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1第5章接触轨式接触网简介学习目标1.认识接触轨系统，理解供电原理。2.了解接触轨在不同情况下的布置及相对于钢轨的安装位置。3.了解接触轨的跨距、锚段长度、断轨的设置、电连接的设置、中心锚结的设置。4.懂得接触轨的组成、接触轨的结构、三种安装形式。5.了解端部弯头、中间接头、防爬器、绝缘底座等的结构作用。5.1接触轨系统简介5.1.1接触轨系统及供电原理接触轨式接触网是沿走行轨道并且与之平行敷设的牵引供电线路。因其敷设在钢轨旁边，且形状与钢轨类似，故又称为第三轨。其功能与架空式接触网一样，通过它将电能输送给电动车组。不同点在于，接触轨是敷设在铁路旁的具有高导电率的特殊软钢制成的钢轨（或钢铝复合轨）。接触轨供电系统以接触轨为正极，走行轨为负极，并分别通过上网电缆和回流电缆与牵引变电所连接。接触轨式接触网的供电电压为直流750～1500v。它主要用于地下铁道，因为第三轨供电，占用空间小，施工安装方便、结构简单、供电可靠、维护方便、景观效果好。DC1500V三轨系统国产化零部件主要包括：钢铝复合轨、整体绝缘支架、防护罩及支撑件，如图5-1-1所示。在三轨系统上运行的机车，其下部旁边设有集电靴（也叫受电靴）。列车通过集电靴与导电轨滑动接触而取得电能。如图5-1-2所示。接触轨断面整体绝缘支架防护罩图5-1-1接触轨示意图2集电靴的设置要求：(1)集电靴的设置要使机车在通过三轨断电区时不发生瞬时断电现象，即两电气连通的集电靴间的最小距离要大于三轨断电区的长度。(2)由于三轨在道岔和车站站台处换边布置，因此要求车辆的两侧都要设置集电靴。5.1.2三轨系统的布置(一)接触轨的布置原则1.在高架桥上，接触轨安装于列车行进方向的右侧。如图5-1-3所示。2.在地下区段，接触轨安装于列车行进方向的左侧。如图5-1-4所示。图5-1-2车辆集电靴实物图图5-1-3桥上接触轨布置形式图5-1-4地下接触轨布置形式33.在道岔等特殊区段换边布置，车站布置在站台对面。如图5-1-5所示。三轨在车站站台处布置在站台的对侧，使得三轨远离旅客，避免旅客跌落在线路上而发生电击事故。(二)接触轨的安装位置接触轨中心至线路中心的水平距离为2200mm，接触轨的受流面距走行轨轨顶面的垂直距离为170mm。在圆曲线及缓和曲线上，接触轨安装根据曲线情况与走行轨保持一致。如图5-1-6所示。5.1.3接触轨的跨距接触轨跨距应根据授流方式、接触轨挠度、支持结构形式确定。钢铝复合轨的跨距一般不宜大于5m，膨胀接头处跨距以不大于3m为宜，在膨胀接头、端部弯头、道岔及曲线处间距应相应减小。5.1.4.断轨的设置通过断轨的设置可对接触轨进行机械分段、也可进行电分段。1.机械分段主要设置在道岔，地下车站人防门、防淹门，车站换边等处。断轨采用接触轨自然断开方式，两断轨间用电缆进行电气连接，断口大小根据具体情况确定。图5-1-5车站接触轨布置示意图图5-1-6三轨直线安装图42.电分段主要设置在正线有牵引变电所车站的进站端，正线间的渡线、折返线、停车线与正线间设电分段；断轨采用接触轨自然断开方式，两断轨间电气不连接，断口长度不大于27m。断轨处接触轨端部均设置端部弯头。5.1.5电连接的设置接触轨在同一供电分区相邻断轨之间设置电连接，用电缆将固定在断口两端接触轨上的电连接板进行电气连接。温度伸缩接头处的电连接采用铜板或铜杆连接，包含在中间过渡预留伸缩缝接头部件中。5.1.6锚段长度目前，三轨系统的接触轨多采用钢铝复合轨，其补偿装置为膨胀接头。膨胀接头是通过两个预留间隙对由于温度变化引起的三轨纵向伸缩进行补偿。相邻两组膨胀接头之间的温度伸缩补偿段称为锚段。地面区段锚段长度为75m，地下隧道内锚段长度为90m，距洞口500m范围内的隧道中设置的锚段按地面段考虑。5.1.7中心锚结的设置中心锚结（也叫防爬器）一般设置在两膨胀接头之间，即一个锚段的中部设置一处中心锚结。其作用是防止接触轨因温度变化或其他原因而产生纵向爬行。5.1.8道岔区段三轨布置应满足的要求：道岔区段三轨的布置应满足列车正常、安全行驶的要求，以保证列车在正线行驶时，集电靴不碰触岔线敷设的三轨，列车由正线驶入岔线或由岔线驶入正线时，不碰触正线敷设的三轨。另外在道岔转辙机500mm范围内不敷设三轨。因此可以说，道岔区段三轨的布置与三轨的安装位置、车辆的外轮廓尺寸（集电靴处）和道岔的型号，转辙机的位置等有关。当上述条件成熟时，三轨在道岔区段的布置也就形成了。图5-1-7为9＃道岔,图5-1-8为12＃道岔三轨布置示意图。（图中L1.L2由设计给定）。图5-1-79＃道岔三轨布置示意图55.2接触轨式接触网的组成接触轨式接触网主要由接触轨、端部弯头、接触轨接头、防爬器和绝缘底座等构成。5.2.1接触轨接触轨是三轨系统中的导电轨。接触轨有低碳钢轨和钢铝复合轨。在同一线路上不宜采用不同材质的接触轨。低碳钢导电轨主要的特点是磨耗小、制作工艺成熟、价格较低，主要规格有DU48和DU52型。这两种导电轨重量轻，导电性高，适用于下部接触式受电方式。目前，推出一种钢铝复合轨，钢铝复合轨的主要特点是导电率高、重量轻、磨耗小、电能损耗低，类型从300A至6000A均有。钢铝复合轨的接触面有效宽度为65mm，高度为105mm。结构见图5-2-1所示。复合导电轨是钢导电轨升级换代的产品，具有广泛的应用前景。主要优点如下：1.它的电阻小，因而可以延长供电距离，减少变电所数量；2.耐磨性好、电损失小、抗腐蚀和氧化性能好；3.电阻率低（约为钢导电轨的24%），导电性能大幅提高，可通过较大的电流(300～6000A)；4.接触轨重量轻，悬挂点间距可适当加大，从而减少了支架数量及维修量。图5-2-1接触轨的结构图接触轨的接触面为不锈钢材料，对不锈钢层进行了磨耗实验，磨耗量为0.049mm。接触轨的6mm磨耗层可以全部利用，其使用寿命大于100年。接触轨制作的标准长度为15m。接触轨的弯轨制作：当线路的曲线半径大于等于100m图5-1-812＃道岔三轨布置示意图钢带铝合金轨6时，钢铝复合轨可以在施工现场直接打弯；当线路的曲线半径小于100m时，钢铝复合轨则在工厂加工预弯。接触轨的安装形式可分为上磨式、下磨式和侧磨式（侧面接触式）三种。1.上磨式上磨式接触轨安装在专用绝缘子上，底朝下授流面朝上，机车受电靴通过下压力取流。如图5-2-2所示。上磨式的接触压力不由受流器（集电靴）的重量和磨耗情况决定，而只受弹簧支座特性的控制，受流平稳。上部接触轨授流方式，只能从顶部和线路外侧对接触轨进行防护，因此防护不够严密，安全性稍差，接触轨表面容易附着杂物、粉尘、冰雪等，对列车取流会产生一定的影响。2.下磨式下磨式的接触轨底朝上，紧固在绝缘子上，并且由固定在轨枕上的弓形肩架予以支持（或直接安装在绝缘支架上），如图5-2-3所示。下磨式接触轨的授流面朝下，机车受电靴通过上抬力取流。下部接触式授流方式，防护罩可以从顶部和内、外侧对接触轨进行防护，紧密地罩住接触轨，使接触轨不易附着、粉图5-２-２上磨式接触轨结构图图5-2-3下磨式接触轨结构图7尘及冰雪等杂物，防护更加严密，可防止人员无意识地触及接触轨带电部分，因而安全性更高。下磨式的优点是便于加防护罩，对工作人员较为安全。这种方式安装结构较为复杂，费用较高。3.侧磨式侧磨式接触轨是将接触轨底部侧面通过绝缘子安装在固定支架上（或直接安装在绝缘支架上），集电靴自侧面接触取流。安装形式如图5-2-4所示。其主要特点与下部受流方式基本相同，但安装最复杂，造价也高，在世界各国地铁中只有日本应用过这种类型。5.2.2端部弯头端部弯头是安装在接触轨断口处与接触轨相连接，用于引导受电靴可靠过渡或平稳离开接触轨的受流面的部件。为了保证集电靴从一个锚段顺利过渡到另一个锚段，而安装在接触轨锚段两端、向上翘起的特制钢铝复合轨。分为正线和车场线两种，正线长度为5.2m。车场线弯头长度为3.4m。如图5-2-5所示。图5-2-4侧磨式接触轨结构图图5-2-5端部弯头实物图85.2.3接触轨接头接触轨接头分为普通接头、膨胀接头和绝缘接头三种。1.普通接头普通接头即相邻的两根接触轨的连接固定。普通接头采用钢制鱼尾板进行各段导电轨的连接，要求接头与支撑点的距离不小于600mm。每一套普通接头配有紧固件4套，每套包括M16型螺栓、碟形弹垫各一个，螺母、平垫各两个，采用双螺母可防松。碟形弹垫和平垫为不锈钢材质。普通接头本体上有四个Φ17孔，且对称分布。如图5-2-6所示。2.膨胀接头膨胀接头：连接两段接触轨，用于补偿接触轨因热胀冷缩产生的长度变化的部件。连接情况如图5-2-7所示。这种接头分成三段接触轨，中间轨较短，两侧轨较长，长轨与短轨之间通过鱼尾板连接，以保证集电器能够顺利通过膨胀接头，膨胀接头的总长为1775～1995mm，小于接触轨的支撑间距。膨胀接头的安装位置在接触轨两支架之间任意安装，但应距支撑点不小于600mm，膨胀接头的间隙根据安装曲线确定。3.绝缘接头：绝缘接头起电分段的作用。它是用榉木鱼尾板代替普通接头的钢制鱼尾板，将两接触轨端头进行紧密连接。在两轨端头留有50mm的间隙，以空气为绝缘介质。1-接触轨2-连接螺栓3-鱼尾板图5-2-6普通接头连接形式图5-2-7膨胀接头的安装效果图95.2.4防爬器防爬器即中心锚结，它是防止接触轨因温度变化或其他原因而产生纵向爬行的一种固定装置。其类型有普通防爬器和锚结用防爬器两种。1.普通防爬器:普通防爬器的作用是将接触轨与绝缘支架进行固定，防止接触轨长轨向两侧不均匀窜动。普通防爬器设置在锚段的中部，每处安装两套普通防爬器，分别位于绝缘支撑的两侧，夹住绝缘支撑，从而限制接触轨在顺线路方向上的滑动。每套普通防爬器由一对梯形截面铝块组成，用两套紧固件安装固定。安装效果如图5-2-8所示。图5-2-8安装效果图2.锚结用防爬器：锚结用防爬器除了将接触轨与绝缘支架进行固定外还把接触轨与地面固定物进行固定，使固定更可靠坚固。锚结用防爬器安装在曲线部位绝缘支架的两侧，下锚固定，安装效果如图5-2-9所示。5.2.5绝缘底座绝缘底座是支撑并固定接触轨、起支撑及绝缘作用的装置。普通防爬器图5-2-9锚结用防爬器10下磨式接触轨的安装底座一般采用绝缘式整体安装底座。整体底座一般安装在轨道整体道床或专用基础上，如图5-2-10所示。5.2.6防护罩及防护罩支撑防护罩和防护罩支撑均采用玻璃纤维增强树脂材料，该材料具有绝缘、低烟、无卤、不生锈、不易燃烧等特性。其采用材质和制造工艺与整体绝缘支架基本相同。本章小结1.接触轨系统及其供电原理。2.接触轨在不同情况下的布置及相对于钢轨的安装位置。3.接触轨的跨距、锚段长度、断轨的设置、电连接的设置、中心锚结的设置。4.接触轨的组成、接触轨的结构、三种安装形式。5.端部弯头、中间接头、防爬器、绝缘底座等的结构作用。思考题1.接触轨的定义及供电电压如何？2.接触轨系统的供电原理是什么？3.接触轨相对于钢轨的安装位置如何？4.接触轨的跨距和锚段长度有何规定？5.断轨、电连接、中心锚结的设置如何？6.钢铝复合轨的结构及特点如何？7.接触轨式接触网的组成？8.接触轨的三种安装形式怎样？9.端部弯头、中间接头、防爬器的结构及作用如何？图5-2-10接触轨绝缘底座实物图11第6章接触轨式接触网施工学习目标1.懂得接触轨式接触网施工测量的操作步骤；理解施工测量的技术要求和安全注意事项。2.理解绝缘底座、接触轨的安装方法步骤。3.理解电连接、防爬器（普通防爬器和锚结用防爬器）的安装方法步骤。4.了解接地线、防护罩和供电电缆的安装方法步骤。6.1施工测量依据线路情况及施工图纸找出定点端部弯头第一个支架的位置。测量前应对起测点基桩进行复核，确保起测点的正确性。复核设计与现场整个区间锚段长度，确认无误进行正式标记定测。6.1.1准备工作1.劳动组织序号人员单位数量备注1技术员人1技术全面负责2工长人1施工指挥3安全防护员人2轨行区安全防护4施工员人3具体操作2.测量工具材料准备序号名称规格单位数量备注1钢卷尺