项目背景　接触网概述

1　电气化铁路的基本组成及特点

在铁路运输中，主要有三种牵引形式：蒸汽牵引、内燃牵引和电力牵引。蒸汽牵引是铁路最早采用的一种牵引形式，由于它热效率低、燃料消耗大、污染环境重，严重影响铁路技术经济效能和铁路运输能力的提高，从20世纪60年代初开始，已逐渐被淘汰。而内燃牵引和电力牵引，在技术上有较大的改进，是从20世纪40年代以后发展起来的，它们功率大、热效率高、过载能力强，能更好地实现多拉快跑，提高铁路的运输能力，所以发展很快。特别是电力牵引，它除了具有上述优点外，还能综合利用资源和不污染环境，是今后发展主要的一种牵引形式。

1.1　电气化铁路的组成

电气化铁路，是以电能作为牵引动力的一种现代化交通运输工具。由于它的牵引动力是电能，所以又称电力牵引。它与蒸汽牵引和内燃牵引不同的地方是，电力机车（或电动车组）本身不带能源，必须由外部供给电能。专门给电力机车（或电动车组）供给电能的装置称作牵引供电系统。因此电气化铁路是由电力机车（或电动车组）和牵引供电系统两大部分组成的。电气化铁路的牵引供电系统本身并不产生电能，而是将电力系统的电能传送给电力机车（或电动车组）。为了区别于牵引供电系统，一般把国家的电力系统称为电气化铁路的一次供电系统，也称电气化铁路的外部供电系统。电气化铁路牵引供电系统的构成如图0.1所示，供电系统组成示意图如图0.2所示。

1.牵引供电系统

牵引供电系统主要有牵引变电所和牵引网两个部分，而牵引网又由馈电线、接触网、轨道回路和回流线组成。牵引变电所是电气化铁路供电系统的核心。在采用单相工频交流制时，它的主要功能是变压和变相。它将电力系统输送来的高压（110kV、220kV或330kV）变成电力牵引所需要的电压并将电力系统输送来的三相电变成与电力牵引相适应的单相电。在采用单相低频交流制时，还要进行变频，如变成Hz或25Hz。对于直流电气化铁路，还要进行整流，把交流电变成相应电压的直流电。我国电气化铁路采用的是单相工频交流制，其频率与工业企业使用的电源频率是一致的，这个频率也是发电厂发出电能的频率，都是50Hz，所以，在使用国家电力系统的电能时，无需进行频率变换。

牵引变电所是沿电气化铁路线路设置的。根据牵引变电所及电力系统的发电厂和区域变电所的位置，以及高压输电线路对牵引变电所的引入方式，牵引变电所可分为中间变电所、中心变电所和终端变电所。为了保证供电的可靠性，牵引变电所通常应由两个相互独立的电源（区域变电所或发电厂）供电，或者由一个电源经由两个回路的输电线路供电，以便当一个回路的输电线路进行检修或发生故障时，可由另一个回路的输电线路完成全部输电任务。另外，根据主变压器的备用方式，牵引变电所又可分为固定备用和移动备用两种。

牵引网的任务，是质量良好地不间断地向电力机车供应电能。电流从牵引变电所馈出，经馈电线输送到接触网，然后通过电力机车（或电动车组），再经由轨道回路和回流线流回到牵引变电所。接触网是电气化铁路上的主要供电装置，它直接架设在铁路线路的上方，其功能是通过与电力机车顶部受电弓的滑动接触将电能供给电力机车（或电动车组）。最早的电气化铁路是采用第三轨式接触网，后来随着电压的提高，运输量的增大，技术的进步，以及人身安全的要求，逐渐发展为目前采用的架空式接触网。架空式接触网，按其悬挂形式又分为简单接触悬挂和链形接触悬挂。在我国干线电气化铁路上基本都采用链形接触悬挂，只有在个别隧道多的区段内采用简单接触悬挂。架空式接触网是户外装置，经常遭受不良气象条件的侵袭，很容易损坏，而且没有备用。因此，一旦遇到损坏就会使行车中断，给铁路运输带来重大损失。为了保证电气化铁路的正常运行，对接触网提出很多要求，其中主要的是在车速变化和恶劣气象条件下应保持正常取流，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力，而且结构应力求简单可靠，保证在施工和运营中有足够的灵活性和可靠性。

馈电线是牵引变电所与接触网之间的连接线，其功能是从牵引变电所向接触网供电。馈电线由牵引变电所的母线上引出，在分相装置的两侧连接到接触网上。在一般情况下，馈电线均采用架空导线，只有在不允许架设架空线的情况下才使用地下电缆。

在电气化铁路上是利用走行轨作为牵引电流的回路，通常称轨道回路。由于轨道与大地之间是不绝缘的，所以牵引电流的一部分要流经大地，从埋设在牵引变电所下面的接地网回到牵引变电所。

回流线是轨道回路与牵引变电所之间的连接线，它的作用是将轨道回路内的牵引电流吸回牵引变电所。回流线一般是先由架空线引到铁路线附近，然后改用接地线连到轨道回路上。

在我国，牵引供电系统是由铁路部门自己建设和管理的。

2.电力机车和电动车组

目前，我国干线采用的电力机车主要类型有我国制造的韶山系列、和谐系列和少量进口的6G型、6K型电力机车。1994年12月24日，我国自行研制生产的SS8型准高速客运电力机车和韶山6B型国际中标客货两用电力机车竣工剪彩。其中，SS8型电力机车最高时速170km，成为我国第一条准高速广深电气化铁路的牵引机车。

和谐系列货运电力机车是中车集团与国外企业合作，引进消化技术，并国产化的新一代交流传动货（客）运机车。2012年，推出了专用于准高速客运的两款六轴机车，单轴1200kW，总功率7200kW的HXD1、HXD3机车，设计最高时速176km，持续时速160km。

电动车组一般应用在城市近郊、大城市之间及城市地下铁道的旅客运输中。电动车组由带有牵引电动机能产生牵引力的动车和乘载旅客的附挂车组成，电动车组一般由两节以上的车辆编成，最多可以达到十几节，两端都有驾驶室，因而往返行驶不需要调头设施。根据运行速度和附挂车数量的多少，电动车组内动车的数目也不一样。动车上的主要电气设备都装设在车体下面两个转向架的中间部位。出于动力设备分散装在各个车辆的车轴上，大大减轻了电动车组的轴重，因而容易实现较大的牵引力，适用于高速运行。电动车组的发展趋向是减轻自重，加大功率，提高速度，增加坐席，提高舒适度，采用双供电制或多供电制。

1.2　电气化铁路的优越性

电气化铁路的优越性主要表现在以下几个方面：

1.能多拉快跑，提高运输能力

由于电力机车功率大、速度快，因而能多拉快跑，提高牵引定数，缩短区间运行时间，从而可以大幅度地提高铁路运输能力。

2.能综合利用资源，降低燃料消耗

由于电力机车的能源可以来自多方面，因而可以综合利用资源，特别是可以利用丰富而廉价的水力资源和天然气资源，即使是由火力发电站供电，也可以使用劣质煤或重油，而蒸汽机车要耗用优质煤，内燃机车要用柴油，燃料的消耗量也比电力机车高得多。

3.能降低运输成本，提高劳动生产率

由于电力机车构造简单，牵引电动机和电气设备工作稳定可靠，因而机车检修周期长，维修工作量少，可以减少维修费用和维修人员。电力机车整备作业少，宜于长交路行驶，因而可以少设机务段，乘务人员和运用机车台数也相应减少。这些都能使运输成本大大降低，同时还能增加机车运行时间。

4.能改善劳动条件，不污染环境

因为电力机车本身不带原动机，不烧煤、不燃油，不但使机车乘务人员和沿线工务养路人员的劳动条件得到改善，也为广大旅客创造了舒适的旅行环境。

5.能促进铁路沿线实现电气化，有利于工农业的发展

电气化铁路的牵引供电装置，除了主要向电力机车供电外，还可以解决铁路的其他用电，有利于实现养路机械化。特别是在我国电力网稀少的边远地区，工农业用电比较困难，铁路电气化后，为沿线城镇乡村用电创造了条件，有利于当地工农业生产的发展和人民生活水平的提高。

电气化铁路虽然有上述许多优点，但也存在着一些不足之处。如修建电气化铁路一次投资较大，采用交流供电制时对铁路沿线的弱电设备有干扰，在运营中需要开维修“天窗”等。今后随着科学技术的不断进步和电气化铁路运营管理经验的积累，这些问题一定会逐步得到解决。