電氣化鐵路基礎(chǔ)知識(shí)

1、電氣化鐵路基礎(chǔ)知識(shí)制作人：林彬彬一. 電氣化鐵路概述在鐵路運(yùn)輸中，主要有三種牽引形式：蒸汽牽引、內(nèi)燃牽引和電力牽引。蒸汽牽引是鐵路上最早采用的一種牽引形式，至今已有170余年的歷史。由于它熱效率低、燃料消耗大、污染環(huán)境重，嚴(yán)重影響 鐵路技術(shù)經(jīng)濟(jì)效能和鐵路運(yùn)輸能力的提高，從20世紀(jì)60年代開始，已經(jīng)逐漸被淘汰。而內(nèi)燃牽引和電力牽引，在技術(shù)上比較先進(jìn)，是 20世紀(jì)40年代以后才發(fā)展起來的，它們功率大、熱效率高、過載能 力強(qiáng)，能更好地實(shí)現(xiàn)多拉快跑，提高鐵路的運(yùn)輸能力，所以發(fā)展很快。 特別是電力牽引，它除了具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還能綜合利用資源和不污 染環(huán)境，是今后發(fā)展的主要一種牽引形式。二. 世界電氣化鐵

2、路的發(fā)展史世界上第一條電氣化鐵路和第一臺(tái)電力機(jī)車是 1879年5月31日 德國(guó)西門子和哈爾斯克公司研制和制造的，這條電氣化鐵路全長(zhǎng)只有 300米。1881年西門子和哈爾斯克公司又修建了一條 2.45千米長(zhǎng)的 電力線路.1895年美國(guó)在5.6千米長(zhǎng)的隧道區(qū)段內(nèi)修建了一條 675V 的直流電氣化鐵路。同年，日本在京都的下京區(qū)修建了一條 6.7千米 長(zhǎng)的550V的直流電氣化鐵路。1902年意大利在瓦爾切里納線上修建 了一條三相交流電氣化鐵路。在最初，電氣化鐵路修建在工礦線路和一些大城市近郊線路上。后來，隨著工業(yè)的發(fā)展，逐漸發(fā)展到城市之 間和運(yùn)輸繁忙的鐵路干線上來了。到了 20世紀(jì)50年代，一些工業(yè)發(fā)

3、達(dá)的國(guó)家，為了完成急劇增長(zhǎng) 的運(yùn)輸任務(wù)，以及與其他運(yùn)輸業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)的需要， 開始大規(guī)模地進(jìn)行鐵 路運(yùn)輸業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)，主要是牽引動(dòng)力現(xiàn)代化的建設(shè)。因此，電氣 化鐵路的建設(shè)速度不斷加快，修建的國(guó)家逐漸增多。電氣化鐵路發(fā)展 最快的時(shí)期是60年代，平均每年修建達(dá)5000多km到70年代末， 在工業(yè)發(fā)達(dá)的西歐、日本、前蘇聯(lián)，以及東歐等國(guó)家，運(yùn)輸繁忙的主 要鐵路干線就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電氣化，而且基本上已經(jīng)成網(wǎng)?，F(xiàn)在，這些 國(guó)家正在集中力量修建時(shí)速 200km以上的高速電氣化鐵路。從 70年 以后，一些發(fā)展中的國(guó)家，如印度、朝鮮、土爾其、巴西、智利、摩 洛哥等電氣化鐵路發(fā)展也很快，特別是我國(guó)的電氣化鐵路更有了飛速

4、的發(fā)展?，F(xiàn)在，我國(guó)的電氣化鐵路建設(shè)速度，已躍居世界前例。截止到1999年初，世界電氣化鐵路總長(zhǎng)度已達(dá)到 257 731km,占 世界鐵路總營(yíng)業(yè)里程的21.3%。目前世界上已有68個(gè)國(guó)家和地區(qū)修 建了電氣化鐵路。其中亞洲12個(gè)國(guó)家和地區(qū)，歐洲38個(gè)國(guó)家，美洲 9個(gè)國(guó)家，非洲7個(gè)國(guó)家，大西洋2個(gè)國(guó)家。在這些國(guó)家中擁有電氣 化鐵路1萬km以上的有俄羅斯、德國(guó)、日本、法國(guó)、印度、波蘭、 意大利、南非和我國(guó)?，F(xiàn)在，世界已進(jìn)入建設(shè)高速電氣化鐵路的新時(shí)期， 修建的高速 電氣化鐵路的國(guó)家越來越多，列車運(yùn)行的速度越來越高，修建的里程 也越來越長(zhǎng)，大有你追我趕之勢(shì)。特別是歐洲，已經(jīng)突破了國(guó)界，向 國(guó)際化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)

5、展。高速電氣化鐵路已經(jīng)成為國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水 平和鐵路現(xiàn)代化的主要標(biāo)志之一1964 年10月1日，日本成功地建成了世界上第一條時(shí)速 210km 的東海道新干線。隨后法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙、英國(guó)、美國(guó)、 韓國(guó)等國(guó)家相繼修建高速電氣化鐵路，我國(guó)臺(tái)灣省在臺(tái)北至高雄間修 建了一條高速電氣化鐵路。超高速磁浮鐵路，實(shí)際上也是以電能作為 牽引動(dòng)力的高速電氣化鐵路。它與現(xiàn)在的鐵路不同的地方是，在現(xiàn)在 的鐵路上列車是車輪在鋼軌上滾動(dòng)運(yùn)行的， 而磁浮鐵路則是利用電磁 原理，使列車懸浮在鋼軌之上，由列車上超導(dǎo)磁體與鋼軌上的線圈相 互作用運(yùn)行的，列車運(yùn)行速度可達(dá)到 500km/h以上，所以也叫“超高 速無輪列車”

6、。它的特點(diǎn)是運(yùn)行速度高，無噪聲和振動(dòng)，不受氣候影 響，不污染環(huán)境，是解決大城市及其衛(wèi)星城市之間旅客運(yùn)輸擁擠的最 好交通工具。三. 我國(guó)電氣化鐵路的發(fā)展史我國(guó)電氣化鐵路建設(shè)，是新中國(guó)成立后才開始的。1958年我 國(guó)開始修建電氣化鐵路，從一開始便直接采用了最先進(jìn)的電壓等級(jí)為 25kV的單相工頻交流電，為我國(guó)大規(guī)模發(fā)展電氣化鐵路奠定了良好 的基礎(chǔ)。1961年8月15日，在新建的寶成線寶雞至鳳州段建成了我 國(guó)第一條干線電氣化鐵路。1975年7月1日，676km的寶成電氣化 鐵路全線建成通車，它的建成在我國(guó)鐵路建設(shè)史上產(chǎn)生了重大影響。以前，只是在一條線路上一個(gè)區(qū)段內(nèi)施工，現(xiàn)在，是同時(shí)在幾條線路 上施工，

7、而且開始由山區(qū)鐵路向主要干線發(fā)展， 由單線電氣化向雙線 電氣化發(fā)展。到1980年底，相繼建成了寶成線、陽(yáng)安線、襄渝線襄 樊至安康段、石太線石家莊至陽(yáng)泉段、寶蘭線寶雞至天水段電氣化鐵 路進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，隨著改革開放的不斷向前推進(jìn)，我國(guó) 的電氣化鐵路建設(shè)更有了飛速的發(fā)展。 在大秦線電氣化工程中采用了 一系列具有國(guó)際20世紀(jì)80年代先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，使我國(guó)的電氣化鐵 路技術(shù)裝備達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。20世紀(jì)90年代，是我國(guó)鐵路發(fā)展的重要時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，建成開通了京鄭線、干武線、成昆線、 南昆線、焦枝線、寶成線的等十條電氣化鐵路?！熬盼濉笔?0世紀(jì)最后五年，也是我國(guó)鐵路由滯后型向基本 適應(yīng)型

8、轉(zhuǎn)變的重要時(shí)期，在這時(shí)期內(nèi)，修建了10條電氣化鐵路，而且還建成開通了我國(guó)第一條時(shí)速 200km的準(zhǔn)高速鐵路一一廣深電氣 化鐵路。2001-2005年是我國(guó)電氣化鐵路建設(shè)史上建成開通最多的5年，建成了哈大、秦沈客運(yùn)專線、渝懷等 5 000多km電氣化鐵路。 截止到2005年底，我國(guó)共建成開通了 43條電氣化鐵路，總里程達(dá)到 20 132km,成為繼俄羅斯、德國(guó)之后的世界第三電氣化鐵路國(guó)家。四. 電氣化鐵路的組成電氣化鐵路，是以電能作為牽引動(dòng)力的一種現(xiàn)代化交通運(yùn)輸工具 由于它的牽引動(dòng)力是電能，所以又稱電力牽引。它與蒸汽牽引和內(nèi)燃牽引不同的地方，是電力機(jī)車本身不帶能源，必須由外部供給電能。專門給電力

9、機(jī)車供給電能的裝置叫做牽引供電系統(tǒng)。 因此，電氣化鐵 路是由電力機(jī)車和牽引供電系統(tǒng)兩大部分組成的。 電氣化鐵路的牽引 供電系統(tǒng)本身并不產(chǎn)生電能，而是將電力系統(tǒng)的電能傳給電力機(jī)車的。一般把國(guó)家的電力系統(tǒng)稱為電氣化鐵路的一次供電系統(tǒng)， 也稱為 鐵路的外部供電系統(tǒng)。一次供電系統(tǒng)主要包括發(fā)電廠、區(qū)域變電所和 電力傳輸線。牽引供電系統(tǒng)主要包括牽引變電所和接觸網(wǎng)。一.$筑化鐵路組成在鐵路運(yùn)輸中，口前存在三種主耍傘引動(dòng)力：蒸汽機(jī)車?yán)缫?、?nèi)然機(jī)車牽引、電力機(jī)牟牽引.采用電力機(jī)車牽弓I列車運(yùn)行的鐵路稱為電氣化鐵路電氣化跌路由電力機(jī)車、牽引變電所和接觸網(wǎng)三大部分組成樹電氣化鐵道供電系統(tǒng)I g乳n1"五.

10、 接觸網(wǎng)的組成（一）支柱與基礎(chǔ)：作用：用于承受接觸網(wǎng)的全部重量，并將導(dǎo)線固定在規(guī)定的位置和高 度。（二）支持裝置：組成：包括腕臂、拉桿（或壓管）和絕緣子。懸吊和支持接觸懸掛的全部設(shè)備并將負(fù)荷傳給支柱。作用:（三）定位裝置：組成：定位管、定位器和支持器作用：將接觸線固定在距線路中心的規(guī)定位置上， 使接觸線不超過受 電弓允許工作范圍并使受電弓磨耗均勻。（四）接觸懸掛：（五）錨段為滿足供電和機(jī)械方面的需要，把接觸網(wǎng)分為若干一定長(zhǎng)度的相互獨(dú)立的分段，這種獨(dú)立的分段稱為錨段。接觸線（或承力索）端頭同支柱的連接稱為線索的下錨。下錨分為兩種方法，一是將線索端頭同支柱直接固定連接，稱為硬錨或死錨。另一種是加補(bǔ)

11、償裝置，以調(diào) 整線索的馳度和張力錨段的作用1. 設(shè)立錨段便于實(shí)現(xiàn)電分段，配合 GK可使停電檢修范圍縮小2. 旦發(fā)生斷線或支柱折斷等事故，可將事故限制在一個(gè)錨段內(nèi)，從 而縮小了事故范圍。3. 便于在接觸線和承力索兩端設(shè)置張力補(bǔ)償器，使線索張力保持基 本不變，使接觸線弛度減小有利于受電弓取流。錨段關(guān)節(jié)兩個(gè)相鄰錨段的銜接部分稱為錨段關(guān)節(jié)，基本要求：能使電力機(jī)車受電弓平滑地從一個(gè)錨段過渡到另一錨 段，且接觸良好，取流正常, 分類:1.IL k中心錨結(jié)在兩端有補(bǔ)償?shù)慕佑|網(wǎng)錨段中必須在錨段中心位置加以固定，接觸線是通過中心錨結(jié)線夾，輔助繩固定至承力索（或承力索輔助繩） 上，這種結(jié)構(gòu)形式就叫做中心錨結(jié)。作用

12、：1防止接觸懸掛向一方串動(dòng)；2.保證線索張力均勻，提高弓網(wǎng)關(guān)系；（六）線岔：在電氣鐵路的道岔上方, 有兩支匯交的接觸線用限 管連接固定的裝置稱為線岔， 又稱架空轉(zhuǎn)轍器。作用：保證電力機(jī)車受電弓 安全平滑地由一條接觸線過 渡到另一條接觸線，達(dá)到轉(zhuǎn)換線路的目的。組成：限制管、定位線夾、電連接（七）分段作用：分段絕緣器，又稱分區(qū)絕緣器，配合隔離開關(guān)使用，實(shí)現(xiàn)接觸 4 y iv-v, 網(wǎng)的電分段分卿謝m疲暢讎?yán)蕩胶蜆Y曲洲,觥聞韻酬艙帥 分楓,呻蛀輛受暢、飩軌開冊(cè)、軌m肋見汰般鈾輙缸 不同般馳氐XfeOSM.酬刪綣蹄酈加mA袖昨純?nèi)?緬血耽制成端，以勣緬港融肅BtJLIN I曲Mil1501113000

13、0inni分臟器協(xié).mz朋戲辭0抽,mm申駆抽槌黠僵 槪H押刪刪為iL解默中涵諭眥 剜巾駆稚 titi bfiWEux ho«.ZJ2ZJ3ZJ2ZJ30000300300300200800800300300*3005無電區(qū)150m六。接觸網(wǎng)的分類(-)鏈形接觸懸唯k OSfe赴掛按其線密的錨HI方弋可分為以下幾種;(1) 未補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形接竝懸持；未補(bǔ)償簡(jiǎn)單!形接觸懸掛方式，茸承力索和接融線在 下錨處為碇錨(即死19定)支柱定桓點(diǎn)處65呂弦是普通吊號(hào).當(dāng)iftSift很大時(shí)，承力索和 接觸線的張力和馳度變化亦根大，適成機(jī)車受電弓取航不骰不采用.Hill'f/nrr77777?

14、 7ntrr末補(bǔ)償簡(jiǎn)巾凰形接觸慫丼(2) 半補(bǔ)償鏈形懸掛：半補(bǔ)償鏈形懸掛的承力索為硬錨，接觸線裝設(shè)張力補(bǔ)償器.當(dāng)溫 度變化時(shí)，接觸線的張力不變，但是沒有裝設(shè)張力補(bǔ)償器的承力索的馳度仍然變化；承力索馳 度變化直接形響著接觸線的工作狀況.半補(bǔ)償鏈形懇掛根據(jù)定位點(diǎn)處吊弦形式分為半補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懇掛和半補(bǔ)償彈性鏈形晟掛兩 種。半補(bǔ)償簡(jiǎn)單璉形懸掛：當(dāng)濫度變化時(shí)，接他線在墜舵的作用下，有縱向位移，而承力索 基本上沒有縱向位移，由此引超吊弦和定位器的偏移。每處的備移在接觸線上都產(chǎn)生水平張力， 在極限溫度下，會(huì)便接觸線的張力在錨段中部和末端的數(shù)值相差很大，導(dǎo)致整個(gè)錨段內(nèi)接觸線 的彈性不均勻，尤其在支柱定位點(diǎn)處，

15、因釆用普通鳳弦，會(huì)造成明施的便點(diǎn)，顯然不利于機(jī)車 取這種晟掛方式一般只用車速不髙的鐵路支線上和車站側(cè)線等處。(3) 全補(bǔ)償鏈形懇掛：全補(bǔ)償鏈形懇掛在錨段兩端卞錨處承力索和接觸線均設(shè)右張力補(bǔ) 償器，當(dāng)溫度變化時(shí).在補(bǔ)償器的作用下.承力索和接觸線均發(fā)生縱向位移.大大減小了吊弦 的偏移，并且承力索和樓儺線的張力幾乎保持不變。因此接儺線商度變化很小.更有利于機(jī)車 取流.全補(bǔ)償鏈形；&掛按 W是位處吊張形式的不同可分為全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懇掛和全補(bǔ)償彈性鏈 形懸掛兩種.全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形忿掛：全補(bǔ)償簡(jiǎn)訊鏈形懸掛在支柱定位點(diǎn)處采用的是普通吊弦.此處仍會(huì)出現(xiàn)啖點(diǎn)，產(chǎn)生彈性不 均勻的現(xiàn)象，這種懇掛形式使用較少。

16、半補(bǔ)償彈性鏈形懇掛：彈性鏈形懸掛足指在支柱處的懸掛足通過一根長(zhǎng)為15m,型號(hào)為 GJTO鍍鋅鋼絞線（稱為彈性吊弦輔助繩）懸掛在承力索上，再程輔助繩上安裝吊弦.稱為彈 性吊弦。為了避免定位處短吊弦在接觸線上發(fā)生縱向位移時(shí)偏斜過大.短用弦與輔助繩用“夾 環(huán)籌連接。這樣當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，短吊弦在接觸線上發(fā)生縱向位移時(shí)偏斜就不會(huì)太大，使 受電弓在支柱定位處和跨距中部對(duì)于接觸線抬離的差別較小，改善了支柱定位處接觸線的彈性. 提島了整個(gè)錨段內(nèi)接觸懸掛的均勻程度.有利于電力機(jī)車良好的取流.這種懸掛方式一般用于 鐵路干線和車站的正線上。半補(bǔ)償彈性鏈形懸掛全補(bǔ)償彈件鏈形懸掛：全補(bǔ)償恥性鏈形懸掛在支柱定位點(diǎn)處采用了彈性吊荻，使支柱處接觸線的強(qiáng)性得到了改 善，并使全錨段內(nèi)的彈性更趨于均勻，所以它用于離速行車的恢路干線的區(qū)間或站場(chǎng)的正線股 道.7/7/77/77全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛2、鏈形接觸懸掛按其接觸線和承力索布遨的相対位置可分為以下兒種:(1)直鏈形懸掛15鏈形OW承力索和接粗線布賈在同-垂I平面內(nèi)，即承力索和接觸線在水平面上的投 形完全蟲合.在直線區(qū)段，為了使受電弓潸板廉耗