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高架電纜

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铁路上的接触网(電車線)

架空接触网(又称架空电缆),是凭借电杆支撑,架设于电力驱动交通工具行驶轨迹上方半空,在与其接触连接时用以向其直接供电的特殊形式的输电线路。在电气化铁路和城市轨道交通系统中,架空接触网一般只有1根接触导线(简称触线),电力机车动车通过受电弓取电,再通过金属轮轨回流到电网中。在无轨电车等使用胶轮的系统中,架空接触网有一正一负2根互相平行的触线,通过2根受电杆取电并形成通路。


龍蝦位 (Section Insulator)[编辑]

無論是AC或DC供電, 架空電纜(Overhead Line, OHLE)總不能一條過由總站連接至總站. 故此, 鐵路網絡中劃分了很多區域(Sections, Sub-sections). 而每一段路(每一區域)則以"龍蝦" (Section Insulator)隔開. 設有龍蝦位的主要用意是: 假若某一路段電力供應有故障或因需要進行維修而斷電, 那麼, 所影響的範圍只是該區域, Section Insulator後的另一區域則不會受斷電影響.

集電弓(Pantograph)在經過龍蝦位時幾乎是沒有影響的. 因為在集電弓經過龍蝦位時, 集電弓是能夠同時接觸兩個區域, 對列車的電力供應是沒有影響的.

旁路(Bypass)大概就是電學中的並聯. 在鐵路系統中, 龍蝦位 (Section Insulator)可不作旁路或由一個電動式隔離器作旁路. 英文就是"Section Insulator bypassed with a motorized isolator".

隔離器(Isolator)分為電動式(Motorized)和手動式(Manual), 接觸狀態也有分常開(Normally Opened, NO)和常閉(Normally Closed, NC).


中性區 (Neutral Section)[编辑]

中性區只出現在AC供電的鐵路網絡中, 例如香港的西鐵線, 馬鞍山線和東鐵線. 中性區是一段不帶電的架空電纜, 長度大約是十米. 因為電源供應未必只得一個, 而是可能由多個電網(Feeder Station)供電. 雖然每個電網的供電電壓大致相同, 但每個電網未必是同相(Synchronous)的, 它們有可能是異相(Asynchronous)的. 若不設有中性區, 列車集電弓(Pantograph)會由異相的電源供電而導致列車內一些電力設備(尤其是靈敏性較高的)受損. 換句話說, 中性區就是一段約十米長, 不帶電的架空電纜, 用以隔開由不同電網(Feeder Station)所供應不同相位(Phase)的電源.

列車在進入中性區前, 必須把列車裝在集電弓(Pantograph)前的真空斷路器(Vacuum Circuit Breaker, VCB) 打開, 以防止列車由AC25kV突然進入0V時所產生的電弧(Arc). 一旦VCB打開後, 列車立即失去電力供應, 但乘客沒有覺得不妥, 是因為車內的設備(牽引馬達除外)在VCB打開後由後備電池供電. 牽引馬達(Traction Motor)在VCB打開後不會得到任何電力供應, 列車會以慣性(Inertia)衝過中性區.

一旦列車過了中性區後, 真空斷路器(Vacuum Circuit Breaker, VCB)將會閉合, 全車的電力裝置如常地由帶AC25kV的架空電纜供電. 牽引馬達(Traction Motor)的電力也是由架空電纜供電.

旁路(Bypass)大概就是電學中的並聯. 在鐵路系統中, 中性區 (Neutral Section)多由一個手動式隔離器作旁路. 英文就是"bypassed with a manual isolator".

隔離器(Isolator)分為電動式(Motorized)和手動式(Manual), 接觸狀態也有分常開(Normally Opened, NO)和常閉(Normally Closed, NC).


悬挂类型[编辑]

简单悬挂
链式悬挂
刚性悬挂

架空接触网的悬挂类型大致为三种:简单悬挂,链式悬挂,刚性悬挂。其中简单悬挂和链式悬挂都是弹性悬挂。

相应的架空電纜也根据悬挂类型分别称为弹性接触网和刚性接触网。

简单悬挂[编辑]

简单悬挂只有导线,没有承力线,优点是结构简单,支柱高度低,支撑点承受的负荷较轻,一般运用于隧道等低净空的场合。在无軌電車有轨电车中,也广泛使用简单悬挂。其缺点是跨度小,悬挂点有硬点,且在运行中导线会上下振荡,不适用于高速铁路

另外,在有軌電車和輕軌的較低速路段以及鐵路車廠的部份路段也使用簡單悬挂。

链式悬挂[编辑]

链式悬挂将导线和承力线之间用悬索连接起来,解决了简单悬挂中跨度小和硬点的问题,因此大量使用在长距离、高速度、大跨度的电气化铁路中(无轨电车和有轨电车的部份較高速路段也会使用鏈式悬挂)。在城市軌道交通中,如果使用链式悬挂,运行速度有望达到120km/h以上。不過其實大部份使用架空電纜供電的城市軌道交通無論營運速度是否达到120km/h也會使用鏈式懸掛。事實上,鏈式懸掛是三種懸掛方式裡受到隧道净空限制最大的懸掛方式。電阻為每公里0.0221歐姆

刚性悬挂[编辑]

刚性悬挂是以硬质的金属条(通常是条)代替软质的导线的新型悬挂方式。随着材料科学结构力学的发展,刚性悬挂利用了第三轨供电的接触面积大、電阻少(每公里0.0135歐姆)的优点,而克服了钢轨过重无法悬挂的缺点。城市轨道交通从地下线路开到地上线路时,直接与链式悬挂的线路連接,不用更换机车。同时,由于刚性悬挂使用集电弓,没有使用集电靴的第三轨容易脱落的缺点,可以达到更高的运行速度。但缺點是由於接觸軌與集電弓炭條的接触面积接大,對集電弓炭條的損耗也較大。

与第三轨供电的比较[编辑]

架空接触网受到隧道净空的限制比较大,在城市地铁的运用当中会受到土建成本的压力。因此目前已有的城市轨道交通当中,第三轨供电仍然占有较大的份额。然而部分城市轨道交通為了乘客的安全(軌道供電較容易發生觸電事故),會採用架空電纜(例如港鐵)。另外,高架電纜可能會使部分人产生視覺—心理障碍,对景观造成一定的负面影响。

但是由于第三轨有触电的风险,只能用于封闭线路,因此不适合用于與其他交通路線相交的铁路运输系统中。另一方面,高速鐵路为了高速客运和货运重载的需要,会使用更高的电压,如25000V的供电系统,如果使用轨道供电会形成电弧集电弓在列车高速运行的时候也能很好地与架空電纜接触,集电靴则有机会脱离供电轨道。

参见[编辑]