2.2.1 對(duì)接觸網(wǎng)的要求

鐵路系統(tǒng)的用途、運(yùn)行條件及軌道和線路類型不同，對(duì)電力牽引接觸網(wǎng)提出的要求和需要也不同，運(yùn)行條件所產(chǎn)生的需求是所需運(yùn)輸類型 (即局管內(nèi)或長距離運(yùn)輸 、運(yùn)輸量和使用線路的列車數(shù)) 的函數(shù)，軌道和線路條件即該線路的軌道設(shè)計(jì)、軌距和地理位置對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的影響尤其顯著。對(duì)管內(nèi)運(yùn)輸和長途運(yùn)輸?shù)囊髮⒂谙挛姆终鹿?jié)進(jìn)行論述。

2.2.2 運(yùn)行要求

2.2.2.1 干線、長距離運(yùn)輸

于規(guī)定時(shí)間內(nèi)按計(jì)劃運(yùn)送一定牽引重量的列車，在鐵路網(wǎng)站間進(jìn)行長距離運(yùn)輸，其運(yùn)行要求在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要。接觸網(wǎng)必須與要求的運(yùn)輸量相匹配。運(yùn)輸能力就是一條鐵路線能夠處理的運(yùn)輸量的大小，它由在給定時(shí)間內(nèi)該線路上實(shí)際運(yùn)行的列車數(shù)量而定。列車行駛可分為加速、恒定速度和制動(dòng)等階段，根據(jù)線路的地理情況和列車類型，這些階段在不同區(qū)段會(huì)有區(qū)別，并會(huì)重復(fù)進(jìn)行。線路的運(yùn)行方案、軌道和地理位置決定了為其牽引接觸網(wǎng)需設(shè)計(jì)的允許速度和要求速度。在長距離運(yùn)輸中列車運(yùn)行速度是主要系統(tǒng)特性之一。

德國鐵路的分類系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)定相應(yīng)的運(yùn)行速度 (表2.1)。圖2.1是特定線路上列車的距離-時(shí)間圖。列車運(yùn)行所需力的時(shí)間函數(shù)取決于線路的地理?xiàng)l件和列車的牽引力特性，這是速度和曲線半徑函數(shù)。然后由這個(gè)函數(shù)即所要求的速度和相關(guān)的效率系數(shù)來確定受電弓傳輸?shù)膭?dòng)力 (圖2.2)。在加速度階段，加快列車速度所需的力疊加在用來克服運(yùn)動(dòng)的阻力上。由于牽引車輛典型的牽引力/速度特性，它們?cè)谒俣冗_(dá)到80～100km/h時(shí)獲得最大動(dòng)力。車輛可利用該動(dòng)力來進(jìn)一步加快速度或保持穩(wěn)定速度。供電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)必須能夠?yàn)橛?jì)劃的列車密度提供所需動(dòng)力。

表2.1 德國鐵路標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)與最高運(yùn)行速度的配置

標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)類型vperm(km·h-1)使用場(chǎng)合
Re 751)

Re100

Re1601)

Re200

Re250

Re330

75

100

160

200

2802)

3303)

站場(chǎng)輔助線

直通干線、輔助線和會(huì)讓線

直通干線和會(huì)讓線

直通干線

直通干線

直通干線

注 1) 非新線施工;

2) 雙弓列車使用，300km/h單弓;

3) 雙弓列車使用，350km/h單弓。

圖2.1 特定線路上列車的距離-時(shí)間圖[2.1]

圖2.2 特定線路上的速度-距離圖[參考文獻(xiàn)2.1]

列車的最大長度會(huì)影響車站站臺(tái)、輔助線、干線和會(huì)讓線的長度，以及防護(hù)區(qū)段、中性區(qū)段長度和信號(hào)位置。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)也取決于這些因素。

運(yùn)行要求和長距離干線運(yùn)輸是鐵路牽引供電系統(tǒng)采用架空接觸網(wǎng)的主要原因。

2.2.2.2 管內(nèi)運(yùn)輸

從表2.2所示的主要參數(shù)來看，管內(nèi)運(yùn)輸中電車線路、城市鐵路和都市鐵路系統(tǒng)之間是有區(qū)別的。在管內(nèi)鐵路系統(tǒng)中增加了電車線路。

表2.2 電車線路、城市鐵路和都市鐵路系統(tǒng)的主要參數(shù)

參數(shù)電車線路城市鐵路都市鐵路
車輛寬度

平均速度

備用股道/行車道

站間距離

2.20～2.30m

20～25km/h

無

<400m

2.30～2.65m

25～40km/h

主要

400～800m

2.50～3.00m

>40km/h

專用

500～1000m

電車線路要與其他道路運(yùn)輸共同使用線路，城市鐵路線在某種程度上單獨(dú)運(yùn)行，而都市鐵路則獨(dú)立于其他所有運(yùn)輸。因此城市和都市鐵路必須使用架空接觸網(wǎng)，而地下鐵道可使用接觸軌或架空接觸網(wǎng)。

管內(nèi)運(yùn)輸尤其在高峰時(shí)間，列車密度大，間隔時(shí)分短，接觸線必須能夠傳導(dǎo)大電流，這是接觸軌的一個(gè)特點(diǎn)。以前常安裝不帶承力索的簡(jiǎn)單懸掛接觸線，現(xiàn)在主要設(shè)計(jì)成鏈形懸掛系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)為

—綜合速度較高;

—載流量較大;

—受電弓運(yùn)行特性較好;

—受電弓滑板磨損較小;