第二章 接触网的结构
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。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。
2.1接触悬挂
接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车，包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。
接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂、弹性接触悬挂和链形接触悬挂。
简单接触悬挂是指无连续承力索、结构非常简单的系统。与链型接触悬挂相比较，该系统的接触线驰度较大，支柱间距离必须小以使接触高度尽可能接近一致。最高80km/h的行车速度使该系统的使用仅限于有轨电车、无轨电车、工业铁路和干线铁路的会让线和侧线。
弹性接触悬挂是将接触线通过呈三角形状的吊索（也称为跨接线）与支持装置相连接的简单接触悬挂设计。
链型接触悬挂的特点是在接触线上方悬挂一根或两根承力索，承力索通过吊弦悬挂接触线。由于其相对简单的设计和良好的运行特性，带承力索的架空接触网已在世界上广泛使用。其支持装置距离比简单悬挂大，并减少了接触部件的磨损，在城市公共交通运输系统中使用的更为普遍。
接触网导线也称为电车线，是接触网中重要的组成部分之一。电力机车运行中其受电弓滑板直接与接触线摩擦，并从接触线上获得电能。性能、接触线截面积的选择应满足牵引供电计算的要求。 接触线一般制成两侧带沟槽的圆柱状，其沟槽为便于安装线夹并按技术要求悬吊固定接触线位置而又不影响受电弓滑板的滑行取流。接触线下面与受电弓滑板接触的部分呈圆狐状，称为接触线的工作面。
我国采用的铜接触线多为TCG-110和TCG-85两种型号，其字母T表示铜材，C表示电车线，G表示带沟槽形式，后面的数字表示该型铜接触线的截面积。近年来我国也引进使用日本的铜接触线。
我国研制和使用了钢铝接触线。钢铝接触线以铝和钢两种金属压接制成。以铝面作为导电部分，与受电弓滑板接触磨擦的是钢面，既保证了导电性能又提高了工作面的耐磨性，我国采用的钢铝接触线有GLCA100/215和GLCB80/173两种型号。字母GLC表示钢铝电车线，A、B表示线型，后面分式中，分母表示该型钢铝接触线的截面积，分子表示该型钢铝接触线的载流量当量于铜接触线的截面积。
在链形悬挂中，接触线通过吊弦悬挂在承力索上。按其使用位置是在跨距中、软横跨上或隧道内有不同的吊弦类型，吊弦是链形悬挂中的重要组成部件之一。 在链形悬挂中安设吊弦，使每个跨距中在不增加支柱的情况下，增加了对接触线的悬挂点，这样使接触线的弛度和弹性均得到改善，提高了接触线工作质量。另外，通过调节吊弦的长度来调整，保证接触线对轨面的高度，使其符合技术要求。 普通环节吊弦以直径4mm（一般称为8号铁线）的镀锌铁线制成,提速后采用不锈钢直吊弦，不锈钢直吊弦是一个整体吊弦，减小了检修工作量，提高了接触悬挂的工作特性。
接触网承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。承力索还可承载一定电
1
流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。承力索根据材质可分为铜承力索、钢承力索、铝包钢承力索，钢承力索需采取防腐措施。
2.2支持装置
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。
腕臂安装在支柱上部，用以支持接触悬挂，并起传递负荷的作用。腕臂按其与支柱之间是否通过绝缘装置分为绝缘腕臂和非绝缘腕臂。在我国电气化铁路中，最广泛采用的是旋转绝缘腕臂。
选取腕臂时，其长度与所跨越的线路股道的数目，接触悬挂的结构高度，支柱的侧面限界和支柱所在的位置（直线还是曲线上）等因素有关。
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。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。
(2) 非绝缘转换柱支持装置
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200mm，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。
(3) 绝缘转换柱支持装置
绝缘转换支柱的装配应能满足被衔接的两个锚段，在电气上应是互相绝缘的，所以工作支和非工作支的接触线之间、承力索之间在垂直方向和水平方向的投影都必须保持500mm的绝缘距离以保证在风力作用下以及导线振动、摆动情况下，均不得小于最小的绝缘空气间隙。
(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，两根接触线为等高。两支接触悬挂在中心往两侧均经转换支柱向锚支柱下锚。
绝缘子用以悬挂并对接地体保持电气绝缘。接触网上所用的绝缘子一般为瓷质的，即在瓷土中加入石英和长石烧制而成表面涂有一层光滑的釉质。接触网上使用的绝缘子按结构分成悬式和棒式绝缘子两类，按绝缘子表面长度（即泄漏距离）又可分成普通型和防污型两种。
近年来，大量推广采用了钢化玻璃悬式绝缘子，这种绝缘子机械强度高（为瓷质绝缘子的2～3倍）、电气性能好（在冲击波作用下其平均击穿强度为瓷绝缘子的3.5倍）、使用寿命长、不易老化、维护方便，具有良好的自洁性，它的最大特点是“零值自破”，即当绝缘子失去绝缘性能或机械过负荷时，伞裙就会自动破裂脱落，容易发现，可及时进行更换。
我国近年来研制并使用了E?1型环氧树脂绝缘子，氟塑料和硅橡胶盘棒式绝缘子和半X?，5型、半TX-25型半导体釉绝缘子。半导体釉绝缘子大幅度延长了
2
绝缘子清扫周期，提高了供电的可靠性 ，试用效果良好，但是存在泄漏电流较大等缺点。较为理想的新型绝缘子是复合式聚合绝缘子。这种绝缘子由两种聚合材料结合制成，一种材料提高机械强度，另一种材料提高绝缘性能，使复合式聚合绝缘子可以满足机械强度高、绝缘性能好、耐冲击、耐电弧重量较轻等的要求，这也是未来绝缘子发展的方向。
硬横梁在高速铁路中具有明显的优点，它不仅具有机械上，股道间不产生影响，事故范围小，结构稳定，抗震动，抗风性能好，稳定性强等优点，而且具有较好的刚度，稳定性高，能改善弓网受流，因而又具有磨耗小，可降低离线率等一系列优点。同时，硬横梁具有模块化式的结构，互换性强，又利于机械加工和机械化安装作业。硬横梁外观一致，简洁，匀称，美观。
软横跨是多股道站场接触悬挂的横向支持设备。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，这种装置成为软横跨。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，通常使用的单根横向承力索，而跨越股道较多、负载较大时，则由两根或四根钢绞索组成。
2.3定位装置
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，定位器有直管定位器、弯管定位器。提速后采用带减振阻尼装置的多功能定位器，改善了受电弓的取流特性。
根据支柱设置的位置不同，即支柱是在直线区段还是曲线区段上，在曲线的内侧还是外侧，在锚段中还是在锚段关节处，是否在道岔处等，支柱所采用的定位方式也不相同，常用的定位方式有：
硬定位，就是对接触线的硬固定的定位形式，它只能较小的拉力，经常把硬定位也称作正定位。
反定位多用于曲线内侧支柱上和直线区段“之”字值方向与支柱位置相反的支柱上。
双定位用于锚段关节中的转换柱、中心柱、站场线岔处的道贫柱，站场线岔处的软横跨以及特殊支柱定位中的定位。
2.4支柱与基础
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。我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱。
预应力钢筋混凝土支柱，简称为钢筋混凝土支柱采用高强度的钢筋，在制造时预先使钢筋产生拉力，它比普通钢筋混凝土支柱在同等容量情况下节省钢材、强度大、支柱轻等优点。钢筋混凝土支柱本身是一个整体结构，不需另制基础。
钢支柱以角钢焊成架结构，具有支柱较轻、强度高、抗碰撞、安装运输方便等优点。根据安装使用地点不同，钢柱的型号规格及外形结构也不同。基础是对钢支柱而言的，即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。
2.5锚段及锚段关节
3
在站场或区间的，为满足供电和机械方面的分段要求，将接触网分成若干一定长度且相互的分段称锚段，两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节。锚段两端承力索和接触线都直接或间接地通过补偿装置固定到锚柱上。
1、缩小事故范围。发生断线或支柱折断等事故时，由于接触网锚段在分段方面的性而把事故在一个锚段内不再扩大，不致波及相邻锚段。
2、便于线索两端加张力补偿装置。调整线索张力，使承力索和接触线张力基本保持不变，提高悬挂稳定性，同时调整接触线的弛度，使接触线弛度减小，有利于电力机车取流。
3、锚段便于供电分段，缩小检修和故障时的停电范围。 接触网锚段长度确定时主要考虑以下几个方面的因素：首先，考虑到发生事故时，使事故范围缩小，因此锚段长度不宜过长。其次，考虑到在温度变化时，由于线索的伸缩而引起的吊弦、定位器及腕臂等处的偏移不得超过允许值。最后，考虑在极限温度下，承力索和接触线在补偿器处与在中心锚结处的张力差不能超过允许值来确定锚段长度。锚段长度的经验值参考下表。
表2-1 链形悬挂锚段长度经验取值
悬挂类型
锚段所在线路情况 直线区段（一般） 直线区段（困难）
半补偿链形悬挂
直线和曲线各占一半
时 曲线占70%以上时 直线区段（一般）
全补偿链形悬挂
直线区段（困难） 曲线占70%以上时
锚段长度（m）
1600 1800 1300 1100 1800 2000 不超过1500
两个相邻锚段衔接部分称为锚段关节。在锚段关节处，两锚段的接触悬挂是并排架设的，对它的基本要求是当机车通过时，应保证电力机车受电弓平滑地由一个锚段过渡到另一个锚段。
1、非绝缘锚段关节
它仅起接触悬挂在机械分段方面的分段作用，电气方面仍然相连结，不进行电的分段，此时用电连接将工作支和非工作支联接起来，保证电流畅通。
2、绝缘锚段关节
绝缘锚段关节除要机械分段外，主要用于同相之间的电分段，一般又称为电分段关节。在绝缘锚段关节中，承力索和接触线也各有重叠的两支，分为工作支接触线和非工作支接触线。
2.6中心锚结
在锚段的适当位置将接触悬挂固定。这种固定装置称为中心锚结。在两端装有补偿器的锚段里，必须加设中心锚结，其布置原则是尽量使中心锚结两端张力相等，直线曲段中心锚结设在锚段中部，曲线曲段、曲线半径相同的整个锚段仍设在锚段中部，当锚段处于直线和曲线共有区段且曲线半径不等时，应设在靠曲
4
线多，半径小的一侧。
安设中心锚结后，由于接触线和承力索在中心锚结处系死固定（防串中心锚结除外），因此，当温度变化时，锚段两端的补偿器只能使线索由中心锚结处分别向两端移动，不致向一端温滑动。保证线索张力均匀，并使接触线工作状态良好，同时能缩小事故范围。当锚段一端的接触线发生断线时，不致影响锚段另一端接触线，以利于抢修和缩短事故停时。
1、半补偿链形悬挂中心锚结
半补偿链形悬挂，由于只有接触线没有补偿装置，而承力索不设补偿装置。半补偿链形悬挂中心锚结的范围内不得安装吊弦，辅助绳在承力索上的固定线夹应距吊弦不小于1m。
2、全补偿链形悬挂中心锚结 对于全补偿莲形悬挂，由于承力索也装设有补偿装置，除了接触线设中心锚结与半补偿相同外，承力索也必须设中心锚结。
3、接触网“防窜”中心锚结
在站场设了能防止接触悬挂串动而不考虑断线的“防窜”中心锚结。其特点是结构简单，安装方便；缺点是不防断线。“防窜”中心锚结就是在站场内的正线及站线锚段的中间位置设置。
2.7线岔
列车在运行中，当运行到两条铁路交叉处，由一股道过渡过另一股道上运行时，在两支汇交接触线的相交处用管连接并固定的装置称为线岔，又称架空转辙器或空中转换器。
线岔的作用是在转辙的地方，当一组接触悬挂的接触线被受电弓抬高时，另一组悬挂的接触线也能同时被抬高，从而使它与另一接触线产生高差Δh。高差随着受电弓靠近始触点而缩小，到达始触点时，高差基本消除而使受电弓顺利交接，以使接触线不发生刮弓现象。使电力机车受电弓由一条股道上空的接触线平滑、安全地过渡到另一条股道上空的接触线上，从而使电力机车牵引的列车完成线路转换运行的目的。
接触网线岔是由一根管、两个定位线夹和固定管的螺栓组成，其结构是用一根管将相交的两支接触线上下相互贴近，管的两端用定位线夹和螺栓固定在下面那根接触线上。如果是非正线相交，一般是交叉点距中心锚结或硬锚近者在下面；若是和正线相交，正线在下面。上面的接触线应能在管和下面接触线间活动。管一般用3/8英寸镀锌钢管加工而成，两端扁平，带有φ13mm圆孔，管用方头螺栓和定位线夹固定在下面的接触线上。
2.8分段绝缘器和分相绝缘器
分段绝缘器在电气化铁道区段各车站的装卸线、机车整备线上及电力机车库线等地，为了保证工作人员的作业方便及人身安全，将接触网在电的方面分成的区段。
分区绝缘器安设在上述区段的两端，其结构既能保证供电的分段，又能使受电弓平滑地通过该设备。分区绝缘器大多应配合隔离开关使用，以便使分区绝缘器两端的接触线当开关闭合时都能带电；当隔离开关打开时，的区段中则没有电，便于在该区段中进行装卸或停电作业。
分相绝缘器的作用是将接触网上不同相位的电能隔离开，以免发生相间短
5
路，并起机械连接作用，使接触网成为一个整体。分相绝缘装置包括分相绝缘器和有关分相绝缘器的线路标志。分相绝缘器设在两供电臂连接的地方。如牵引变电所、分区亭等处。
2.9补偿装置
补偿装置又称补偿器，它设在锚段两端，能自动补偿接触线或承力索内的依力，它是自动调整接触线或承力索张力的补偿器及其制动装置的总称，由滑轮和坠砣组成。
补偿装置(补偿器)，由补偿滑轮、补偿绳、杠杆、坠砣杆和坠砣组成。 坠砣一般采用混凝土或灰口铸铁(HT10-26)制成，每块约重25kg,中间呈开口的圆饼状。
补偿绳一般用GJ-50镀锌钢绞线制成。坠砣杆一般用φ16mm圆钢加工而成，上端有单孔焊环，底部焊有托板。
杵环杆(因为杆的一头为杵头，另一端为单孔耳环，所以称杵环杆)的作用是联下结锚悬式绝缘子串与动滑轮，杵头端放置在绝缘子杵座中，单孔耳环端(焊环)与动滑轮相连。破坏负荷不应小于5400kg,外表涂漆，为便于在带电情况下安全检查补偿滑轮，此杆长度不应小于1m。
温度变化时，线索受温度影响而伸长或缩短，由于补偿器坠砣的重量作用，可使线索沿线路方向移动而自动调整线索张力，使张力恒定不变，并借以保持线的驰度满足技术要求。坠砣串同时受到自身重力和接触线(或承力索)的张力的作用，当温度不变时处于平衡状态，坠砣不升不降；当温度升高时，接触线(或承力索)长度增加，在坠砣自身重力作用下，坠砣会随着温度升高而降低；反之当温度下降时，接触线(或承力索)就会缩短，坠砣上升，从而能使线索内保持衡定的张力。
6
