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架空接触网

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铁路上的架空接触网
使用架空接触网供电的地铁列车

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;而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。

分段绝缘[编辑]

架空接触网并非是一条完整的闭合线路,而是人为地划分为很多区段,而每一区段则以分段绝缘器(直流电适用;部分地区俗称“龙虾位”)或中性区(交流电适用)隔开。设置分段绝缘的主要用意是:假若某一路段电力供应有故障或因需要进行维修而断电,那么,所影响的范围只是该区域,分段绝缘器后的另一区域则不会受断电影响。车辆在驶经分段绝缘时,受电器会有一瞬间同时接触两个区段之电力,直接把它们短路,但由于受电器驶过区段绝缘器只需很短时间,该直接短路对车辆而言没有影响,只是偶尔在受电器上产生火花,但这属于正常。[来源请求]

中性区[编辑]

中性区(又称“分相区”)只出现在交流供电的系统中,例如香港的西铁线、马鞍山线和东铁线。中性区是一段不带电的架空接触网,长度大约是十米。因为电源供应未必只得一个,而是可能由多个馈电网供电。虽然每个电网的供电电压大致相同,但每个电网未必是同相的,它们有可能是异相的。若不设有中性区,受电弓会由异相的电源供电而导致车内一些灵敏性较高的电力设备受损。换句话说,中性区就是一段约十米长,不带电的架空接触网,用以隔开由不同馈电网所供应不同相位的电源。

车辆在进入中性区前,必须把列车装在受电弓前的真空断路器打开,以防止列车突然进入0V时所产生的电弧。真空断路器打开后,列车立即失去外部电力供应,但乘客没有觉得不妥,是因为车内的非动力设备此时由后备电池供电。牵引电动机在真空断路器打开后无电力供应,车辆会以惯性冲过中性区。车辆过了中性区后,真空断路器将会闭合,全车的电力装置恢复由架空接触网供电。

悬挂类型[编辑]

简单悬挂
链形悬挂
刚性悬挂

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

相应的架空接触网也根据悬挂类型分别称为柔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。在无轨电车有轨电车中,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

链形悬挂[编辑]

链形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,因此在城市轨道交通及长距离、高速度、大跨度的电气化铁路中大量使用。链式悬挂是三种悬挂方式里受到隧道净空限制最大的悬挂方式。电阻为每公里0.0221 Ω

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、电阻少(每公里0.0135 Ω)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可以直接过渡至链式悬挂,不用更换列车(而部分地面路段亦可使用刚性悬挂电缆,例如港铁东西线红磡站地面路段);而在一条路线当中,亦可兼容现存链式悬挂及刚性悬挂(例如港铁港岛线西延观塘线延线东西线南北线,新建隧道路段使用刚性悬挂电缆,而现存地面及隧道路段仍能使用链式悬挂电缆)。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,稳定性更高。但缺点是由于金属条与受电弓炭条的接触面积接大,受电弓炭条的损耗也较大。

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比例。另外,架空电缆可能会使部分人产生视觉上的心理障碍,也会对景观造成一定的负面影响。而当遭遇风灾时,也容易因为架空电缆被风吹倒毁坏而使列车班次发生严重误点或取消,必须花费大量时间进行维修。例如港铁近年的多宗车务延误个案均是由架空接触网导致的。因此自港岛线西延起,近年的新建地底线路架空接触网改以刚性悬挂,提高供电稳定度。

由于第三轨有触电的风险,只能用于封闭线路,因此不适合用于与其他交通路线相交的铁路运输系统中。另一方面,高速铁路为了高速客运和货运重载的需要,会使用更高的电压,如25 kV的供电系统,如果使用轨道供电会形成电弧受电弓在列车高速运行的时候也能更妥善地与架空接触网接触,受电靴则有比较高的机会导致脱离供电轨道。

参考文献[编辑]

参见[编辑]