2.1.1 概述

電氣化鐵道運(yùn)行的可靠性主要取決于牽引供電設(shè)備的實(shí)用性和可靠性，因此對(duì)架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)的接觸網(wǎng)或第三軌系統(tǒng)的要求特別高。由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等方面的原因，接觸網(wǎng)在牽引供電系統(tǒng)中是單一的且無(wú)備用。另外，對(duì)接觸網(wǎng)要求高的原因還因其具有以下兩種功能：

—作為一定距離的電源輸電線;

—為各種條件下的集電器提供滑行接觸。

因此對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)所要求的高效性，就需要盡早做出實(shí)際可行的電氣規(guī)劃。應(yīng)采用技術(shù)成熟、經(jīng)試驗(yàn)證明具有較長(zhǎng)使用年限、在運(yùn)行過(guò)程中便于正確安裝且易維護(hù)的設(shè)備。接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)必須遵守以下基本要求：

—設(shè)備應(yīng)在運(yùn)行過(guò)程中安全可靠，能高效運(yùn)行。

—人員和設(shè)備不得處于接觸網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生危險(xiǎn)的任何地方。

—在接觸網(wǎng)類(lèi)型所容許的最高速度范圍內(nèi)，受電弓與接觸網(wǎng)或第三軌間的動(dòng)態(tài)作用必須保證其輸電中斷在可控制的范圍內(nèi)。

—系統(tǒng)中的所有部件應(yīng)在滿(mǎn)足以下要求的情況下具有較長(zhǎng)的使用壽命：

—高的機(jī)械和電氣強(qiáng)度;

—對(duì)風(fēng)荷載、覆冰荷載以及大氣中侵蝕劑的耐受能力;

—所有部件的防腐性和統(tǒng)一性;

—接觸線的低磨損性。

—在市區(qū)內(nèi)安裝接觸網(wǎng)設(shè)備時(shí)，必須注意其美學(xué)要求及城市規(guī)劃等方面問(wèn)題。

—必須考慮自然和環(huán)境保護(hù)。

—在設(shè)備的壽命期內(nèi)對(duì)設(shè)備的投資以及運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用應(yīng)盡可能低。

接觸網(wǎng)系統(tǒng)要求的這些主要特性可分為機(jī)械、電氣、環(huán)境、運(yùn)行和維護(hù)等幾個(gè)相關(guān)方面，但其間的這種區(qū)分并不嚴(yán)格。

2.1.2 機(jī)械要求

接觸網(wǎng)的線索、絞線和其他部件所需的強(qiáng)度是接觸網(wǎng)設(shè)備的主要機(jī)械要求。為保證受流器與接觸線或第三軌間的相互作用不出現(xiàn)故障，在接觸網(wǎng)或第三軌和鋼軌之間應(yīng)規(guī)定一定限界。對(duì)于接觸網(wǎng)來(lái)說(shuō)，接觸線位置是相對(duì)于超高軌道的受電弓中心線而言，而軌道上方的接觸線高度是由鐵路和使用現(xiàn)場(chǎng)的類(lèi)型而定。接觸線的最低高度、最高高度和接觸線的允許坡度都非常重要。

在任何工作條件下接觸網(wǎng)絞線、線索和其他部件所受的力必須在允許范圍以?xún)?nèi)。導(dǎo)線弛度不得超過(guò)允許值以免對(duì)人身和運(yùn)行產(chǎn)生危害。如果侵犯安全限界或最小限界就可能出現(xiàn)危險(xiǎn)。例如受電弓通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的位置變化、弛度差異等任何情況下都應(yīng)保證帶電體的最小空氣絕緣間隙。施加在導(dǎo)線和部件上的風(fēng)荷載和覆冰荷載不應(yīng)對(duì)鐵路運(yùn)行帶來(lái)不良影響。

為使受電弓滑板和接觸線匹配和降低弓、線間的磨損，接觸線的布置必須橫向偏移于線路中心線，稱(chēng)為拉出值。所有作用于接觸網(wǎng)上的機(jī)械荷載必須由支柱和基礎(chǔ)承擔(dān)，并將其荷載傳送給大地。接觸網(wǎng)部件的變形，如支柱彎曲或發(fā)生的共振應(yīng)不影響供電。

接觸網(wǎng)設(shè)備必須符合良好供電的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)包括靜態(tài)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：如彈性及其沿跨距的一致性和接觸線的抬升; 同時(shí)還包括動(dòng)態(tài)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： 如波傳播速度、多普勒效應(yīng)，反射因素等。作為運(yùn)行速度函數(shù)的接觸壓力及其標(biāo)準(zhǔn)的推算也是一個(gè)重要的質(zhì)量因素。高速接觸網(wǎng)還應(yīng)容許有兩個(gè)或多個(gè)受電弓的列車(chē)運(yùn)行。

2.1.3 電氣要求

電流和標(biāo)稱(chēng)電壓類(lèi)型，包括容許偏差 (見(jiàn)表1.1)，是電氣要求的重要內(nèi)容。衡量電氣化鐵道性能的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的載流量的限制。與一般電力架空配電線路相比，接觸網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生短路的情況較為頻繁。因此，接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的短路載流量也是一個(gè)決定因素。

在高密度運(yùn)輸系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)電壓在任何工作環(huán)境下都應(yīng)保持在額定范圍內(nèi)。其傳輸過(guò)程中的損耗必須保持在允許范圍內(nèi)。

為了將相對(duì)頻繁發(fā)生的故障對(duì)鐵路運(yùn)行的影響降到最低程度，必須將接觸網(wǎng)設(shè)備分成獨(dú)立的供電臂。另外，每個(gè)設(shè)備都應(yīng)設(shè)計(jì)為能對(duì)其發(fā)生的故障進(jìn)行快速準(zhǔn)確判斷，這是非常重要的。如果接觸網(wǎng)導(dǎo)線或其他部件發(fā)生故障，應(yīng)能明確故障情況以便正確判斷短路狀態(tài)。在選擇相關(guān)絕緣材料和考慮空氣絕緣間隙時(shí)應(yīng)考慮所需的絕緣要求。應(yīng)采取適當(dāng)保護(hù)措施避免人員觸電的可能性。

應(yīng)盡量減小諸如諧波、不對(duì)稱(chēng)等對(duì)公共電網(wǎng)的不良影響，

接觸網(wǎng)的電壓、電流會(huì)通過(guò)電感、電容和電耦合對(duì)各種鄰近的弱電線路產(chǎn)生干擾。在直流電氣化鐵道區(qū)段還必須采取有效措施限制雜散電流的腐蝕。

在正常運(yùn)行或故障條件下產(chǎn)生的鋼軌對(duì)大地的電壓不能超過(guò)允許范圍。

2.1.4 環(huán)境要求

接觸網(wǎng)系統(tǒng)必須在一定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作，在中歐為-30～+40℃。風(fēng)荷載將會(huì)導(dǎo)致接觸線橫向偏移，從而使受電弓在極端情況下離線，為此，應(yīng)針對(duì)能保證接觸網(wǎng)運(yùn)行的一定風(fēng)速進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，極端情況下的風(fēng)荷載不應(yīng)造成接觸網(wǎng)設(shè)備本身的損壞，因此，作為設(shè)計(jì)依據(jù)的風(fēng)速值應(yīng)得到鐵路公司認(rèn)可。

接觸網(wǎng)設(shè)備可能有覆冰荷載，在設(shè)計(jì)中應(yīng)將其考慮進(jìn)去。在確定零部件的電氣性能指標(biāo)和預(yù)計(jì)使用壽命時(shí)，還應(yīng)考慮降水量、侵蝕霧、氣體和灰塵等因素。接觸網(wǎng)設(shè)備中的絕緣材料和其他部件的特性不應(yīng)因氣候條件和日照變化而影響運(yùn)行。

2.1.5 運(yùn)行和維護(hù)要求

在規(guī)定的工作年限內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)備的安裝、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用應(yīng)盡可能低。部件應(yīng)可靠，并達(dá)到少維護(hù)或免維護(hù)的目的。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)使用防腐保護(hù)措施以達(dá)到較長(zhǎng)的使用壽命。零件、絕緣子和部件應(yīng)根據(jù)需要便于安裝和更換。

為使接觸線和受電弓滑板的磨損降到最低程度，應(yīng)對(duì)接觸線和受電弓滑板提出更高要求，這些都應(yīng)在進(jìn)行受電弓和接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)予以考慮。

為保證鐵路線路的某一股道運(yùn)行發(fā)生中斷時(shí)能使用線路相鄰的股道。應(yīng)考慮對(duì)相鄰股道的接觸網(wǎng)進(jìn)行電分段，各線路在可行之處要設(shè)獨(dú)立的接觸網(wǎng)支柱。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)能使接觸網(wǎng)和股道設(shè)備按計(jì)劃進(jìn)行檢修，并將搶修時(shí)線路停運(yùn)時(shí)間降到最低限度。因溫度變化引起的接觸網(wǎng)和導(dǎo)線的長(zhǎng)度變化 (變量常達(dá)到1m) 不應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)有所損害。在第三軌系統(tǒng)中，考慮到長(zhǎng)度變化采用了精心設(shè)計(jì)的膨脹接頭。