城市軌道交通接觸網(wǎng)概述

接觸網(wǎng)概述

接觸網(wǎng)是電力牽引系統(tǒng)重要的組成部分，架設(shè)在軌道的上方或一側(cè)，是一種特殊的輸電線。在我國廣泛使用的城市軌道交通接觸網(wǎng)為柔性接觸網(wǎng)、剛性接觸網(wǎng)和接觸軌。

接觸網(wǎng)系統(tǒng)是指從牽引變電所出來的電能通過電動列車受電弓傳送給車輛的整個送電系統(tǒng)，是牽引供電系統(tǒng)中唯一無備用的設(shè)備。接觸網(wǎng)的供電制式主要指電流制、電壓等級和饋電方式。鐵路上采用交流供電制式，供電電壓為27.5kV，而城市軌道交通基本都采用直流供電制式，原因有三個：其一是城市軌道交通運輸?shù)牧熊嚬β什⒉皇呛艽螅涔╇姲霃剑ǚ秶┮膊淮?，因此供電電壓不需要太高；其二是沒有電抗壓降，在同樣電壓等級下直流制的電壓損失比交流制的??；其三是城市內(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鞘熊壍澜煌ǖ墓╇婋妷憾紴镈C550～DC1500V，但其擋級很多，這是由各種不同交通形式、不同發(fā)展歷史時期造成的?，F(xiàn)在國際電工委員會（IEC）擬定的電壓標準為600V、750V和1500V三種。我國《城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)》（GB/T10411—2005）規(guī)定牽引供電系統(tǒng)直流標稱電壓應(yīng)采用750V或1500V，其波動范圍應(yīng)符合表4-1的規(guī)定。1接觸網(wǎng)的供電制式

接觸網(wǎng)的饋電方式有架空式接觸網(wǎng)和接觸軌（第三軌）兩種方式。接觸軌主要用于地鐵、輕軌；架空式接觸網(wǎng)除用于地鐵外，還用于鐵路干線、工礦、城市地面等。電壓等級與饋電方式是接觸網(wǎng)供電制式中的關(guān)鍵點，兩者密切相關(guān)。對于一個具體的城市，電壓等級與饋電方式的選擇應(yīng)統(tǒng)一考慮。例如，我國北京和天津的地鐵均采用的是DC750V第三軌饋電方式，而上海、廣州等城市的地鐵采用的是DC1500V架空接觸網(wǎng)饋電方式。表4-1牽引供電系統(tǒng)直流標稱電壓單位：V1接觸網(wǎng)的供電制式

城市軌道交通接觸網(wǎng)按安裝位置和接觸導(dǎo)線的不同分為架空式、接觸軌式和跨座式三大類型,如圖4-1所示。圖4-1接觸網(wǎng)的類型2接觸網(wǎng)的類型架空式接觸網(wǎng)沿軌道線路上方架設(shè)，通過與電動列車受電弓可靠地直接滑行接觸，將電能持續(xù)不斷地傳送給電動列車，再經(jīng)鋼軌回到牽引變電所。架空式接觸網(wǎng)根據(jù)接觸懸掛的不同分為剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)，如圖4-2所示。剛性接觸網(wǎng)將接觸線夾裝在回流排中，依靠回流排自身的剛性保持接觸線的固定位置，使接觸線不因重力而產(chǎn)生弛度。剛性接觸網(wǎng)具有占用凈空小、結(jié)構(gòu)簡單、無外加張力、維護量小等優(yōu)點，適用于隧道段。柔性接觸網(wǎng)采用柔性線索作為導(dǎo)體，具有較好的彈性，跨距大，用于鐵路和城市軌道交通已有多年的歷史，運行經(jīng)驗豐富，人們習(xí)慣上將其簡稱為接觸網(wǎng)。圖4-2架空式接觸網(wǎng)1.架空式接觸網(wǎng)2.接觸軌式接觸網(wǎng)20%

電動列車通過安裝在車輛轉(zhuǎn)向架兩側(cè)的集電靴和接觸軌的滑動接觸取得電能。接觸軌式接觸網(wǎng)的主要結(jié)構(gòu)形式有第三軌和第四軌兩種。第三軌指在原有鋼軌一側(cè)新增一條軌道供電，車輛利用集電靴獲得電力，電流經(jīng)車輪和鋼軌形成回流。第三軌形式比較常見，如北京地鐵1號線工程、北京地鐵2號線（環(huán)線）工程、天津地鐵1號線中段、武漢軌道交通1號線一期工程等都采用了DC750V第三軌形式。2.接觸軌式接觸網(wǎng)20%

第四軌指在原有鋼軌基礎(chǔ)上增設(shè)兩條軌道各供應(yīng)直流電正負兩極，第三條軌用于供電，第四條軌用于回流。第四軌比較少見，只在倫敦地鐵和意大利米蘭市的地鐵A線中使用。接觸軌的安裝高度低，載流能力強，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，造價較低，使用壽命長，有利于城市景觀。但是，由于接觸軌處于人員比較容易接觸到的位置，帶來了安全問題，因此規(guī)定了系統(tǒng)電壓等級一般不能高于1500V。目前，接觸軌多用于城市軌道交通，在鐵路中沒有采用。3.跨座式接觸網(wǎng)20%

跨座式接觸網(wǎng)就是通過單根軌道梁來支承、穩(wěn)定和導(dǎo)向，車體騎跨在軌道梁上運行的鐵路。它能有效地利用城市道路空間，爬坡和曲線通過能力強，噪聲和景觀影響小，是一種獨特的中等運量城市軌道交通系統(tǒng)?？缱絾诬壨ǔ楦呒埽呒軉诬壘哂谐杀镜?，工期短，占地少，污染小，能有效地利用道路中央隔離帶，適用于建筑物密度大的狹窄街區(qū)的優(yōu)點。此外，單軌列車和軌道容易檢查與維修養(yǎng)護。因此，單軌不失為大城市客流中等的交通線路和中等城市主要交通線路的較好選擇，特別是在地形條件復(fù)雜、利用其他交通工具比較困難的情況下，最能體現(xiàn)出其優(yōu)越性。單軌按照走行模式和結(jié)構(gòu)的不同，主要分成懸掛式單軌和跨座式單軌兩類。懸掛式單軌的列車（空中軌道列車）懸掛在軌道之下，如德國的H-Bahn空軌，如圖4-3（a）所示；跨座式單軌比較常見，其列車跨座在路軌之上，兩旁蓋過路軌，如重慶的2號線和3號線，如圖4-3（b）所示。圖4-3單軌3.跨座式接觸網(wǎng)不同類型接觸網(wǎng)的特點及使用情況如表4-2所示。表4-2不同類型接觸網(wǎng)的特點及使用情況4.不同類型接觸網(wǎng)的比較接觸網(wǎng)是一種無備用又易損耗的戶外供電裝置，經(jīng)常受冰、雨、雪、風(fēng)等惡劣氣候條件和周圍環(huán)境的影響，一旦發(fā)生故障將中斷牽引供電，影響電動列車的正常運行。因此，對接觸網(wǎng)在設(shè)計方面和日常維護方面提出以下基本要求：3接觸網(wǎng)的基本要求（1）在任何條件下，接觸網(wǎng)均不應(yīng)對人員和設(shè)備構(gòu)成安全威脅，接觸網(wǎng)帶電體與非帶電體之間必須有充分的電氣絕緣間隙，并具有能有效防止人員觸電的措施和方法。

（2）與一般架空電力輸電線相比，接觸網(wǎng)的電負荷具有很大的波動性和不確定性，接觸網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生短路事故的概率更大一些。因此，接觸網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)有充足的過負荷能力和承載短路電流的能力。3接觸網(wǎng)的基本要求（3）接觸網(wǎng)的供電電壓和電能損失必須控制在可承受的范圍內(nèi)，饋線上網(wǎng)點電壓和供電臂末端電壓不應(yīng)超出系統(tǒng)所允許的最高電壓值和最低電壓值。

（4）接觸網(wǎng)的線索和設(shè)備均要承受一定的機械負荷，在接觸網(wǎng)壽命期內(nèi)，線索和設(shè)備在設(shè)計條件下均應(yīng)處于安全狀態(tài)。3接觸網(wǎng)的基本要求

（5）接觸網(wǎng)唯一的服務(wù)對象是受電弓，弓網(wǎng)之間有嚴格的機電匹配關(guān)系，不同型號的弓網(wǎng)配合會表現(xiàn)出不同的相互作用特性，在進行弓網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)考慮弓網(wǎng)間彼此相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和機電特性，當選定受電弓后，接觸網(wǎng)就應(yīng)有與該型號受電弓相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和機電特性；與之相對應(yīng)，當接觸網(wǎng)設(shè)計施工完成后，就應(yīng)由與之相適應(yīng)的受電弓來運行，受電弓的靜態(tài)特性、有效工作范圍、弓頭幾何尺寸、滑板特性、運營方式均應(yīng)與已有的接觸網(wǎng)相適應(yīng)。3接觸網(wǎng)的基本要求（6）接觸網(wǎng)是露天供電設(shè)施，氣候及環(huán)境污染對接觸網(wǎng)的技術(shù)性能有決定性影響，接觸網(wǎng)必須能適應(yīng)氣候的變化，在設(shè)計條件下，溫度、濕度、雪雨風(fēng)霜、冰霧雷電均不應(yīng)造成接觸網(wǎng)設(shè)備的損壞，也不應(yīng)影響接觸網(wǎng)功能的正常發(fā)揮。

（7）接觸網(wǎng)是無備用設(shè)備，組成接觸網(wǎng)的線索和設(shè)備及接觸網(wǎng)整體都必須具備良好的可靠性、可用性和安全性。3接觸網(wǎng)的基本要求（8）接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)是以軌道線路中心線和軌平面構(gòu)成的直角坐標系為基準的，軌道線路的位置、曲線半徑、外軌超高、豎曲線半徑、線路坡度及其變化率、鋼軌不平順度等參數(shù)對弓網(wǎng)相互作用有重大影響。線路參數(shù)和接觸網(wǎng)參數(shù)的調(diào)整必須相互協(xié)調(diào)、同步進行。接觸網(wǎng)所有設(shè)備的安裝位置均應(yīng)滿足鐵路限界和絕緣安全要求。

（9）接觸網(wǎng)應(yīng)與四周的環(huán)境相協(xié)調(diào)，對動物、植物及自然環(huán)境和文化環(huán)境應(yīng)有必要且合理的防護與保護措施。3接觸網(wǎng)的基本要求

總而言之，要求接觸網(wǎng)無論在任何條件下，都能給電動列車提供符合要求的電能，使電動列車安全可靠地運行。在符合上述要求的情況下，接觸網(wǎng)應(yīng)盡可能做到零件標準化、結(jié)構(gòu)簡約化、施工精細化、維修簡便化、投資減低化，且便于新技術(shù)的應(yīng)用。3接觸網(wǎng)的基本要求接觸網(wǎng)的供電方式有單邊供電、雙邊供電和越區(qū)供電等。每個供電分區(qū)只從一端的牽引變電所獲得電能的供電方式稱為單邊供電。每個供電分區(qū)同時從兩個牽引變電所獲得電能的供電方式稱為雙邊供電，如圖4-4（a）所示。正常工作狀態(tài)下，正線接觸網(wǎng)即采用雙邊供電方式