1、高速铁路接触网的研究 副本高速铁路接触网的研究学 生 姓 名： xx 学 号： xx 专 业 班 级：电气化铁道技术xxxxx指 导 教 师： xx 西安铁路职业技术学院摘 要高速铁路的发展不仅代表着一个国家的经济技术水平与综合国力，而且是当今世界铁路发展的趋势和潮流。接触网是电气化中所提到的主要供电装置之一，其功用是通过它与受电弓的直接接触，而将电能传送给电力机车。接触网最早出现的形式是利用钢轨供电。随着电压的提高、运输量的增大、技术的不断改进以及对人身安全的严格要求等，使接触网的结构逐渐发展成为目前广泛采用的架空式接触网。地下铁道由于受空间条件的限制，一般采用接触轨式接触网。但是近年来，随
2、着电压的升高，也在采用架空式的刚性悬挂或软索式悬挂。论文主要介绍目前我国高速电气化铁路接触网以及国外高速电气化铁路接触网发展情况，从而为我国高速铁路接触网施工技术向国际先进水平看齐提供了参考。得出结论、给出发展前景，最后又叙述高速铁路接触网的发展价值和今后的方向。关键词：高速铁路；接触网；电气化铁路；铁路发展方向；弓网关系AbstractThe development of high-speed railway not only represents a countrys economic and technological level and the comprehensive nation
3、al strength, and it is the worlds railway development trends and fashion.Catenary electrification is mentioned in one of the main power supply device, its function is through its direct contact with the pantograph, transmitting electricity and electric locomotives. Catenary first appeared in the for
4、m of a power supply is the use of rail. With the improvement of the voltage, the increase of traffic volume, technology of continuous improvement, and strict requirements for safety, etc., the structure of the catenary is developed as the overhead contact line. Underground railway due to space limit
5、ations, generally USES the contact rail type catenary. But in recent years, with the increase of voltage, also in the use of overhead rigid suspension or soft cable suspension.Paper mainly introduces the current our country high speed electrified railway catenary and foreign high speed electrified r
6、ailway catenary development situation, for the high-speed railway catenary construction technology in China provides reference to the international advanced level. Come to the conclusion, the development prospect is given, then describe the development of the high-speed railway catenary value and th
7、e direction in the future.Key words: high speed railway; Catenary; Electrified railway; Railway developmentdirection; Bow net relations 目 录摘 要 IAbstract II引 言 11 高速铁路接触网的组成和结构 21.1高速铁路接触网的发展与组成 21.2高速铁路接触网的支持装置 31.2.1高速铁路接触网的概述 31.2.2高速铁路接触网的腕臂支持装置 31.3高速铁路接触网的定位装置 71.3.1高速铁路接触网的定位装置的作用 71.3.2高速铁路接触
8、网的定位器类型 81.3.3高速铁路接触网的定位装置形式 91.4高速铁路接触网的接触线与承力索 101.4.1高速铁路接触网的接触线 101.4.2高速铁路接触网的承力索 122 国内高速铁路接触网的现状 142.1 国内高速铁路接触网的研究背景和内容 142.1.1国内高速铁路接触网的研究背景 142.1.2 国内高速铁路接触网的研究内容 152.2 我国高速铁路接触网的发展状况 152.3高速接触网与普速接触网的区别 173 国外高速铁路接触网的发展现状 203.1国外高速铁路接触网动态监测管理 203.2国外高速铁路接触网的悬挂方式 203.3德国高速铁路接触网的先进技术 204 高速
9、铁路接触网故障判断的主要思路和方法以及相关建议 224.1高铁接触网故障判断的主要思路和方法 224.1.1根据天气情况判断 224.1.2根据跳闸情况判断 224.1.3根据跳闸报告内容判断（按照归算至一次侧数值进行判断） 224.1.4根据受电弓损伤位置判断 234.1.5外界反映情况 234.1.6特殊故障 234.2我国高速铁路接触网发展的相关建议 244.2.1高速铁路设计需加强避雷防护 244.2.2高速铁路选址避开重污区 244.2.3 加强施工标准化 244.2.4 注意供电线同杆合架现象 244.2.5 严把接触网零部件的生产制造工艺关 245 高速铁路接触网的研究价值和发展
10、方向 255.1 高速铁路接触网的发展前景 255.2 研究价值 255.3 发展趋势 25结 论 27致 谢 28参考文献 29附录A 相关装配图 30引 言高速铁路是当今世界铁路发展的潮流，随着经济技术的发展和交通运输的激烈竞争，高速铁路以其独特的优势被许多国家作为大力研制和重点发展的目标。目前，我国铁路总体上与发达国家相比有相当大的差距，作为高速铁路牵引供电系统主体的接触网，同时也作为铁路电气化工程的主构架，其性能直接决定着电力机车受电弓的受流质量，最终影响列车的运行速度与安全。因此，学习借鉴国外的先进技术，加大我国高速铁路接触网技术的研究和实施力度，对满足我国高速铁路建设的需要，适应未
11、来高速铁路建设市场的竞争有十分积极的意义。本文在综合比较分析发达国家高速铁路接触网技术的基础上，结合我国在准高速铁路接触网技术领域的实践经验，对高速铁路接触网技术及应用展开研究。论文从我国国情出发，提出改善受流质量的措施以及适应我国高速铁路接触网模式。对提高我国的高速铁路接触网施工、运营、维护等几个方面技术进行研究。论文为高定位、高起点、高标准、高效率的建设我国的高速铁路接触网提供了参考和借鉴。1 高速铁路接触网的组成和结构1.1高速铁路接触网的发展与组成高速铁路接触网是电气化中所提到的主要供电装置之一，其功用是通过它与受电弓的直接接触，而将电能传送给电力机车。接触网最早出现的形式是利用钢轨供
12、电。随着电压的提高、运输量的增大、技术的不断改进以及对人身安全的严格要求等，使接触网的结构逐渐发展成为目前广泛采用的架空式接触网。地下铁道由于受空间条件的限制，一般采用接触轨式接触网。但是近年来，随着电压的升高，也在采用架空式的刚性悬挂或软索式悬挂。高速铁路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、接触悬挂等四个部分组成。我国接触网的电压等级为25KV，供电系统采用工频单相交流制。组成部分介绍：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。我国高速铁路接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基
13、础是对钢支柱而言的，也就是钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性。预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体，下端直接埋入地下。支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据高速铁路接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备。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围内，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。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
14、用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。接触悬挂的种类较多，目前我国高速铁路接触网主要采用简单链形悬挂。接触网组成图如图1.1所示：图1.1 接触网组成 1承力索；2吊弦；3接触线；4弹性吊弦；5定位管；6定位器；7腕臂8棒式绝缘子；9水平拉杆；10悬式绝缘子；11支柱；12地线；13钢轨。1.2高速铁路接触网的支持装置1.2.1高速铁路接触网的概述支柱、支持装置和定位装置是使接触悬挂导线相对于线路中心保持在所要求的位置上的设备。支柱布置在线路的一侧，与线路中心保持一定的距离。因此，为了把导线悬挂到支柱并固定在一定的位置上，必须有一套中间装置，这就是所谓的支持装置。支持装置包括腕臂(肩架)
15、、软横跨(是一套彼此连接在一起的线索装置)和硬横梁(硬横跨)。为了使导线在水平面上相对于受电弓中心保持在所要求的位置上，需采用定位装置。1.2.2高速铁路接触网的腕臂支持装置电气化线路上所采用的腕臂有多种形式，概括起来有下述几类：按结构分有带拉杆的水平腕臂、带斜撑的水平腕臂、带拉杆的斜腕臂；按在支柱上的固定方法分有固定腕臂、半固定(或半旋转) 腕臂、旋转腕臂；按所处的电压高低分有绝缘腕臂、非绝缘腕臂；按跨越的股道数分有单线路腕臂、多线路腕臂；按导线的定位方向分有标准腕臂(用来在直线区段悬挂导线，而且此时没有导线从线路中心引到支柱上)、反向腕臂(用来在曲线区段上和在有导线从线路中心被引到支柱上的
16、直线区段上悬挂导线)。在我国电气化铁路中，最广泛采用的是旋转绝缘腕臂，根据它在线路中的作用和性质，分为中间柱、非绝缘转换柱、绝缘转换柱、中心柱、锚柱和道岔柱等。下面分别阐述。1.中间柱支持装置在中间支柱上，只安装一个腕臂，悬吊一支接触悬挂，并把承力索和接触线定位在所要求的位置上，这种支持装置称为中间柱支持装置。区间中除锚段关节处的支柱外，其余均为中间柱，所以中间柱支持装置是用量最大的支持结构形式。在线路的直线区段，支柱一般立于线路的同一侧，但是接触线需要按之字形布置，其拉出值一般在支柱点处要变换方向，所以定位为一正一反，如图1.2所示。图1.2 直线中间支柱支持装置示意图2.非绝缘转换柱支持装
17、置对于三个跨距的非绝缘锚段关节，中间的两根支柱称为转换柱，它悬吊两支接触悬挂，其中一支为工作支，另一支为非工作支。工作支的接触线与受电弓接触；非工作支的接触线抬高约200 mm，不与受电弓接触，通过转换柱拉向锚柱下锚。因此，转换柱需要安装两组定位器。转换柱的悬挂形式有两种：一种称为ZF1转换柱，工作支接近支柱侧，非工作支远离支柱侧；另一种称为ZF2转换柱，工作支远离支柱侧，非工作支靠近支柱侧。其中Z表示直线，F表示非绝缘，下标1与2分别表示两种类型。直线非绝缘转换支柱ZF2的装配形式如图1.3所示。非绝缘转换支柱，在直线区段和曲线区段的装配形式也不相同，其曲线区段的装配，定名为QFl及QF2，
18、其中Q表示曲线之意。Fl及F2的含义与前述相同。图1.3 直线非绝缘转换柱（ZF2）装配示意图3.绝缘转换柱支持装置图1.4 曲线区段的绝缘转换支柱(QJl)装配示意图绝缘转换柱支持装置在四跨绝缘锚段关节处，悬吊两支接触悬挂，其中一支为工作支，另一支为非工作支。工作支的接触线与受电弓接触，非工作支的接触线抬高约500 mm，不与受电弓接触，通过转换柱拉向锚柱下锚。转换拄的悬挂形式也有两种：一种称为ZJ1转换柱，工作支远离支柱侧，非工作支靠近支柱侧；另种称为ZJ2转换柱，工作支靠近支柱侧，而非工作支远离支柱侧。四跨绝缘锚段关节也有两个转换支柱，名为ZJ1和ZJ2、QJl及QJ3，其中J表示绝缘转
19、换支柱，下标1及3表示不同的装配形式。在直线区段和曲线区段，其装配形式也是不相同的。图1.4所表示的是在曲线区段的一种装配形式(QJl)。4.中心柱的支持装置位于四跨绝缘锚段关节的两转换柱之间的支柱，称为中心柱，用ZJ2表示。在中心柱上同样要安装两套支持装置，悬吊的两支接触悬挂均为工作支，接触线为等高。当受电弓通过时，同时接触两根接触线，使之平稳地过渡。两支悬挂的接触线在平面上平行，空气间隙为500 mm，电气上能互相分开。两支接触悬挂两支悬挂的接触线在平面上平行，空气间隙为500 mm，电气上能互相分开。两支接触悬挂在中心柱两侧均经转换支柱向锚支柱下锚。中心支柱在直线区段和曲线区段的装配形式
20、也不一样，各用ZJ2及QJ2表示。如图1.5所示。图1.5 直线中心支柱（ZJ2）装配示意图5.软横跨在站场上，多股道的接触悬挂借助于单根或数根横向线索悬挂到布置在这些线路两侧的两根支柱上，这种装置称为软横跨。在一组软横跨中，有三根横向索道，即：横向承力索、上部定位索及下部定位索。横向承力索是软横跨受力的主要构件，它承受链形悬挂的垂直负荷。横向承力索一般由单根或数根钢绞索组成，对于跨越34股道的情况，通常使用单根横向承力索，而跨越股道较多、负载较大时，则由两根或四根钢绞索组成。为了将悬挂导线固定在水平面内的一定位置软横跨主要依据定位索的结构类型和定位器在定位索上的固定方式而有多种形式。6.硬横
21、梁硬横跨是电气化线路上广泛采用的标准硬横跨，其硬横梁两端被分别固定在钢柱 (或钢筋混凝土支柱)上。硬横跨(梁)跨越能力强，能有效降低支柱高度。既稳定又经济合理适用图1.6所示。图1.6 弹性链形悬挂硬横跨（梁）结构1.3高速铁路接触网的定位装置1.3.1高速铁路接触网的定位装置的作用定位装置是支持结构中的主要组成部分，它是在定位点处对接触线实现相对于线路中心进行横向定位的装置。也就是说，定位装置的作用就是根据技术要求，把接触线进行横向定位。在直线区段，相对于线路中心把接触线拉成之字形状；在曲线区段，相对于受电弓中心行迹则拉成切线或割线。1.3.2高速铁路接触网的定位器类型图1.7 定位器类型表
22、1-1 常见定位器规格、型号表定位装置是由定位管、定位器、支持器、定位线夹及其他连接部件组成。定位器从形状上可分为直管式定位器、弯管式定位器、特型定位器等数种，常用的定位器类型如图1.7所示。定位器的规格型号如表1-1所示。1.3.3高速铁路接触网的定位装置形式定位装置仅对接触线实行横向定位，根据支柱所处位置、功用及地形条件不同，安装位置的形式也不同。具体有以下几种。1.正定位在直线区段或曲线半径R12004000 m区段，就采用这种定位方式。该定位装置由直管定位器和定位管组成。定位器的一端利用定位线夹固定接触线；另一端通过定位环与定位管衔接，定位管又通过定位环固定在腕臂上。结构见图2.8(a
23、)。反定位一般用于曲线内侧支柱或直线区段之字值方向与支柱位置相反的地方。定位器附挂在较长的主定位管上，呈水平工作状态。主定位管受压力较大，为了使定位管保持水平，一般用两条斜拉线将定位管吊住，固定在承力索上。为了保证定位器与主定位管之间保持有一定的距离(大于或等于300 mm)，定位器通过长支持器与主定位管连接。结构见图2.8(b)。2.软定位这种定位装置只能承受拉力，而不能承受压力，因而它用于曲线只用于曲线R1000 m的区段，为避免在某些特殊情况下拉力过小，经过计算，在曲线力抵消反方向的风力之后，拉力需保持0.2kN以上方能使用这种方式，如图2.8(c)所示。3.组合定位组合定位装置是用在锚
24、段关节的转换支柱、中心支柱及站场线岔处的定位，这些地方均有两组悬挂在同一支柱处，分别固定在所要求的位置上。组合定位的方式较多，各种组合定位的作用也不相同，这主要是根据各种各样的地形条件及悬挂条件决定的，其结构见图1.8(d)、(e)、(f)、(8)、(h)。4.单拉定位这种定位的特点是没有腕臂，将软定位器直接通过绝缘子固定到支柱上，如图1.8(i)所示。它一般用在导曲线处或因跨距较大，接触线的偏移达不到设计技术要求的某些特殊殊地点。图1.8 定位装置形式1.4高速铁路接触网的接触线与承力索1.4.1高速铁路接触网的接触线接触线是接触网的主要组成部分，接触线的材质、工艺及性能对接触网起着重要作用
25、，要求它具有较小的电阻率、较大的导电能力；要有良好的抗磨损性能，具有较长的使用寿命有高强度的机械性，具有较强的抗张能力。1.我国电气化铁路建设在几十年的发展中，采用了多种类型接触线，并随着世界高速电气化铁路的不断发展，又不断研制开发了新型接触线，主要有以下几种：（1）铜接触线我国电气化铁路建设初期，采用的是铜接触线，型号为TCG100型和TCG85型，分别用于正线和站线，其A型尺寸如图1.9 (a)所示。 （2）钢铝复合新型接触线20世纪70年代我国研制了以铝代铜的GLCA100/215型和GLCB80/173型钢铝复合新型接触线，其数字215和173为A型及B型钢铝接触线的实际横截面积，A型
26、和B型在导电性能上，分别当量于TCG100型和TCG85型，其A型断面形状如图1.9(b)所示。电气和机械性能见表1-2。（3）内包钢的GLCN型钢铝电车线为了解决钢表面锈蚀的问题，我国又开发研制了内包钢的GLCN型钢铝电车线。如图1.9(c)所示。这种接触线的特点，是将承受张力的钢包在铝内，既保留了耐磨性能和抗张性能好的优点，又提高了它的防腐蚀性能，可相应延长使用寿命，具有较好的受流效果，其电气及机械性能见表1-2。（4）连铸连轧、无焊接接头的TCW110型、TCW85型接触线这种接触线相应地提高了抗拉强度和供电可靠性，同时又可延长使用寿命，因而得到广泛应用。（5）银铜合金接触线随着电气化铁
27、路的大幅度提速和高速电气化铁路的建设，20世纪90年代我国又研制了CTHA110型、CTHB120型银铜合金接触线，它的断面尺寸和TCW110型完全一致，整体是个圆形，如图1.9(d)所示。图1.9 我国电气化铁路主型接触线表1-2 我国主型接触线电气及机械性能表2.高速铁路接触网的.接触线的主要技术要求高速接触网要求受流性能好、稳定性能好、抗张性能好、导电性能好、电流强度大的接触线，因而要求具备下述主要技术性能：抗拉强度高、电阻系数低、耐热性能好、耐磨性能好和制造长度长。3. 高速铁路接触网的接触线材质性能的综合选型各国高速电气化铁路建设中都十分注意研制、选择和使用新型接触线，并且需考虑下述
28、诸因素：增大接触线的张力、限制接触线横截面、提高接触线的导电率、增强耐磨耗性能、选择铜合金材质。1.4.2高速铁路接触网的承力索高速铁路接触网的承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。承力索根据材质一般可分为钢承力索，铝包钢承力索二类。如表1-3所示1.钢承力索钢承力索用镀锌钢绞线制成，强度高耐张力大，安装弛度小且弛度变化也小，节省有色金属又造价低。但电阻大，导电性能差，一般是不允许导流的。钢承力索不耐腐蚀，使用时要采取防腐措施。常用规格有GJ-100、GJ-70两种。2.铝包钢承力索铝包钢承力索是铝覆钢线和铝线绞合而成，主要以铝覆钢线中的钢芯部分承受张力，覆铝层和率线载流，导电性能好，机械强
29、度和抗腐蚀性能好。GJ表示钢绞线，数字表示承离索的标称截面积。表1-3 承力索型号规格表型 号截面积（mm2）股数与单股直径(mm)计 算直 径(mm)有 效电 阻(/)单 位重 量(kg/km)制 造长 度(mm)TJ-7070192.1410.60.286181500TJ9595192.4912.40.208371200TJ-120120192.8014.00.15810581000TJ-150150193.1515.80.12313888002 国内高速铁路接触网的现状2.1 国内高速铁路接触网的研究背景和内容2.1.1国内高速铁路接触网的研究背景 高速铁路是当今世界铁路发展的潮流，随着
30、经济技术的发展和交通运输的激烈竞争，高速铁路以其独特的优势被许多国家作为大力研制和重点发展的目标。旧中国时期，在铁路工程师詹天佑的领导下京张铁路于1909年10月建成，充分显示了中国人民的智慧和力量，但是旧中国的铁路具有浓厚的半封建半殖民地性质，整个铁路的发展缓慢有畸形，设备杂乱又管理落后。新中国铁路事业的发展，是以旧中国铁路的技术设备为物质基础发展起来的。为满足现代铁路运输业多拉快跑的特点，高速铁路在我国已经逐步应用并实现，其绝大多数都是采用电力牵引方式。但是我国高速铁路的研究、建设起步较晚，1998年7月建成了试验时速为220Km/h的广州深圳的准高速铁路（图2.1），而国外之前就比较成熟
31、的掌握了有关技术，早在20世纪80年代，法国及德国就先后建成时速达300Km/h的高速电气化铁路。目前，我国铁路总体上与发达国家相比有相当大的差距，作为高速铁路牵引供电系统主体的接触网，同时也作为铁路电气化工程的主构架，其性能直接决定着电力机车受电弓的受流质量，最终影响列车的运行速度与安全。因此，学习借鉴国外的先进技术，加大我国高速铁路接触网技术的研究和实施力度，对满足我国高速铁路建设的需要，适应未来高速铁路建设市场的竞争有十分积极的意义。本文在综合比较分析发达国家高速铁路接触网技术的基础上，结合我国在准高速铁路接触网技术领域的实践经验，对高速铁路接触网技术及应用展开研究。论文从我国国情出发，提出改善受流质量的措施以及适应我国高速铁路接触网模式。对提高我国的高速铁路接触网施工、运营、维护等几个方面技术进行研究。论文为高定位、高起点、高标高效率的建设我国的高速铁路接触网提供了参考和借鉴。 图2.1（广州深圳的准高速铁路）2.1.2 国内高速铁路接触网的研究内容通过对普通铁路接触网的情况介绍以及制约因素的具体分析，将普通接触网与高速电气化铁路接触
