽引變電所的主要任務(wù)是將電力系統(tǒng)輸送來(lái)的電能降壓，然后以單相供電方式經(jīng)饋電線送至接觸網(wǎng)上，電壓變換由牽引變壓器進(jìn)行。電力系統(tǒng)的三相電改變?yōu)閱蜗嚯娛峭ㄟ^(guò)牽引變壓器的電氣接線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)目前所用的牽引變壓器有三相式、三相/二相式及單相式三種類(lèi)型。三相式變壓器線圈接成星形/三角形連接組，連接標(biāo)號(hào)為Y,d11,次邊為三角形。三角形的一角與鋼軌和接地網(wǎng)連接，另兩角分別接至牽引變電所兩邊供電分區(qū)的接觸網(wǎng)上(又稱(chēng)兩個(gè)供電臂),因此使接觸網(wǎng)對(duì)地為單相，三相變電所高壓側(cè)電壓為110kV,低壓側(cè)(又稱(chēng)牽引側(cè))電壓為27.5kV。單相變電所一般采用兩臺(tái)單相變壓器聯(lián)成開(kāi)口三角形接線，符號(hào)為V/V接法。單相變電所比較簡(jiǎn)單，單相變壓器利用率較高，但也有其不利的一面，故目前未大量采用。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司2成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料近年來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了AT供電方式，其牽引變電所的變壓器采用較特殊的接線方式，這種方式稱(chēng)為斯科特接線方式，或者接成另一種稱(chēng)為伍德布里奇接線方式，這樣的變電所稱(chēng)為三相/二相變電所。這種接線方式的特點(diǎn)是變壓器次邊電壓提高至55kV,在其供電臂上并接自耦變壓器構(gòu)成了較為先進(jìn)的AT供電方式，它與吸流變壓器/回流線供電方式一樣，形成了防止接觸網(wǎng)對(duì)附近通信線路產(chǎn)生干擾的接線形式。牽引變電所一般設(shè)有備用電源，采用雙回路高壓電源供電，以提高供電的可靠性，牽引供電回路應(yīng)為下列順序：牽引變電所-饋電線-接觸網(wǎng)-電力機(jī)車(chē)-鋼軌-大地或回流線-牽引變電所。由此可以看出接觸網(wǎng)在供電回路中起著十分重要的作用，直接影響著電氣化鐵道的運(yùn)行，因此使接觸網(wǎng)始終處于良好的工作狀態(tài)，安全可靠的向電力機(jī)車(chē)供電，對(duì)于保證鐵路運(yùn)輸暢通無(wú)阻有著極為重大的意義。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司3成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料第一章供電系統(tǒng)工作原理1.電力牽引的制式對(duì)牽引列車(chē)的電動(dòng)車(chē)輛或電力機(jī)車(chē)特性的基本要求：(1)起動(dòng)加速性能要求起動(dòng)加速力大而且平穩(wěn)，即恒定的大的起動(dòng)力矩，便于列車(chē)快速平穩(wěn)起(2)動(dòng)力設(shè)備容量利用對(duì)列車(chē)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備——牽引電動(dòng)機(jī)的基本性能要求為，列車(chē)輕載時(shí)，運(yùn)行速度可以高一些，而列車(chē)重載時(shí)運(yùn)行速度可以低一些。這樣無(wú)論列車(chē)重載或輕載都可以達(dá)到牽引電動(dòng)機(jī)容量的充分利用，因?yàn)榱熊?chē)的牽引力與運(yùn)行速度的乘積為其功率容量，這時(shí)近于常數(shù)。(3)調(diào)速性能列車(chē)運(yùn)輸，特別是旅客運(yùn)輸，要求有不同的運(yùn)行速度，即調(diào)速。在調(diào)速過(guò)程中既要達(dá)到變速，還要盡可能經(jīng)濟(jì)，不要有太大的能量損耗，同時(shí)還希望容易實(shí)低頻單相交流制是交流供電方式，交流電可以通過(guò)變壓器升降壓，因此可以升高供電系統(tǒng)的電壓，到了列車(chē)以后再經(jīng)車(chē)上的變壓器將電壓降低到適合牽引電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的電壓等級(jí)。由于早期整流技術(shù)的關(guān)系，這種制式采用的牽引電動(dòng)機(jī)在原理上與直流串激電動(dòng)機(jī)相似的單相交流整流子電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)存在著整流換向問(wèn)題，其困難程度隨電源頻率的升高而增大，因此采用了“低頻”單相交流制，它的供電頻率和電壓有25HZ、6.5～11kV和16HZ、12～15kV等類(lèi)型。由于用了低頻電源使供電系統(tǒng)復(fù)雜化，需由專(zhuān)用低頻電廠供電，或由變頻電站將國(guó)家統(tǒng)一工頻電源轉(zhuǎn)變成低頻電源再送出，因此沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，只在少量國(guó)家的工礦或干線上應(yīng)用?！肮ゎl單相交流制”。這種制式既保留了交流制可以升高供電電壓的長(zhǎng)處，又仍舊采用直流串激電動(dòng)機(jī)作為牽引電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在電力機(jī)車(chē)上裝設(shè)降壓變壓器和大功率整流設(shè)備，它們將高壓電源降壓，再整流成適合直流牽引電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司1成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料低壓直流電，電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速可以通過(guò)改變降壓變壓器的抽頭或可控制整流裝置電壓來(lái)達(dá)到。工頻單相交流制是當(dāng)前世界各國(guó)干線電氣化鐵路應(yīng)用較普遍的牽引供電制式。我國(guó)干線電氣化鐵路即采用這種制式，其供電電壓為25kV。在牽引制的發(fā)展過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)“三相交流制”的形式，但由于供電網(wǎng)比較復(fù)雜，必須要有兩根(兩相)架空接觸線和走行軌道構(gòu)成三相交流電路，兩根架空接觸線之間又要高壓絕緣，造成的困難和投資更大，因此被淘汰。關(guān)于直流制式的電壓等級(jí)應(yīng)用情況大致如下：干線電氣化鐵路的供電電壓有3kV的，電壓沒(méi)有再提高是因?yàn)槭艿街绷鳡恳妱?dòng)機(jī)端電壓的限制，其值一般為一般就需要將兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)串聯(lián)聯(lián)接，再提高供電電壓其聯(lián)接就更復(fù)雜，還涉及當(dāng)時(shí)整流裝置絕緣水平的問(wèn)題。這種制式在原蘇聯(lián)和東歐一些國(guó)家應(yīng)用最普遍。供電電壓為1.2～1.5kV的直流制多用于工礦和部分國(guó)家的干線電力牽引，如日本等國(guó)家。城市軌道交通幾乎毫無(wú)例外地都采用直流供電制式，這是因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄟ\(yùn)輸?shù)牧熊?chē)功率并不是很大，其供電半徑(范圍)也不大，因此供電電壓不需要太高，還由于直流制比交流制的電壓損失小(同樣電壓等級(jí)下),因?yàn)闆](méi)有電抗壓降。另外由于城市內(nèi)的軌道交通，供電線路都處在城市建筑群之間，供電電壓不宜太高，以確保安全?；谝陨显颍澜绺鲊?guó)城市軌道交通的供電電壓都在直流550～1500V之間，但其檔級(jí)很多，這是由各種不同交通形式，不同發(fā)展歷史時(shí)期造成的?，F(xiàn)在國(guó)際電工委員會(huì)擬定的電壓標(biāo)準(zhǔn)為：600V、750V和1500V三種。后兩種為推薦值。我國(guó)國(guó)標(biāo)也規(guī)定為750V和1500V,不推薦現(xiàn)有的600V。我國(guó)北京地鐵采用的是750V直流供電電壓，上海地鐵采用的是1500V直流供電電壓。必須根據(jù)各城市的具體條件和要求，綜合論證決定。2.電力牽引供電系統(tǒng)的組成我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家一樣，電力生產(chǎn)由國(guó)家經(jīng)營(yíng)管理，因此無(wú)論是干線電氣化鐵路，還是工礦電力牽引和城市軌道交通電力牽引用電均由國(guó)家統(tǒng)一電網(wǎng)供給。為了說(shuō)明電力牽引供電系統(tǒng)各個(gè)組成部分的關(guān)系和作用，下面以城市軌道交通直流電力牽引供電系統(tǒng)為例，用示意圖1-1表示之。電廠可能與其用戶相距甚遠(yuǎn)，為了能得到經(jīng)濟(jì)輸電，必須將輸電電壓升高，2成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料以減少線路的電壓損失和能量損耗，因此在發(fā)電廠的輸出端接入升壓變壓器以提高輸電電壓。目前我國(guó)用得最普遍的輸電電壓等級(jí)為110～220kV。通常國(guó)家供電系統(tǒng)總是把在同一個(gè)區(qū)域(或大區(qū))的許多發(fā)電廠通過(guò)高壓輸電線和變電所聯(lián)結(jié)起來(lái)成為一個(gè)大的統(tǒng)一的供電系統(tǒng)，向該區(qū)域的負(fù)荷供電，這樣由各級(jí)電壓輸電線將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)結(jié)起來(lái)的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用戶的統(tǒng)一體被稱(chēng)為電力系統(tǒng)。組成統(tǒng)一的電力系統(tǒng)有如下的一些優(yōu)(1)可以充分利用動(dòng)力資源?；鹆Πl(fā)電廠發(fā)出多少電能就需要相應(yīng)地消耗多少燃料，而其他的某些類(lèi)型發(fā)電廠，它能發(fā)出多少電能取決于當(dāng)時(shí)該發(fā)電廠的動(dòng)力資圖1-1城市軌道交通電力率引供電系統(tǒng)1——發(fā)電廠(站):2——升壓變壓器；3——電力網(wǎng)：4——主降壓變電站，5——直速牽引變電所；6—使電線；7——接觸網(wǎng)；B——走行軌道；9——同流線，源情況，如水電站的水位高低，它隨自然條件的變化而變化，因此，組成統(tǒng)一的電力系統(tǒng)以后，在任何時(shí)候，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整各種動(dòng)力資源，以求其發(fā)揮最大效(2)減少燃料運(yùn)輸，降低發(fā)電成本。大容量火力發(fā)電廠所消耗的燃料是很可觀的，如果不用高壓遠(yuǎn)距離輸電，則發(fā)電廠必然要建在負(fù)荷中心附近而不能建在燃料資源的生產(chǎn)地，這樣就要大量運(yùn)輸燃料，造成發(fā)電成本升高。采用高壓輸電電力系統(tǒng)以后就可以解決以上問(wèn)題，將發(fā)電廠建在動(dòng)力資源豐富的地方。(3)提高供電的可靠性。由于供電區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷是由多個(gè)發(fā)電廠組成的電力系統(tǒng)共同供電的，這樣與單個(gè)發(fā)電廠獨(dú)立向自己的負(fù)荷供電比較起來(lái)，對(duì)負(fù)荷的供電可靠性就可以提高很多，因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)發(fā)電廠之間可以起到互為后備的作用。與此同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備容量也可以減少很多，降低了設(shè)備的投資費(fèi)用。(4)提高發(fā)電效率。沒(méi)有組成電力系統(tǒng)之前，每個(gè)發(fā)電廠的容量是按照它的供電負(fù)荷大小來(lái)設(shè)計(jì)選擇的，如果該地區(qū)負(fù)荷小，則發(fā)電設(shè)備單機(jī)容量必小。通常單機(jī)小容量的發(fā)電設(shè)備總是比大容量的設(shè)備運(yùn)行效率低些，因此組成電力系統(tǒng)以后，不但各發(fā)電廠的單機(jī)容量可以盡可能選得大一些，以提高單機(jī)的運(yùn)行效率，中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司3而且總機(jī)組數(shù)目也可減少，還不受各地區(qū)負(fù)荷大小的牽制，因?yàn)樗鼈兪怯山y(tǒng)一系統(tǒng)供電的，這就達(dá)到了提高發(fā)電效率的目的。(5)通常高壓輸電線到了各城市或工業(yè)區(qū)以后通過(guò)區(qū)域變電所(站)將電能轉(zhuǎn)配或降低一個(gè)等級(jí)，如35～10kV向附近各用電中心送電。城市軌道交通牽引用電既可從區(qū)域變電所高壓線路得電，也可以從下一級(jí)電壓的城市地方電網(wǎng)得電，這取決于系統(tǒng)和城市地方電網(wǎng)具體情況以及牽引用電容量大小。對(duì)于直接從系統(tǒng)高壓電網(wǎng)獲得電力的城市軌道交通系統(tǒng)，往往需要再設(shè)置一級(jí)主降壓變電站，將系統(tǒng)輸電電壓如110～220kV降低到10~35kV以適應(yīng)直流牽引變電所的需要。從管理的角度上看，主降壓變電站可以由電力系統(tǒng)(電業(yè)部門(mén))直接管理，也可以歸屬于城市軌道交通部門(mén)管理。以上，從發(fā)電廠(站)經(jīng)升壓、高壓輸電網(wǎng)、區(qū)域變電站至主降壓變電站部分通常被稱(chēng)為牽引供電系統(tǒng)的“外部(或一次)供電系統(tǒng)”。從主降壓變電站(當(dāng)它不屬于電力部門(mén)時(shí))及其以后部分統(tǒng)稱(chēng)為“牽引供電系統(tǒng)”。它應(yīng)該包括：主降壓變電站、直流牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、走行軌及回流線等。直流牽引變電所將三相高壓交流電變成適合電動(dòng)車(chē)輛應(yīng)用的低壓直流電。饋電線是將牽引變電所的直流電送到接觸網(wǎng)上。接觸網(wǎng)是沿列車(chē)走行軌架設(shè)的特殊供電線路，電動(dòng)車(chē)輛通過(guò)其受流器與接觸網(wǎng)的直接接觸而獲得電力。走行軌道構(gòu)成牽引供電回路的一部分。回流線將軌道回流引向牽引變電所。3.牽引網(wǎng)與接觸網(wǎng)牽引網(wǎng)是包括了接觸網(wǎng)、鋼軌回路(包括大地)、饋電線和回流線的一個(gè)大的范疇，它是軌道交通供電系統(tǒng)中向電動(dòng)車(chē)組供電的直接環(huán)節(jié)。接觸網(wǎng)是一種懸掛在軌道上方沿軌道敷設(shè)的、和鐵路軌頂保持一定距離的輸電網(wǎng)。通過(guò)電動(dòng)車(chē)組的受電弓(或受流器)和接觸網(wǎng)的滑動(dòng)接觸，牽引電能就由接觸網(wǎng)進(jìn)入電動(dòng)車(chē)組，驅(qū)動(dòng)牽引電動(dòng)機(jī)使列車(chē)運(yùn)行。饋電線是連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線，它把經(jīng)牽引變電所變換成合乎牽引制式用的電能饋送給接觸網(wǎng)。軌道在非電牽引情形下只作為列車(chē)的導(dǎo)軌。在電力牽引時(shí)，軌道除仍具有導(dǎo)軌功能外，還需要完成導(dǎo)通回流的任務(wù)，因此，電力牽引的軌道，還需要具有暢通導(dǎo)電的性能。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司4成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料回流線是連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線，通過(guò)回流線把軌道中的回路電流導(dǎo)入牽引變電所。接觸網(wǎng)占牽引網(wǎng)的絕大部分，因而在牽引網(wǎng)的討論中，主要是針對(duì)接觸網(wǎng)而4.接觸網(wǎng)的工作特點(diǎn)(1)沒(méi)有備用；一旦接觸網(wǎng)故障，整個(gè)供電區(qū)間即全部停電，在其間運(yùn)行的電動(dòng)車(chē)組失去電能供應(yīng)，列車(chē)停運(yùn)。(2)經(jīng)常處在動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)中。(3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。5.對(duì)接觸網(wǎng)的基本要求為了盡量保證對(duì)電動(dòng)車(chē)組良好的供電，對(duì)接觸網(wǎng)有一些基本的要求。(1)接觸網(wǎng)懸掛應(yīng)彈性均勻、高度一致，在高速行車(chē)和惡劣的氣象條件下，能保證正常取流。(2)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，并保證在施工和運(yùn)營(yíng)檢修方面具有充分的可靠性和靈活性。(3)接觸網(wǎng)的壽命應(yīng)盡量長(zhǎng)，具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力。(4)接觸網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)注意節(jié)約有色金屬及其他貴重材料，以降低成本。6.接觸網(wǎng)的分類(lèi)接觸網(wǎng)分為架空式接觸網(wǎng)和接觸軌式接觸網(wǎng)。架空式接觸網(wǎng)用于城市地面或地下、鐵路干線、工礦的電力牽引線路。接觸軌式接觸網(wǎng)一般僅用于凈空受限的地下電力牽引。我國(guó)圖4-1接觸網(wǎng)供電原理圖在地鐵軌道系統(tǒng)中，架空式和接觸軌式的接觸網(wǎng)均有采用。一般，牽引網(wǎng)電壓等級(jí)較高時(shí)，為了安全和保證一定的絕緣距離，宜采用架空式接觸網(wǎng)。在凈空受限的線路和電壓等級(jí)較低時(shí)多采用接觸軌式接觸網(wǎng)。我國(guó)北京地鐵采用的是接觸軌中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司5成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料式接觸網(wǎng)，上海和廣州地鐵均采用了架空式接觸網(wǎng)。7.接觸網(wǎng)的供電方式牽引變電所是沿鐵路線布置的，每一個(gè)牽引變電所有一定的供電范圍。供電距離過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使末端電壓過(guò)低及電能損耗過(guò)大；供電距離過(guò)短，又使變電所數(shù)目太多而不經(jīng)濟(jì)。牽引變電所向接觸網(wǎng)供電有兩種方式：?jiǎn)芜吂╇姾碗p邊供電，如圖4-1所示。接觸網(wǎng)通常在相鄰兩牽引變電所間的中央斷開(kāi)，將兩牽引變電所之間兩供電臂的接觸網(wǎng)分為兩個(gè)供電分區(qū)。每一供電分區(qū)的接觸網(wǎng)只從一端的牽引變電所獲得電流，稱(chēng)為單邊供電。如果在中央斷開(kāi)處設(shè)置開(kāi)關(guān)設(shè)備時(shí)，可將兩供電分區(qū)連通，此處稱(chēng)為分區(qū)亭。將分區(qū)亭的斷路器閉合，則相鄰牽引變電所間的兩個(gè)接觸網(wǎng)供電分區(qū)均可同時(shí)從兩個(gè)變電所獲得電流，則稱(chēng)為雙邊供電。8.接觸網(wǎng)的電分段電分段是在縱向或橫向?qū)⒔佑|網(wǎng)從電氣連接上互相分開(kāi)的裝置、為了使接觸網(wǎng)的供電具有安全、可靠和靈活性，接觸網(wǎng)在區(qū)間和車(chē)站之間、車(chē)輛段和區(qū)間之間以及一些特殊線路的始端，如電動(dòng)車(chē)組上部設(shè)備檢查線、試車(chē)段等，通常加設(shè)電分段根據(jù)設(shè)置位置分為縱向電分段和橫向電分段兩種方式、縱向電分段指的是沿線路方向進(jìn)行分段。橫向電分段是在線路之間的分段，如在車(chē)輛段的各股道之間進(jìn)行的分段等。在電分段處設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。需要分段時(shí)，將隔離開(kāi)關(guān)打開(kāi)，不需要分段時(shí)將隔離開(kāi)關(guān)閉合。電分段通常用分段絕緣器來(lái)實(shí)現(xiàn)。分段絕緣器是用以實(shí)現(xiàn)電分段的專(zhuān)用絕緣裝置。目前，廣泛采用環(huán)氧樹(shù)脂分段絕緣器，其結(jié)構(gòu)主要由環(huán)氧樹(shù)脂絕緣板、鋁合金導(dǎo)流滑板等部件組成。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司6成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料9.架空式接觸網(wǎng)的機(jī)械分段從供電的角度上，接觸網(wǎng)要有電分段，而接觸網(wǎng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上也需要進(jìn)行分段，這就是接觸網(wǎng)的機(jī)械分段。在分析接觸網(wǎng)的機(jī)械分段之前，首先介紹架空式接觸網(wǎng)的跨距和弛度的概念。(一)架空式接觸懸掛的跨距、弛度和張力的概念架空式接觸網(wǎng)的接觸懸掛是通過(guò)沿鐵路線布置的支柱或固定裝置懸掛于鐵道的上空，支柱與支柱(或固定裝置與固定裝置)之間的水平距離稱(chēng)為跨距。在電力工程中，跨距又稱(chēng)為檔距。取一個(gè)跨距最簡(jiǎn)單的情況進(jìn)行分析，接觸線只懸掛于兩支柱上。由于接觸線本身的重量影響，在跨距內(nèi)接觸線不能保持在懸掛點(diǎn)水平連線上而形成懸弧形狀，接觸線在跨距中央位置與懸掛點(diǎn)水平連線的距離稱(chēng)為弛度。當(dāng)兩懸掛點(diǎn)不在同一水平線上時(shí)，接觸線的弛度為懸弧最低點(diǎn)分別至兩個(gè)懸掛點(diǎn)的垂直距離。(3)接觸線的張力接觸線所受的拉力稱(chēng)為張力。(二)架空式接觸網(wǎng)的機(jī)械分段架空式接觸網(wǎng)的機(jī)械分段是以錨段進(jìn)行劃分的。接觸網(wǎng)的架設(shè)，經(jīng)過(guò)多個(gè)跨距以后必須在兩個(gè)終端加以固定。稱(chēng)為下錨。下錨的支柱稱(chēng)為錨柱。錨段是將接觸網(wǎng)沿線分成一定長(zhǎng)度，并在結(jié)構(gòu)上有獨(dú)立機(jī)械穩(wěn)定性的分段，采用它可以縮小發(fā)生事故時(shí)的范圍并便于檢修。(2)錨段關(guān)節(jié)一個(gè)錨段和另一個(gè)錨段相銜接的接觸網(wǎng)懸掛結(jié)構(gòu)稱(chēng)為錨段關(guān)節(jié)。在錨段關(guān)節(jié)，兩個(gè)錨段的接觸導(dǎo)線有一段是平行的，且有一段(或一點(diǎn))等高，要求當(dāng)電動(dòng)車(chē)組運(yùn)行時(shí)，能使受電弓從一個(gè)錨段平滑地過(guò)渡到另一個(gè)錢(qián)段。(3)工作支和非工作支在錨段關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)換支柱處，同時(shí)有兩組接觸懸掛互相轉(zhuǎn)換，其中由下錨轉(zhuǎn)為工作中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司7成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料狀態(tài)的接觸懸掛成為工作支，由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為下錨的接觸懸掛稱(chēng)為非工作支。即：在錨段關(guān)節(jié)內(nèi)，接觸線和承力索有重疊的兩支，與電動(dòng)車(chē)組受電弓工作接觸的稱(chēng)為工作支，脫離工作接觸以升高下錨的稱(chēng)為非工作支。雖然從機(jī)械受力和供電分段的要求上，需要設(shè)置錨段關(guān)節(jié)，但畢竟在關(guān)節(jié)處接觸懸掛的彈性較差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。調(diào)整維修麻煩，所以在接觸網(wǎng)平面布置中應(yīng)盡量多用大錨段，減少錨段關(guān)節(jié)數(shù)目以利于電動(dòng)車(chē)組運(yùn)行。為防止錨段兩端負(fù)荷失去平衡而向一端滑動(dòng)和縮小事故范圍，在錨段中心對(duì)接觸線進(jìn)行固定，這種懸掛結(jié)構(gòu)稱(chēng)為中心錨結(jié)。中心錨結(jié)一般設(shè)在錨段中部，是用鋼絞線及線夾將接觸網(wǎng)線(全補(bǔ)償鏈形懸掛時(shí)包括承力索)固定于錨段中部的結(jié)構(gòu)。中部錨段結(jié)的作用有兩個(gè)。①當(dāng)半個(gè)錨段發(fā)生故障(如斷線)時(shí)，不會(huì)涉及另半個(gè)錨段，縮小了事故范圍，便于迅速搶修；②防止接觸懸掛因摩擦力不均勻等因素影響，而在墜砣的作用下線索向一邊移動(dòng)，導(dǎo)致吊弦和定位器過(guò)分偏斜。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司8成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料第二章接觸網(wǎng)的組成1.架空式接觸網(wǎng)的組成及結(jié)構(gòu)架空式接觸網(wǎng)由接觸懸掛、支持裝置、支柱與基礎(chǔ)幾大部分組成。接觸懸掛是將電能傳導(dǎo)給電動(dòng)車(chē)組的供電設(shè)備。支持裝置用來(lái)支持懸掛，并將懸掛的負(fù)荷傳遞給支柱或固定裝置的。支柱與基礎(chǔ)用以承受接觸懸掛和支持裝置所傳遞的負(fù)荷(包括自身重量),并將接觸線懸掛固定在一定的高度。1.1.接觸懸掛的種類(lèi)接觸懸掛包括承力索、接觸線、吊弦、定位器、補(bǔ)償裝置、懸掛零件及中心錨結(jié)等元件。接觸懸掛的類(lèi)型很多，概括起來(lái)可分為簡(jiǎn)單懸掛和鏈形懸掛兩類(lèi)。(一)簡(jiǎn)單懸掛：簡(jiǎn)單接觸懸掛，是由一根或幾根相互平行的直接固定到支持裝置上的接觸線所組成的懸掛。如圖4-2所示。簡(jiǎn)單接觸懸掛一般用于車(chē)速較低的線路上。簡(jiǎn)單懸掛的懸掛方式比較簡(jiǎn)單，支持裝置和支柱所承受的負(fù)荷較輕，支柱高度要求較低，因而建造費(fèi)用比較經(jīng)濟(jì)，施工方便和維修簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是弛度大，彈性不均勻，不利于電動(dòng)車(chē)組高速運(yùn)行時(shí)對(duì)取流的要求。彈性不均勻會(huì)造成由于受電弓上下追隨速度和電動(dòng)車(chē)組運(yùn)行速度不協(xié)調(diào)而發(fā)生離線和沖擊現(xiàn)象，可以從圖4-2中看出。當(dāng)受電弓由a點(diǎn)移至b點(diǎn)時(shí)，可能因?yàn)檐?chē)速大而弓線脫離，發(fā)生電弧，并且，由于對(duì)b點(diǎn)的局部沖擊而增加接觸線局部的機(jī)械磨耗和損傷。因此，簡(jiǎn)單懸掛最大車(chē)速不宜超過(guò)40km/h。為了改善上述狀況，在一些國(guó)家的干線上大量采用了帶彈性吊索的簡(jiǎn)單懸掛，稱(chēng)為彈性簡(jiǎn)單接觸懸掛(又叫簡(jiǎn)化接觸網(wǎng))。彈性簡(jiǎn)單接觸懸掛在懸掛點(diǎn)處加了一個(gè)彈性吊索，如圖4-3(a)、(b)所示。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司9成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料彈性簡(jiǎn)單接觸懸掛，相應(yīng)地改善了懸掛點(diǎn)處的彈性和運(yùn)行狀態(tài)。彈性簡(jiǎn)單接觸懸掛具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支柱高度低、支柱負(fù)荷小、建造費(fèi)用低及施工維修方便等優(yōu)點(diǎn)，而電動(dòng)車(chē)組的運(yùn)行速度卻有所提高。(二)鏈形懸掛：接觸線通過(guò)吊弦(或輔助索)而懸掛到承力索上的懸掛稱(chēng)為鏈圖4-3彈性簡(jiǎn)單接觸懸掛1——彈性吊素；2——接觸線；3——短吊弦。形懸掛。鏈形懸掛可以在某一溫度下，使接觸線處于無(wú)弛度狀態(tài)。鏈形懸掛承力索懸掛于支柱的支持裝置上，接觸線通過(guò)吊弦懸掛在承力索上使接觸線在不增加支柱情況下，增加了懸掛點(diǎn)，吊弦可以使跨距內(nèi)各吊弦處接觸線盡量與支柱懸掛點(diǎn)處接觸線對(duì)鋼軌面高度保持一致。這樣，在整個(gè)跨距內(nèi)，可使接觸線至軌面保持相等的高度。這種懸掛由于接觸線是懸掛到承力索上的，因而基本上消除了懸掛點(diǎn)處的硬點(diǎn)，使接觸懸掛的彈性在整個(gè)跨距內(nèi)都比較均勻。鏈形懸掛比簡(jiǎn)單懸掛的性能好，但也帶來(lái)了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資工和維修調(diào)整較為困難等問(wèn)題。鏈形懸掛的類(lèi)型很多，可以按懸掛鏈數(shù)、線索拉緊方法、支柱吊弦形式和線索相對(duì)位置等特征進(jìn)行分類(lèi)。1)按懸掛的鏈數(shù)劃分：?jiǎn)捂溞徒佑|懸掛：可分為單鏈形懸掛、雙鏈形懸掛和多圖4-4單鏈形接勉層掛圖4-5雙鏈形換觸承掛圖4-6.三鏈形景掛1—承力索；2—輔助索；3——吊弦；4——接觸線。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司10成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料鏈形懸掛。4-4(a)和(b)所示。彈性鏈形懸掛使支柱處接觸線的彈性得到改善，并使整個(gè)跨距的彈性更趨均雙鏈形接觸懸掛：由接觸線、承力索及一根輔助索組成的懸掛稱(chēng)為雙鏈形接觸懸掛，如圖4-5所示。雙鏈形接觸懸掛由于多了一根輔助導(dǎo)線，其彈性更加趨于均勻。多鏈形接觸懸掛：多鏈形懸掛由接觸線、承力索及兩條或兩條以上的輔助索組成。三鏈形懸掛示意圖如圖4-6所示。因多鏈形懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝和維修比較困難，實(shí)用意義較小。2)按線索相對(duì)于線路中心的位置分1—線路中心；2——懸掛接觸線和承力索在平面上的投影重合。線索既可以沿鐵路中心布置，也可以布置成“之”字形，以利于受流器滑板的均勻磨損，如圖4-7所示。“之”字形既可以每隔一個(gè)懸掛點(diǎn)形成一個(gè)，也可以每隔幾個(gè)懸掛點(diǎn)布置成一個(gè)循環(huán)。在曲線區(qū)段上，直鏈形接觸懸掛的投影成折線形狀。圖4-8直線區(qū)段上的半斜鏈形懸掛1——承力索；2——接觸線；3——吊弦。半斜鏈形接觸懸掛：承力索沿線路中心布置，接觸線成“之”字形布置，這種懸掛稱(chēng)為半斜鏈形懸掛，如圖4-8所示。這種形式吊弦的橫向偏斜不大，對(duì)接觸線的固定構(gòu)件和機(jī)械計(jì)算方法均不必特別考慮。但是，它與直鏈形相比，不僅有較好的穩(wěn)定性而且施工更為方便。只需要接觸線按中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司圖4-9直線區(qū)段上的斜鏈形最掛1—樓觸統(tǒng)：2—承力案：3—吊弦；4—支柱，成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料承力索按材質(zhì)分主要有承力索按材質(zhì)分主要有銅和鋼兩大類(lèi)。銅承力索與鋼承力索相比，導(dǎo)電性能好，可以降低接觸網(wǎng)壓損和能耗，抗腐蝕性能高，適合于環(huán)境潮濕、標(biāo)準(zhǔn)要求定位，承力索沿線路中心布置就可以了。因此，我國(guó)和不少?lài)?guó)家都采用這種懸掛形式。斜鏈形接觸懸掛：這種懸掛的吊弦具有很大的偏斜，因而必須采用特殊的辦法來(lái)解決接觸線的扭曲問(wèn)題。在承力索和接觸線間存在有較為明顯的橫向水平力，因而在計(jì)算方法上較直鏈形懸掛復(fù)雜。在直線區(qū)段上斜錐形懸掛如圖4-9所示。接觸線和承力索依次在懸掛點(diǎn)固定于線路兩側(cè)。在曲線區(qū)段上的斜鏈形懸掛其承力索對(duì)接觸線有一個(gè)相當(dāng)大的外側(cè)位移，吊弦是傾斜的，在跨距中部把接觸線向外側(cè)拉。斜鏈形懸掛的特點(diǎn)是風(fēng)穩(wěn)定性好，它適用于強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和曲線比較多的地面區(qū)段。但由于施工困難，一般較少采用。以上各種懸掛方式的適用速度范圍各不相同，各種改善型的簡(jiǎn)單接觸懸掛其應(yīng)用速度可達(dá)70～80km/h,而彈性支柱吊弦的各種單鏈形懸掛，其應(yīng)用速度可達(dá)100km/h以上，對(duì)城市軌道交通而言，因其運(yùn)行速度并不太高，列車(chē)功率也1.2.接觸懸掛的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與類(lèi)型(一)承為索：承力索不與電動(dòng)車(chē)組直接接觸，但要承受接觸線的重力，因而對(duì)承力索的要求是材質(zhì)要柔軟，能承受較大的張力，并且在溫度變化時(shí)弛度變化要小。承力索的結(jié)構(gòu)一般是單芯式的多層絞線，由一根金屬線在中心，其外面繞若干層金屬線制成。為了使絞線結(jié)構(gòu)緊密，每一層繞的方向都和前一層繞的方向相反。這樣，在受外力，特別是扭力時(shí)各層不致松開(kāi)。為適合一般操作習(xí)慣，最外一層向右繞。表41菊承力聚規(guī)格表型號(hào)mm甘算直徑mm有效電阻TJ-70TJ-95TJ-1200.158TJ-1500.123中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司12成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料污染及腐蝕嚴(yán)重的地區(qū)使用。但銅承力索與鋼承力索相比，其機(jī)械強(qiáng)度不高、不能承受較大的張力、溫度變化時(shí)弛度變化也大。由于地鐵供電在壓損、能耗和抗腐蝕等方面的要求較高，銅承力索采用較多。銅承力索的規(guī)格和性能如表4-1所示。符號(hào)TJ的意義表示銅絞線，后面的數(shù)字表示截面積。鋼承力索用的是鍍鋅鋼絞線。另外，還有其他形式的合金承力索，如銅合金承力索、鋁包鋼承力索等。上海地鐵地面段承力索采用的是150mm2銅承力索。(二)接觸線：接觸線與電動(dòng)車(chē)組直接接觸，擔(dān)負(fù)著導(dǎo)流的作用。它向沿線行駛的電動(dòng)車(chē)組輸送電能，在運(yùn)行中直接受電動(dòng)車(chē)組受電弓的高速摩擦，要承受結(jié)構(gòu)所需的張力。因此，要求接觸線具有良好的導(dǎo)電性能、耐磨性能、抗腐蝕性能及足夠的機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)上述要求，銅接觸線應(yīng)為最佳選擇。但考慮到經(jīng)濟(jì)等其他原因，接觸線還有鋼鋁接觸線、鋁合金接觸線等其他類(lèi)型。例如，采用鋼鋁接觸線，以鋁作為導(dǎo)電部分，工作面為鋼，也可達(dá)到耐磨和強(qiáng)度的要求。接觸線的形狀制成兩側(cè)帶溝狀，上半部可用線夾夾緊而將接觸線懸吊起來(lái)，下半部與受電弓的滑板接觸稱(chēng)為工作面。銅接觸線一般是由硬拉電解銅制成，具有導(dǎo)電性能好，強(qiáng)度和硬度較高，耐腐蝕，施工和維修方便等優(yōu)點(diǎn)，銅接觸線的截面示意圖如圖4-10所示。接觸線截面的選擇應(yīng)滿足供電計(jì)算所確定的需要通過(guò)的電流值，即通過(guò)此電流時(shí)導(dǎo)線發(fā)熱溫度不超過(guò)其允許值。如上海地鐵接觸線采用的是銅銀合金120mm2接圖4-10鋼接觸線的截面示敕圖(三)其他導(dǎo)線：饋電線(包括輔助饋線)、并聯(lián)線和接地線等是不與受電弓接觸的，故在形狀上無(wú)特殊要求，一般采用電力線路中所用的導(dǎo)線形式。常見(jiàn)的主要有銅線、鋁線。在地鐵中，由于導(dǎo)電性能的要求，一般采用銅導(dǎo)線中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司13成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料1.3.接觸懸掛的下錨方式接觸懸掛的下錨方式分為硬錨和張力補(bǔ)償兩種。硬錨方式，是將承力索或接觸網(wǎng)兩端通過(guò)絕緣子串死固定在錨柱上。張力補(bǔ)償，是在下錨處，通過(guò)加設(shè)張力自動(dòng)調(diào)整裝置進(jìn)行下錨。下錨方式和線索緊固方式的不同，可以將接觸網(wǎng)分為不同的類(lèi)型。對(duì)于鏈形接觸懸掛有以下幾種形式：(一)未補(bǔ)償鏈形接觸懸掛(不補(bǔ)償鏈形接觸懸掛):這種懸掛把所有的線索兩端均作成死固定(即硬錨),如圖4-111—承力案下鎖終端絕緣子；?—接觸線下惟興礎(chǔ)絕操1—承力案下鎖終端絕緣子；?—接觸線下惟興礎(chǔ)絕操子；3—-借柱，和接觸線的張力和弛度隨溫度的變化而發(fā)生較大的變化，因而接觸懸掛的性能較差，一般只在對(duì)接觸線彈性要求較低時(shí)使用。硬錨又稱(chēng)為固定終端，圖4-12所示為安裝在地鐵隧道頂部的一種固定終端結(jié)構(gòu)圖。(二)具有季節(jié)調(diào)整的鏈形接觸懸圖4-12圖4-12隧速內(nèi)固定獎(jiǎng)確結(jié)構(gòu)圖范圍，可在接觸線的下錨處，安裝一個(gè)松緊調(diào)整螺絲，以便進(jìn)行張力調(diào)整，如圖4-13所示。通常在春季和秋季各調(diào)整一次。春季將接觸線拉緊，使其張力在夏季時(shí)不要過(guò)小，秋季將接觸線放松，使其張力在冬季低溫條件下，不致超過(guò)最大許可值。采用這種措施后；使張力的變化限制在一定范圍內(nèi)，馳度也相對(duì)見(jiàn)效，圖4-14半補(bǔ)償鏈形接觸懸掛因而改善了運(yùn)行狀態(tài)。圖4-13具有季節(jié)調(diào)整螺絲的單鏈形接觸最掛(三)半補(bǔ)償鏈形接觸懸掛：1畫(huà)整螺絲：2承力素；3吊茲；4接觸線。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司14成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料為了減少承力索和接觸線的弛度受氣溫變化的影響，根據(jù)張力和弛度的關(guān)系，在錨柱上設(shè)置張力自動(dòng)補(bǔ)償器。只在接觸線下錨端加設(shè)張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置，承力索不補(bǔ)償?shù)?，稱(chēng)為半補(bǔ)償鏈形接觸懸掛，如圖4-14所示。張力自動(dòng)補(bǔ)償器通常由墜砣、補(bǔ)償滑輪和補(bǔ)償繩組成。墜砣可采用混凝土制成；滑輪有動(dòng)滑輪和定滑輪，也有采用齒輪結(jié)構(gòu)的；補(bǔ)償繩為一端固定在錨柱上，而另一端通過(guò)補(bǔ)償滑輪系于墜砣上的鋼絞線。設(shè)置了張力自動(dòng)補(bǔ)償器之后，在承力索或接觸線受熱伸長(zhǎng)時(shí)，由于墜砣重力的作用，使其向下錨方向作縱向伸長(zhǎng)，通過(guò)補(bǔ)償滑輪使墜砣下降；在承為索和接觸線受冷收縮時(shí)，補(bǔ)償繩便把墜砣提起。因?yàn)閴嬳戎亓渴枪潭ǖ?，因此可以使承力索和接觸線在氣溫變化時(shí)保持張力不變。因?yàn)檫@種裝置可以自動(dòng)調(diào)整和保持接觸線在受氣溫變化時(shí)本來(lái)要發(fā)生變化的張力，使其得到正的或負(fù)的補(bǔ)償而維持不變，所以稱(chēng)為張力自動(dòng)補(bǔ)償器或張力補(bǔ)償裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)補(bǔ)償器。(四)全補(bǔ)償鏈形接觸懸掛：這種懸掛的全部線索在下錨端均安裝張力自動(dòng)調(diào)整裝置，如圖4-15所示。在溫度和負(fù)載(風(fēng)、冰)變化時(shí)，各線索的張力保持不變。因而，具有較好的運(yùn)行條件，這種懸掛方式采用較多。必須指出，線索的張力不變，不能說(shuō)明線索的弛度也不變。因?yàn)檠a(bǔ)償器維持線索的張力不變，在溫度變化時(shí)，線索的弛度得到了良好圖4-15全補(bǔ)償鏈形懸掛的補(bǔ)償；但當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，弛度將發(fā)生相應(yīng)變化。在露天強(qiáng)冰地區(qū)，弛度往往會(huì)達(dá)到不允許的程度。為了消除這個(gè)缺點(diǎn)，采用限制承力索補(bǔ)償器動(dòng)作范圍的限制器。當(dāng)冰負(fù)載過(guò)大時(shí)，承力索弛度加大，補(bǔ)償器上升，在達(dá)到某個(gè)數(shù)值時(shí)，補(bǔ)償器不工作。這時(shí)承為索處于硬錨狀態(tài)，不致使接觸線弛度過(guò)大。1.4.支持與固定裝置如前所述，支持裝置與固定裝置是用來(lái)支持懸掛，并將懸整的負(fù)載傳遞給支柱。支持與固定裝置根據(jù)接觸網(wǎng)的具體環(huán)境和要求而有所不同。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司15成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料露天區(qū)間所用的支持裝置的型式包括腕臂、拉桿、定位裝置和絕緣子等組成的腕臂結(jié)構(gòu)。在隧道內(nèi)，由于空間受限，支持與固定裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)化，這種簡(jiǎn)化在保證絕緣的前提下有效地節(jié)約了裝置所占的空間。隧道內(nèi)的支持與固定裝置的簡(jiǎn)化形式有多種，常用的有“人”字形、“T”字形以及在地鐵中稱(chēng)之為彈性支架的支持與固定裝置等。在多股道時(shí)，支持與固定裝置廣泛采用軟橫跨和硬橫跨(硬橫梁)結(jié)構(gòu)。(一)隧道內(nèi)的支持與固定裝置：隧道內(nèi)的支持與固定裝置主要是考慮到隧道內(nèi)的斷面尺寸限制。為了減小隧道的凈空，在隧道內(nèi)采用一些特殊的支持與固定裝置。圖4-16和圖4-17所示分別為兩種常用的隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)——“人”字形結(jié)構(gòu)和“T”字形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的接觸線可以作垂直和水平雙向運(yùn)動(dòng)。垂直向上的范圍被帶電的接圖4-16隧道內(nèi)“人”字形結(jié)構(gòu)支持裝置1—加長(zhǎng)滑動(dòng)管：2——滑動(dòng)環(huán)：3——環(huán)氧樹(shù)脂絕緣子；4——人字形懸掛埋人桿；5——接觸線。圖4-17隧道內(nèi)“T”字形結(jié)構(gòu)支持裝置1——滑動(dòng)管：2——吊弦；3——棒式絕緣子；4——簡(jiǎn)單慰掛埋人桿：5——接觸線。圖4-18彈性支架結(jié)構(gòu)圖中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司16觸線對(duì)地的最小凈空所限，垂直向下的范圍被接觸線最低的高度所限制。當(dāng)受電弓從下面通過(guò)時(shí)可在此范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，橡皮扭轉(zhuǎn)部件使支架臂回轉(zhuǎn)到其正確的位置。接觸線的水平方向的移動(dòng)由張力裝置調(diào)整。(二)腕臂支持裝置：在地面段及空間較大時(shí)，區(qū)間接觸網(wǎng)的支持與固定裝置通常采用腕臂結(jié)構(gòu)。腕臂支持裝置如同一個(gè)伸出的手臂，將接觸網(wǎng)懸掛到一根支柱上。腕臂裝置有一個(gè)較為簡(jiǎn)單但方便實(shí)用的形式。每一根腕臂都是由伸梁(伸臂)和拉桿(或斜撐)組成，腕臂支持裝置的具體結(jié)構(gòu)有多種多樣。按結(jié)構(gòu)圖分為帶拉桿的水平腕臂、帶斜撐的水平腕臂和帶拉桿的斜腕臂(如圖4-19所示)。按支柱上的固定方式分為固定腕臂、半固定(或半旋轉(zhuǎn))腕臂以及旋轉(zhuǎn)腕臂；按腕臂的絕緣方式分為絕緣腕臂和非絕緣腕臂；按跨越的股道數(shù)分為單線路腕臂和多線路腕臂(分別如圖4-20(A)和(B)所示);按腕臂的用途分為中間腕臂(在中間支柱上)和轉(zhuǎn)換腕臂(在轉(zhuǎn)換支柱上)。帶拉桿的單線路水平腕臂的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與其他腕臂相比質(zhì)量小，因此造價(jià)也低。另外(d)(B)(C)它能為承力索和附加導(dǎo)圖4-19規(guī)臂的結(jié)構(gòu)類(lèi)型1-—支柱、2——脫臂：3——控桿：4——斜1-—支柱、2——脫臂：3——控桿：4——斜撐水平腕臂的缺點(diǎn)是，為了固定拉桿需要較高的支柱。如果采用斜撐來(lái)代替拉桿，則可彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)。但在這種情況下，腕臂的質(zhì)量要增加，因?yàn)槭軌旱男睋螒?yīng)有剛性的斷面，同時(shí)懸掛附加導(dǎo)線也比較困難。當(dāng)受地形條件限制不可能每條線路單獨(dú)設(shè)立支柱時(shí)，采用雙線路腕臂。(三)定位裝置：對(duì)接觸線的定位是通過(guò)定位裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。定(A)(B)位裝置安裝在支持裝置圖4-20單線路稱(chēng)臂和雙線路胸背位裝置安裝在支持裝置1——支柱；2——絕徐子；3——拉桿；4—腕臂；中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司5——主定位器：6——附定位器：7—接觸導(dǎo)線，8—承力索，成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料上，一般每一根支柱上均有定位點(diǎn)。由于線路情況的不同，支柱位置也不同，定位方式可以不同。當(dāng)定位拉出方向在支柱同側(cè)，稱(chēng)為正定位。如果定位拉出方向在支柱反側(cè)，則稱(chēng)為反定位。定位裝置由定位管和定位器組成。定位器通過(guò)定位線夾把接觸線按要求固定在一定的位置上，并承受接觸線的水平力(風(fēng)力和曲線力)。定位器是通過(guò)定位管連接在絕緣腕臂上的。定位裝置除定位器和定位管以外還需要一些輔助配件，如定位鉤、定位環(huán)、定位環(huán)線夾等。(四)軟橫跨和硬橫跨：在多股道上，支持裝置一般采用軟橫跨，也有個(gè)別地方采用硬橫跨。在股道多的地方(3股以上),由于股道間距離小而不能立柱，不能采用單線路腕臂或雙線路腕臂，或者雖能立柱，但支柱多，影響行車(chē)和作業(yè)人員瞭望信號(hào)，既浪費(fèi)又不美觀，因而，采用軟橫跨或硬橫跨支持裝置。軟橫跨由橫跨多股股道的兩個(gè)支柱、橫向承力索、上部定位繩下部定位繩組成。結(jié)構(gòu)如圖4-21所示。上部定位繩的作用是固定股道上方承力索(縱向承力索),并將縱向承力索的水平負(fù)荷(如風(fēng)力、曲線拉力等)傳給支柱。下部定位繩的作用是固定定位器以便對(duì)接觸線進(jìn)行定位，并將接觸線水平負(fù)荷傳給支柱。軟橫跨跨越的股道數(shù)量有一定限制，過(guò)多勢(shì)必造成支柱很高及容量要求很大，圖4-22兩跨式軟橫跨中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司并且會(huì)擴(kuò)大事故范圍。因此，在超過(guò)八股道的站場(chǎng)將軟橫跨設(shè)置成兩跨式，如圖4-22所示。硬橫跨以金屬絎架(鋼梁)架設(shè)在線路兩側(cè)支柱頂上(鋼柱或鋼筋混凝土柱),其下用懸式絕緣子串以懸掛承力索，以下部定位繩來(lái)連接定位器。硬橫成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料跨結(jié)構(gòu)如圖4-23所示。除懸掛承力索部分改為硬橫梁之外，下部定位繩及定位與軟橫跨相同。硬橫跨一般只適用于3～4股道的場(chǎng)合。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)要求支柱高度較低，容量要求小，所以，支柱小、較經(jīng)濟(jì)。但如果跨的股道多時(shí)，硬橫梁因本身負(fù)荷的增加而笨重，圖4-23硬橫跨且增加投資和浪費(fèi)黑色金屬，便不適用。在股道不太多的情況下，對(duì)軟橫跨和硬橫跨要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。硬橫跨的懸掛部分距接地部分(硬橫梁)比較近，不利于在接觸懸掛上進(jìn)行帶電作業(yè)，一般較少采用。但在某些特殊地段，如采用腕臂支柱或軟橫跨都不方便時(shí)，可以考慮采用硬橫跨。1.5.支柱和基礎(chǔ)支柱和基礎(chǔ)用以承受接觸懸掛和支持裝置所傳遞的負(fù)荷(包括自身重量)。(一)支柱：支柱可按其材料、支持裝置的形式、用途以及負(fù)載條件進(jìn)行分類(lèi)。按支柱的材質(zhì)有鋼柱和鋼筋混凝土柱兩種。按支柱的作用分，在區(qū)間有中間支柱、錨柱、轉(zhuǎn)換支柱及中心支柱幾種；在站場(chǎng)、車(chē)輛段等處有軟橫跨柱、硬橫跨柱和定位柱等。根據(jù)支柱上的支持裝置不同，支柱可以分為腕臂支柱、軟橫跨支柱、硬橫跨支柱和定位支柱。另外，支柱還可以分為不帶拉線支柱(自承載支柱)和帶拉線支圖4-24支柱結(jié)構(gòu)蘇意圖柱。如果支柱地面上下兩部分是一個(gè)整體的話，被稱(chēng)為整體式(不能拆卸的)支中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司19成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料柱；如果這兩部分在生產(chǎn)和安裝過(guò)程中都是分別進(jìn)行的，就被稱(chēng)為分離式(可拆卸的)支柱。鋼柱具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗碰撞、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)。鋼筋混凝土支柱由于造價(jià)低，節(jié)省鋼材(約可節(jié)省70%)、維修簡(jiǎn)易和便于安裝等，因而日益得到廣目前采用的鋼筋混凝土支柱中，以方型支柱為主，個(gè)別線路上采用了圓形支柱、區(qū)間接觸網(wǎng)一般采用鋼筋混凝土支柱，在特殊需要的地方采用鋼柱。軟橫跨、地鐵車(chē)庫(kù)線等處一般采用鋼柱。根據(jù)支柱用途不同，其要求的支柱容量和允許受力方向也不同。目前在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)施工中采用的鋼柱和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土柱均有多種形式和規(guī)格。圖4-24給出了兩種支柱的示意圖。(二)基礎(chǔ)；基礎(chǔ)承受支柱所傳遞的力矩并傳給土體，是起支持作用的。一般所談的基礎(chǔ)主要是指金屬支柱的基礎(chǔ)，至于鋼筋混凝土支柱是它的地下部分代替了基礎(chǔ)的作接觸網(wǎng)支柱的基礎(chǔ)是直接埋置于土體中的。接觸網(wǎng)懸掛及支柱的重力都是經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)傳遞到土體中，因此，除了保證基礎(chǔ)本身有足夠的強(qiáng)度外，還應(yīng)保證基礎(chǔ)有足夠的承載力和穩(wěn)定性。配合不同的支柱類(lèi)型及土壤性質(zhì)，有不同的基礎(chǔ)類(lèi)型以適應(yīng)不同懸掛的受力要求。常用的基礎(chǔ)按外形分可以有多種類(lèi)型，圖4-25所示分別為工字形、錐形、單階梯形和多階梯形。必須指出，以上所述的支柱和基礎(chǔ)是以地面線路為對(duì)象的。對(duì)于城市軌道交通的高架或地下區(qū)段線路，因線路結(jié)構(gòu)不同，其形式可以完全不同，但考慮問(wèn)題的原則還是相似的。圖4-25基礎(chǔ)類(lèi)型中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司20成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料1.6.接觸網(wǎng)的張力和弛度曲線導(dǎo)線張力和導(dǎo)線弛度對(duì)導(dǎo)線的工作狀況有十分密切的關(guān)系，最大張力和最大弛度對(duì)接觸網(wǎng)的正常運(yùn)行有很大的影響，因此要對(duì)導(dǎo)線的張力與弛度有定量的分析與了解。但是，由于接觸網(wǎng)所處的工作條件不同，同一導(dǎo)線在不同氣象和外部條件下，張力和弛度也是不同的。所以，對(duì)于同一跨距內(nèi)的導(dǎo)線要了解它在不同條件下的張力和弛度變化，這就是說(shuō)，要保證導(dǎo)線正常的工作，必須考慮不同的氣象和外部條件。氣象和外部條件有穩(wěn)定條件和瞬時(shí)條件，在穩(wěn)定條件下，應(yīng)保證正常安裝和基本的張力與弛度要求。由于安裝可能是在不同的氣象條件下完成的，所以，要在不同的穩(wěn)定溫度條件下，得到張力和弛度的一組數(shù)值，以保證不同安裝時(shí)刻的要求，這樣所得到的一組數(shù)值用曲線或圖表的形式給出，就是安裝曲線和安裝曲線表。在進(jìn)行接觸網(wǎng)的安裝和維護(hù)過(guò)程中，都要使用安裝曲線對(duì)懸掛線索的張力與弛度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。2.接觸軌式接觸網(wǎng)組成及結(jié)構(gòu)接觸軌是沿電牽引線路敷設(shè)的與走行軌道平行的附加軌，故又稱(chēng)第三軌。其功能與架空式接觸網(wǎng)一樣，通過(guò)它將電能輸送給電動(dòng)車(chē)組。不同點(diǎn)在于，接觸軌是敷設(shè)在鐵路旁的具有高導(dǎo)電率的特殊軟鋼制成的鋼軌。電動(dòng)車(chē)組伸出的受流器與之接觸而取得電能。接觸軌式接觸網(wǎng)用電電壓一般在600～825V,提高電壓可相應(yīng)減少電能損耗，繼而減少變電所數(shù)量，降低電力設(shè)備費(fèi)用。但圖4-26接觸軌的布置形式示意圖對(duì)于地下鐵道，主要采用設(shè)于軌道一側(cè)的接觸軌的方法，比較經(jīng)濟(jì)，因?yàn)椋谌壥茈?，不需要像架空線那樣增大隧道尺寸。接觸軌可以有三種布置方式，即上磨式、下磨式和側(cè)面接觸式，分別如圖4-26中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司21成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料2.1.上磨式接觸軌裝在專(zhuān)用絕緣子上，底朝下。取流時(shí)，接觸靴自上壓向接觸軌。上磨式的接觸力不由受流器(集電靴)的重量和磨耗情況決定，而只受彈簧支座特性的控制，受流平穩(wěn)，并能減少在間隙和道岔等處的電流沖擊。上磨式接觸軌固定方便，但不易加防護(hù)罩。2.2.下磨式圖4-27.下剪式接觸軌結(jié)構(gòu)圖1—接觸軌，2——絕緣肩架，3——橡皮墊：4——扣板，5—收緊解檢；6——啟架：7——墊片。8——解釘：9——銷(xiāo)枕片。下磨式的接觸軌底朝上，緊固在絕緣子上，并且由固定在枕木上的弓形肩架予以支持，如圖4-27所示。下磨式的優(yōu)點(diǎn)是可以加防護(hù)罩，對(duì)工作人員較為安全。這種方式安裝結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，費(fèi)用較高，在經(jīng)常冰凍和下雪而造成集電困難的地區(qū)使用較為普遍。2.3.側(cè)面接觸式側(cè)面接觸式在工作上與上磨式相似。接觸軌為高導(dǎo)電率鋼制成的特殊斷面的鋼軌。接觸軌通過(guò)的地方要設(shè)置工作人員使用的人行道，在其余地點(diǎn)，必須考慮設(shè)置保護(hù)木板或其他合適材料的保護(hù)板，以防不注意觸電。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司22成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程培訓(xùn)資料在所有車(chē)站，接觸軌總是設(shè)在遠(yuǎn)離站臺(tái)軌道的一邊，以減少乘客可能摔落在軌道上觸電。在線路露天地段，要沿線用木板保護(hù)起來(lái)，以減少散落物引起電路在結(jié)構(gòu)上，由于考慮到接觸軌的熱脹冷縮和電氣上的分段，各軌節(jié)的連接有三種形式：正常接頭、溫度接頭和絕緣接頭。1)正常接頭：在正常接頭處，兩軌端緊密接合，并用魚(yú)尾板連接。2)溫度接頭：在溫度接頭處，軌端留一空隙，其大小視溫差不同而定。軌頭上的魚(yú)尾板用螺栓只固定在一邊的鋼軌上，而另一端的鋼軌自由地放在魚(yú)尾板中間，當(dāng)接觸軌隨溫度發(fā)生長(zhǎng)度變化時(shí)，它可以在魚(yú)尾板內(nèi)自由移動(dòng)。為了保證電氣方面的良好接觸，在溫度接頭處用軟裸銅線做的連接器加以連接。溫度接頭在地下鐵道的接觸軌中，每隔100m設(shè)一個(gè)。3)絕緣接頭：在絕緣接頭處，是用掬木魚(yú)尾板緊扣軌端，而軌端的空隙留50mm。除了以上接觸軌形式之外，80年代加拿大首先建成的空中列車(chē)(因其線路大部分為高架線而得名),動(dòng)車(chē)采用線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其供電電壓為直流600V,經(jīng)架設(shè)在走行軌一側(cè)的上、下兩根相互絕緣的接觸軌供電，再經(jīng)動(dòng)車(chē)內(nèi)的逆變器將直流變成可變頻調(diào)壓的交流電送到線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上。常規(guī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子此時(shí)變成固定鋪設(shè)在兩根走行軌之間的轉(zhuǎn)子感應(yīng)軌(實(shí)際為鋼或鋁板),而定子也為展開(kāi)式的繞組固定在有輪對(duì)的轉(zhuǎn)向架上。當(dāng)電機(jī)通電后，因轉(zhuǎn)子感應(yīng)軌不能移動(dòng)，代之就是定子(車(chē)子)移動(dòng)了。以上受電形式有兩個(gè)特點(diǎn)，一是兩根接觸軌一正一負(fù)彼此之間，而且與地之間均絕緣，這樣，當(dāng)有一接觸軌絕緣損壞接地時(shí)，供電系統(tǒng)仍舊可以正常運(yùn)行不發(fā)生短路故障，因?yàn)閮筛佑|軌都對(duì)地絕緣，所以正常運(yùn)行時(shí)也沒(méi)有迷流腐蝕的另外一個(gè)特點(diǎn)就是在兩根走行軌之間要鋪設(shè)線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子感應(yīng)軌，感應(yīng)軌金屬板表面與定于繞組板間僅有mm級(jí)的距離，技術(shù)上是很復(fù)雜的。中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司23成都地鐵1號(hào)線一期工程接觸網(wǎng)系統(tǒng)采購(gòu)、安裝總承包工程