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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

西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）

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

Abstract

The development of high-speed railway not only represents a country's economic and technological level and the comprehensive national strength, and it is the world's 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

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electricity and electric locomotives. Catenary first appeared in the form 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 limitations, 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 railway 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 the direction in the future.

Key words: high speed railway; Catenary; Electrified railway; Railway developmentdirection; Bow net relations

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目 录

摘 要 ..................................................................................................................................... I Abstract ....................................................................................................................................... I 引 言 ...................................................................................................................................... 1 1 高速铁路接触网的组成和结构 ............................................................................................ 2

1.1高速铁路接触网的发展与组成 .................................................................................. 2 1.2高速铁路接触网的支持装置 ...................................................................................... 3

1.2.1高速铁路接触网的概述 ................................................................................... 3 1.2.2高速铁路接触网的腕臂支持装置 ................................................................... 3 1.3高速铁路接触网的定位装置 ...................................................................................... 7

1.3.1高速铁路接触网的定位装置的作用 ............................................................... 7 1.3.2高速铁路接触网的定位器类型 ....................................................................... 8 1.3.3高速铁路接触网的定位装置形式 ................................................................... 9 1.4高速铁路接触网的接触线与承力索 ........................................................................ 10

1.4.1高速铁路接触网的接触线 ............................................................................. 10 1.4.2高速铁路接触网的承力索 ............................................................................. 12

2 国内高速铁路接触网的现状 .............................................................................................. 14

2.1 国内高速铁路接触网的研究背景和内容 ............................................................... 14

2.1.1国内高速铁路接触网的研究背景 ................................................................. 14 2.1.2 国内高速铁路接触网的研究内容 ................................................................ 15 2.2 我国高速铁路接触网的发展状况 ........................................................................... 15 2.3高速接触网与普速接触网的区别 ............................................................................ 17 3 国外高速铁路接触网的发展现状 ...................................................................................... 20

3.1国外高速铁路接触网动态监测管理 ........................................................................ 20 3.2国外高速铁路接触网的悬挂方式 ............................................................................ 20 3.3德国高速铁路接触网的先进技术 ............................................................................ 20 4 高速铁路接触网故障判断的主要思路和方法以及相关建议 .......................................... 22

4.1高铁接触网故障判断的主要思路和方法 ................................................................ 22

4.1.1根据天气情况判断 ......................................................................................... 22 4.1.2根据跳闸情况判断 ......................................................................................... 22 4.1.3根据跳闸报告内容判断（按照归算至一次侧数值进行判断） ................. 22 4.1.4根据受电弓损伤位置判断 ............................................................................. 23

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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，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

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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

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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3—4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。

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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1-1 常见定位器规格、型号表

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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R＝1200～4000 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)。

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R≦1000 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。

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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，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TCG—100型和TCG—85型，分别用于正线和站线，其A型尺寸如图1.9 (a)所示。

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（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型和B型在导电性能上，分别当量于TCG—100型和TCG—85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TCW—110型、TCW—85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CTHA—110型、CTHB—120型银铜合金接触线，它的断面尺寸和TCW—110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

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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

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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 股数与型 号 TJ-70 TJ-120 TJ-150

截面积 单 （mm） 2计 算 直 径 (mm) 有 效 电 阻 (Ω/㎞) 0.28 0.20 0.158 0.123 单 位 重 量 (kg/km) 618 837 1058 1388 制 造 长 度 (mm) 1500 1200 1000 800 股直径 (mm) 70 19×2.14 10.6 19×2.49 12.4 19×2.80 14.0 19×3.15 15.8 TJ95 95 120 150 - 13 -

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2 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。

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附录A 相关装配图

图 1直线中间支柱支持装置示意图

图2直线非绝缘转换柱（ZF2）装配示意图

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图3曲线区段的绝缘转换支柱(QJl)装配示意图

图4 直线中心支柱（ZJ2）装配示意图

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二﹑定位装置装配图

图5 定位装置形式

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z272.html