目录绪论 (1)1．电气化铁道概述 (1)2．电气化铁路的组成 (2)第一章供电系统工作原理 (1)1．电力牵引的制式 (1)2．电力牵引供电系统的组成 (3)3．牵引网与接触网 (6)4．接触网的工作特点 (6)5．对接触网的基本要求 (7)6．接触网的分类 (7)7．接触网的供电方式 (7)8．接触网的电分段 (8)9．架空式接触网的机械分段 (9)第二章接触网的组成 (11)1．架空式接触网的组成及结构 (11)1．1．接触悬挂的种类 (12)1．2．接触悬挂的导线结构与类型 (16)1．3．接触悬挂的下锚方式 (17)1．4．支持与固定装置 (20)1．5．支柱和基础 (24)1．6．接触网的张力和弛度曲线 (26)2．接触轨式接触网组成及结构 (27)2．1．上磨式 (27)2．2．下磨式 (28)2．3．侧面接触式 (28)3．刚性悬挂接触网系统简介 (30)3．1．架空刚性悬挂系统简介 (30)3．2．“Π”型刚性悬挂接触网特点 (31)绪论1．电气化铁道概述采用电力机车为主要牵引动力的铁路称为电气化铁路，它是在19世纪70年代末的欧洲最先出现。

早期的电气化铁路多采用直流供电方式，电压等级较低，需设整流装置，不利于设置在长距离的铁路干线上。

目前国际上普遍采用比较先进的单相工频交流制电气化铁路，它便于升压和减少电能的损耗，可以增加牵引变电所之间的距离，大大降低了建设投资和运营费用。

随着高新技术的发展，特别是计算机技术的应用，使电力机车和牵引供电装置的工作性能不断提高。

低能耗、高效率、高速度的电力牵引已成为世界各国铁路发展趋势，是铁路现代化的标志。

我国电气化铁路自本世纪50年代末发展以来，走过了几十年艰苦创业的历程，根据80年代铁道部确定的以电力牵引为主内燃牵引为辅的技术政策，国家拨款和吸引国外资金等多种方式大力发展电气化铁路，借助改革开放的大好形势相继建成一批高质量、高性能的电气化铁路，已使我国电气化铁路初具规模，形成了良性发展的大好局面，在科学技术的推动下，接触网自动化检测、牵引变电所远程自动控制、微机保护系统等，普遍应用在电气化铁路上。

为了提高铁路运输能力，铁道部又制定了发展高速铁路的计划，可以预测中国电气化铁路的发展有着广阔的前景。

2．电气化铁路的组成由于电力机车本身不携带能源，靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电装置组成的。

牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。

本书主要讨论和介绍接触网的有关内容。

为便于全面了解电气化铁路，我们对电力机车和牵引变电所与接触网有关的内容作一些简单介绍。

（1）电力机车电力机车靠其顶部升起的受电弓，直接接触导线获取电能。

每台电力机车前后各有一受电弓，由司机控制其升降。

受电弓升起工作时，以（68.6＋9.8）N的接触压力紧贴接触线摩擦滑行，将电能引入机车主断路器，再经变压器和硅整流器组整流供给直流牵引电动机，电动机通过齿轮传动使电力机车运行如图0－1所示。

电力机车受电弓直接从接触线上滑行取流，其形式一般有单臂式和双臂式两种，目前一般采用单臂式受电弓。

受电弓顶部的滑板紧贴接触线。

滑板固定在托架上，托架一般采用2mm的铝板冷压制成。

根据接触线材质的不同选用不同材质的滑板。

受电弓的最大工作范围为1250mm。

我国目前使用的电力机车主要是国产韶山型电力机车，投入运用的有SS1、SS3、SS4、SS8等型号及部分进口电力机车。

（2）牵引变电所牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的电能降压，然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上，电压变换由牵引变压器进行。

电力系统的三相电改变为单相电是通过牵引变压器的电气接线来实现的。

我国目前所用的牵引变压器有三相式、三相/二相式及单相式三种类型。

三相式变压器线圈接成星形/三角形连接组，连接标号为Y，d11，次边为三角形。

三角形的一角与钢轨和接地网连接，另两角分别接至牵引变电所两边供电分区的接触网上（又称两个供电臂），因此使接触网对地为单相，三相变电所高压侧电压为110 kV，低压侧（又称牵引侧）电压为27.5kV。

单相变电所一般采用两台单相变压器联成开口三角形接线，符号为V／V接法。

单相变电所比较简单，单相变压器利用率较高，但也有其不利的一面，故目前未大量采用。

近年来，我国引进了AT供电方式，其牵引变电所的变压器采用较特殊的接线方式，这种方式称为斯科特接线方式，或者接成另一种称为伍德布里奇接线方式，这样的变电所称为三相/二相变电所。

这种接线方式的特点是变压器次边电压提高至55kV，在其供电臂上并接自耦变压器构成了较为先进的AT供电方式，它与吸流变压器/回流线供电方式一样，形成了防止接触网对附近通信线路产生干扰的接线形式。

牵引变电所一般设有备用电源，采用双回路高压电源供电，以提高供电的可靠性，牵引供电回路应为下列顺序：牵引变电所－馈电线－接触网－电力机车－钢轨－大地或回流线－牵引变电所。

由此可以看出接触网在供电回路中起着十分重要的作用，直接影响着电气化铁道的运行，因此使接触网始终处于良好的工作状态，安全可靠的向电力机车供电，对于保证铁路运输畅通无阻有着极为重大的意义。

第一章供电系统工作原理1．电力牵引的制式对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求：（1）起动加速性能要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于列车快速平稳起动。

（2）动力设备容量利用对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。

这样无论列车重载或轻载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积为其功率容量，这时近于常数。

（3）调速性能列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。

在调速过程中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实现调速。

低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电动机应用的电压等级。

由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。

这种电动机存在着整流换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流制，它的供电频率和电压有25 HZ、6.5～11 kV和16 HZ、12～15 kV等类型。

由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国家的工矿或干线上应用。

“工频单相交流制”。

这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。

工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。

我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV。

在牵引制的发展过程中曾出现过“三相交流制”的形式，但由于供电网比较复杂，必须要有两根（两相）架空接触线和走行轨道构成三相交流电路，两根架空接触线之间又要高压绝缘，造成的困难和投资更大，因此被淘汰。

关于直流制式的电压等级应用情况大致如下：干线电气化铁路的供电电压有3 kV的，电压没有再提高是因为受到直流牵引电动机端电压的限制，其值一般为l．5 kV左右，用3 kV供电，一般就需要将两台电动机串联联接，再提高供电电压其联接就更复杂，还涉及当时整流装置绝缘水平的问题。

这种制式在原苏联和东欧一些国家应用最普遍。

供电电压为1.2～1.5 kV的直流制多用于工矿和部分国家的干线电力牵引，如日本等国家。

城市轨道交通几乎毫无例外地都采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样电压等级下），因为没有电抗压降。

另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。

基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直流550～1500V之间，但其档级很多，这是由各种不同交通形式，不同发展历史时期造成的。

现在国际电工委员会拟定的电压标准为：600 V、750 V和1500V 三种。

后两种为推荐值。

我国国标也规定为750V和1500 V，不推荐现有的600 V。

我国北京地铁采用的是750 V直流供电电压，上海地铁采用的是1500 V直流供电电压。

必须根据各城市的具体条件和要求，综合论证决定。

2．电力牵引供电系统的组成我国和大多数国家一样，电力生产由国家经营管理，因此无论是干线电气化铁路，还是工矿电力牵引和城市轨道交通电力牵引用电均由国家统一电网供给。

为了说明电力牵引供电系统各个组成部分的关系和作用，下面以城市轨道交通直流电力牵引供电系统为例，用示意图1-1表示之。

电厂可能与其用户相距甚远，为了能得到经济输电，必须将输电电压升高，以减少线路的电压损失和能量损耗，因此在发电厂的输出端接入升压变压器以提高输电电压。

目前我国用得最普遍的输电电压等级为110～220 kV。

通常国家供电系统总是把在同一个区域（或大区）的许多发电厂通过高压输电线和变电所联结起来成为一个大的统一的供电系统，向该区域的负荷供电，这样由各级电压输电线将发电厂、变电所和电力用户联结起来的一个发电、输电、变电、配电和用户的统一体被称为电力系统。

组成统一的电力系统有如下的一些优越性。

（1）可以充分利用动力资源。

火力发电厂发出多少电能就需要相应地消耗多少燃料，而其他的某些类型发电厂，它能发出多少电能取决于当时该发电厂的动力资源情况，如水电站的水位高低，它随自然条件的变化而变化，因此，组成统一的电力系统以后，在任何时候，可以动态地调整各种动力资源，以求其发挥最大效益。

（2）减少燃料运输，降低发电成本。

大容量火力发电厂所消耗的燃料是很可观的，如果不用高压远距离输电，则发电厂必然要建在负荷中心附近而不能建在燃料资源的生产地，这样就要大量运输燃料，造成发电成本升高。

采用高压输电电力系统以后就可以解决以上问题，将发电厂建在动力资源丰富的地方。

（3）提高供电的可靠性。

由于供电区域内的负荷是由多个发电厂组成的电力系统共同供电的，这样与单个发电厂独立向自己的负荷供电比较起来，对负荷的供电可靠性就可以提高很多，因为系统内发电厂之间可以起到互为后备的作用。

与此同时，整个系统的发电设备容量也可以减少很多，降低了设备的投资费用。