高速铁路接触网组成及优势

接触网是高速铁路牵引网的核心，其功能是全天候不间断地向高速电动车组供电，它由支柱与基础、支持装置、定位装置和接触悬挂装置四部分组成，如图3-3-5所示。

图3-3-5　接触网示意图

（一）支柱与基础

支柱与基础是接触网重要机械设备，用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部机械负荷，并传递给大地，同时将接触悬挂固定在规定的位置和高度上的支撑设备。要求其强度高、重量轻、结构简单、材料经济合理、具有良好的耐腐蚀能力以及施工运营维护方便，还应考虑与周围环境的协调，要造型美观和漂亮，如图3-3-6所示。

图3-3-6　支柱与基础

1．按其用途分

（1）中间柱：位于区间和站场，承受工作支接触悬挂的垂直和水平负荷，如图3-3-7所示。

（2）转换柱：位于锚段关节内，承受下锚支和工作支接触悬挂的垂直和水平负荷，如图3-3-8所示。

图3-3-7　中间柱

图3-3-8　锚柱

（3）中心柱：位于四跨或五跨锚段关节中，承受两组接触悬挂的垂直和水平负荷。

（4）锚柱：位于锚段关节的两端或需下锚的地点，承受顺线路方向的下锚拉力和工作支接触悬挂的垂直和水平负荷。

（5）定位柱：位于站场道岔后曲线处或需支柱定位的地方，承受接触线的水平负荷。

（6）道岔柱：用于站场两端道岔处使线岔定位符合要求。

（7）软横跨柱或硬横跨柱：用于多股道站场，容量要求较大，一般采用钢支柱。

2．按材质分

（1）预应力钢筋混凝土支柱。

采用高标号混凝土制成，在制造时，首先对钢筋预拉使之产生预应力，然后再浇灌混凝土而成，一般简称为钢筋混凝土支柱，钢筋混凝土支柱具有造价低、省钢材、维修简单和便于安装等优点。

（2）钢柱。

一般用角钢焊接而成，钢柱具有重量轻、强度大、安装运输方便等优点，但造价高、易锈蚀、运营中需维修，一般用于跨越股道多、需要支柱高度较高、容量较大的软横跨柱和设立混凝土支柱有困难的地方及桥梁。

图3-3-9　钢柱

为节省钢材，广泛采用钢筋混凝土支柱，并在五股道及五股道以下的软横跨支柱都采用钢筋混凝土支柱；跨越5道以上、需要支柱高度较高、容量较大的软横跨支柱、桥支柱、双线路腕臂柱采用钢柱。区间一般采用环形等径预应力混凝土支柱，桥上支柱采用热浸镀锌钢柱，跨度小时用环形等径预应力混凝土支柱，跨度大时选用热浸镀锌钢柱。

基础主要是对钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性。

（二）支持装置

用以悬吊和支撑接触悬挂并将其各种载荷传递给支柱或桥隧等大型建筑物。

1．结构类型

根据接触网所在的位置及作用不同，支持装置的结构也有不同的类型：

（1）在区间主要是以腕臂支持结构。

（2）站场大于3个股道时，一般采用软横跨、硬横跨结构方式，其中硬横跨也是以腕臂结构安装的一种。

（3）隧道和桥梁等大型建筑物处则据其内部结构而有不同设计形式，必要时采用特殊结构（如大限界框架、多线路腕臂等方式）。

腕臂支持是接触网应用最多的支持形式，它有柔性支持和刚性支持两类结构，高铁接触网采用刚性支持装置，与柔性支持装置相比，具有以下优点。

（1）承力索为底座式，通过调节其位置来达到调整承力索的偏差，从而缩短接触网的安装调整时间，提高工作效率的目的。

（2）承力索由悬挂状态改为支持状态以保证系统的稳定性，消除了承力索、接触线晃动缺陷，稳定性高，受流特性好。

（3）刚性水平腕臂使接触网的腕臂装配结构简化，装配零件数大大减少，有利于设计和施工的标准化。

图3-3-10　支持装置

2．组成与功能

（1）绝缘子。

绝缘子的作用是保持接触悬挂对地的电气绝缘，由于绝缘子是串接在支持装置或接触悬挂中，所以绝缘子应具备承受一定机械负荷的能力。

绝缘子多数是瓷质的，由瓷土加入石英砂和长石烧制而成，表面涂有一层光滑的釉，以防止水分渗入瓷内，钢件与瓷件用不低于42.5 MPa的硅酸盐水泥胶合剂浇注在一起。接触网常用的绝缘子有悬式、棒式、针式和柱式四种类型。

① 悬式绝缘子。

悬式绝缘子主要用于承受拉力的悬吊部位。

悬式绝缘子按其埋入杆的形状可分为杵头悬式绝缘子和耳环悬式绝缘子，按其抗污能力可分为普通型和防污型，另外，还有钢化玻璃悬式绝缘子，与瓷质悬式绝缘子外形尺寸相同，近年来，大量推广采用了钢化玻璃悬式绝缘子。

② 棒式绝缘子。

棒式绝缘子用于承受压力或弯矩的部位。

棒式绝缘子按其用途分为：隧道定位用和腕臂用两种类型；按其适用环境可分为轻污型、重污型。

③ 针式绝缘子。

P-10T型针式绝缘子多用于回流线、保护线、接地跳线等线索支撑处，它承受线索不同方向的负荷，将线索支撑固定，并对地进行电气绝缘。

④ 柱式绝缘子。

柱式绝缘子主要用于固定吸流变压器的一次引线，以保证引线对支柱及其他设备的规定距离。

图3-3-11　绝缘子布置和结构示意图

（2）腕臂。

腕臂安装在支柱上，用以支持接触悬挂，并起传递负荷的作用，腕臂一般用圆钢管制成，个别地方也有用槽钢、角钢制成的，腕臂的长度与腕臂所跨越的线路数目、接触悬挂结构高度、支柱侧面限界、支柱所在位置（即直线还是曲线）等因素有关。

腕臂的类型按跨越股道的数目可分为单线路腕臂、双线路腕臂和三线路腕臂；按电气性能可分为绝缘腕臂和非绝缘腕臂。

高速铁路接触网采用刚性腕臂支持结构，由水平腕臂和斜腕臂组成的稳定三角形结构，提高了腕臂结构的整体稳定性和抗风能力。客专和高铁一般采用铝合金管，盘营客专平、斜腕臂采用Φ70型铝合金管，定位管采用Φ55型铝合金管，支撑采用Φ45型铝合金管。

（3）杵环杆及压管。

杵环杆只能承受拉力，而在受压或难以判断是受拉还是受压的情况下可以选用压管。杵环杆一般用直径16 mm的圆钢制成，压管用1.5英寸（约为3.8 cm）和1英寸（约为2.54 cm）钢管制成，在特殊转换柱上有时采用T型拉杆，用2英寸（约为5.08 cm）和1.25英寸（约为3.175 cm）钢管焊接而成。

（4）横跨。

① 软横跨。

软横跨是多股道站场接触悬挂的横向支持装置，它由横向承力索和上、下部固定绳及连接零件组成。

横向承力索：软横跨的主要构件，承受各股道纵向接触悬挂的全部垂直负载，上部固定绳承受承力索的水平负载，下部固定绳承受接触线的水平负载。可分为单横承力索和双横承力索。选用GJ70镀锌钢绞线。

上部固定绳：固定各股道的纵向承力索，并将纵向承力索的水平负载传递给支柱，采用GJ50镀锌钢绞线。

下部固定绳：固定定位器，以便对接触线按技术要求定位，并将接触线水平负载传递给支柱，GJ50镀锌钢绞线。

两侧软横跨支柱，一般在跨越3～4股道时，采用钢筋混凝土软横跨柱，在跨越5股及5股以上道时，采用钢柱，跨越股道数不宜超过8股。

图3-3-12　绝缘软横跨

② 硬横跨。

硬横跨由横梁和两侧支柱组成，是用于站场或两股以上线路的接触网支持钢结构。一般用型钢焊接成粱式结构横跨于线路上空，支持接触悬挂，接触悬挂在硬横跨上采用吊柱旋转腕臂的支持结构，其特点是各股道上的接触网在机械上和电气上相互独立，股道之间不产生影响，事故范围小，结构稳定，在受流性能上与区间接触悬挂相同；抗振动、抗风性能好，寿命长；有较好的刚度，稳定性高，能改善弓网受流，磨耗小，可降低离线率；具有模块化式的结构，互换性强，有利于机械加工和机械化安装作业；外观一致、简洁、匀称、美观。广州—深圳线采用硬横跨支持结构，已经充分显示出高速受流质量稳定的优点。

硬横跨横梁（简称硬横梁）是由若干个梁段用螺栓连接而成的，硬横梁端头部分梁段称为硬横梁端头段，用YHT表示，硬横梁中间部分的各梁段称为硬横梁中间段，用YHZ表示，硬横梁用YHL表示。

法、英、日本等国家的高速铁路接触网几乎全部采用硬横跨。

我国的高速铁路的接触网也趋向使用刚性硬横跨。

图3-3-13　硬横跨

（三）定位装置

为了使高速列车受电弓滑板在运行中与接触线良好地接触取流，需将接触线按受电弓的运行要求进行定位，这种对接触线进行定位的装置被称为定位装置。

定位装置是固定接触线的横向位置，其主要作用是把接触线按照要求固定受电弓取流所必需的空间位置，使接触线与受电弓中心的相对位置始终在受电弓滑板的工作范围内，保证高速列车良好地取流，避免接触线发生脱弓而刮坏接触线造成事故，同时将接触线在直线区段的“之”字力、曲线区段的水平力及风力传递给腕臂和支柱并使接触线对受电弓磨耗均匀。

定位装置的机械特性（空间姿态与位置、振动特性、稳定性）对弓网运营安全和受流质量有决定性影响，定位装置应保证接触线固定在要求的位置上，当温度变化时，定位管不影响接触线沿线路方向的移动，定位点弹性良好，当高速列车受电弓通过时，能使接触线均匀升高，不形成硬点，且不能与该装置发生碰撞，其结构应简洁、稳定，安全可靠，零件少而轻、无集中载荷，防腐性能好，便于装配和调整。

1．组成与功能

定位装置包括定位管、定位器、定位线夹及其连接零件。

图3-3-14　定位装置

（1）定位管。

定位管的作用是固定定位器并且使其在水平方向或坡度方向上便于调节，使定位装置结构较灵活，增加了定位点的弹性。

定位管分为普通定位管和T型定位管两种类型。

普通定位管是用镀锌钢管加工制成的，尾部焊有定位钩。根据不同定位形式的需要，其管径和长度也有不同的型号。其管径主要有：（单位：英寸）。其长度主要有700、900、960、1 150、1 500、1 850、3 200（单位：mm）等。其代号用管径和长度表示，如：1-1500表示管径为1英寸，长度为1 500 mm的定位管。

T型定位管由1英寸钢管加焊英寸钢管而制的，主要是为了便于和棒式绝缘子配合使用。一般用于隧道、多线路腕臂等处。T型定位管主要有960、1 500、2 350（单位：mm）等不同的长度，其代号用T和长度表示，如T-2350表示：T型定位管，长度为2 350 mm。

图3-3-15　定位管

图3-3-16　定位器

（2）定位器。

定位器的作用是通过定位线夹把接触线按拉出值固定在一定的位置，并承受接触线的水平力。

高速接触网定位器具有以下特点：构造简单，安装方便，不形成接触悬挂硬点；定位器自身强度大，耐腐蚀性能好，采用轻质合金材料，环路电阻小，不形成电损坏；端部铰接，灵活性好，并设置具有一定弹性性能的限位结构，以防接触线在某些情况下有过大抬升；采用防风吊弦或防风装置以增加悬挂的稳定性；

定位管采用弓形或弯管式结构，以防受电弓冲撞定位器。

2．定位方式

支柱所在的位置不同，导致其定位方式也不相同，定位方式大体分为以下几种。

（1）正定位。

通过定位管和定位器将接触线拉向支柱侧的定位方式称为正定位，其定位器一端用定位线夹固定接触线，另一端通过定位环与定位管衔接，定位管又通过定位环固定在腕臂上，承受较小的拉力，应用范围在直线区段或半径900～4 000 m曲线区段外侧。

（2）反定位。

通过定位管和定位器将接触线拉向支柱反侧的定位方式称为反定位，其定位器一端通过定位线夹固定接触线，另一端通过长支持器固定在定位管上，定位管通过定位环固定在腕臂上。应用范围在曲线内侧支柱，或直线区段之字形方向与支柱相反的地方，承受较大压力。

图3-3-17　定位方式

（3）软定位。

通过铁线和软定位器将接触线定位的方式称为软定位，一般用于曲线半径R小于等于1 000 m的曲线外侧支柱上，承受较大拉力，不能承受压力。

（4）双定位。

两支接触线在同一支柱上定位的方式称为双定位，用于转换柱、中心柱、道岔柱的定位，这些地方均有两根接触线在同一支柱处分别固定在要求的位置上。

（5）单拉手定位。

通过软定位器、铁线和悬式绝缘子直接安装到支柱上，将接触线定位的方式称为单拉手定位，单拉定位用于曲线半径不超过600 m的曲线区段内。

定位装置的机械特性对弓网运营安全和受流质量有决定性的影响，其结构应简洁、稳定，安全可靠；零件少而轻，便于装配和调整；构造简单、无集中载荷，不形成接触悬挂硬点；材质上一般采用铝合金材料，重量轻、防腐性能好，具有足够的强度；环路电阻小，不形成电损坏；当温度发生变化时，不影响接触网线索沿线路方向移动。

（四）接触悬挂

接触悬挂是指由接触网线索及其悬挂零部件组成并安设在接触网支持和定位装置之上直接参与弓网受流从而完成电能传输的结构的总称。接触悬挂包括承力索、接触线、吊弦、补偿装置、悬挂零件及中心锚结等元件，接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得电能传送给高速电动车组。

1．技术要求

（1）接触悬挂的弹性应尽量均匀，接触线对轨面的高度应尽量相等，限制接触线坡度。

（2）接触悬挂在受电弓压力及风作用下应有良好的稳定性。

（3）接触悬挂的结构及零部件应力求轻巧、简单、可靠，做到标准化。

2．组成与功能

（1）承力索。

承力索是接触网承载接触线将接触线通过吊弦悬挂起来并传输电流、不直接参与与高速电动车组受电弓摩擦的铜合金绞线。主要是在不增加支柱的情况下，增加接触线的悬挂点，提高悬挂的稳定性，减小接触线的弛度，改善接触线的弹性，并与接触线并联供电。此外，承力索还可通过承载一定电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。

选择承力索基本要求是承力索的线胀系数与接触导线相匹配，应能承受较大的张力，耐疲劳，具有较强的抗腐蚀能力，随温度变化较小，机械强度高和导电率高。承力索在直线区段设置于线路中心线的正上方，允许误差150 mm；在曲线区段，承力索与接触线在水平面的投影重合，允许误差为200 mm。

图3-3-18　承力索

承力索一般采用单芯多层铰线，目前我国高速铁路接触网的承力索一般采用95 mm和70 mm的铜合金绞线，铜承力索导电性能好，抗腐蚀能力强，但价格较贵，机械性能比钢承力索低，随温度变化较大，铜承力索常用型号有：TJ-95、TJ-120等。承力索的选择应符合的条件是：承力索的线胀系数与接触导线相匹配；机械强度高；耐疲劳性能好，耐温特性好；导电率高等。

（2）接触线。

接触线是接触网中直接与高速电动车组受电弓接触，经常处于摩擦状态传递电能的铜合金导体，它对接触网-受电弓系统的受流性能的好坏产生至关重要的作用，受流系统的许多性能指标直接由接触线决定，如波动传播速度、接触导线的抬升量、接触线的磨耗、安全系数等，因此要求接触线除了具有较高的抗拉强度、耐磨性、抗腐蚀性，还要有良好的抗高温软化特性，另外为了满足节能要求，还要有较好的导电性。

图3-3-19　接触线

接触线是所有供电类导线中工作环境最恶劣的一种，正常工作时需要承受冲击、振动、温差变化、环境腐蚀、磨耗、电火花烧蚀和极大的工作张力，其性能直接影响到高速列车的安全运行。为了确保列车高速运行时能够持续不断地从牵引供电系统中得到电能，必须具备良好的弓网配合关系，改善弓网关系的重要手段之一就是提高接触线的张力，使接触线振动迅速衰减，从而减小振动对受流的影响，因此必须要求高速接触线能够承受较大的工作张力。

随着运行速度的提高，为了提高抗拉强度，增大波动传播速度和提高耐磨性，有关国家对于高速铁路的接触导线都趋向于研制铜合金导线或复合导线，铜合金导线是在铜中加入其他金属元素（如镁、银），采用合金方法制成的，复合导线是用铜与另一种机械强度高的金属制成的。铜合金线由于耐磨性能好、导电率高，在国内外高速电气化铁路中得到了广泛应用，主要有铜锡合金（CuSn0.2或CuSn0.4）、铜镁合金（CuMg0.2）、铜镁合金（CuMg0.5）。铜镁合金（CuMg0.5）接触线强度性能、耐磨性能是最好的，在满足波动传播速度达500 km/h条件下磨耗20% 后安全系数为2.2的标准，导电性也能满足大部分客专线路载流要求，施工放线时易产生难以校直的硬弯；铜镁合金（CuMg0.2）接触线硬度、机械性能、电气性能、耐磨性能都能满足高速受流要求，总体性能均较好，但满足波动传播速度达500 km/h条件下磨耗20% 后安全系数仅为1.79。为满足牵引网持续载流量要求及时速200 km/h的速度目标，采用当量截面150 mm2的铜镁合金（CuMg0.5）接触线是合适的。我国高速铁路接触网接触线一般采用150 mm2的铜锡或铜镁合金线，速度300 km/h高速铁路全部采用铜镁合金接触线，工作张力为28.5～30 kN，更高速度铁路接触线的工作张力可达33～35 kN。2009年以前我国铜镁接触线基本依靠国外产品，京津城际采用的德国铸态组织结构120 mm2铜镁接触线抗拉强度为500 MPa，导电率62%，是当时技术水平最高的产品，但其为连铸-冷加工工艺生产，铸态组织结构限制了其强度和柔韧性的进一步提升。随着我国高铁建设扩大以及速度等级提高，国外产品无论从产能上还是性能上都已经无法满足我国技术标准，2009年我国中铁建电气化局集团康远新材料有限公司研制成功了上引-连续挤压工艺生产的超细晶强化型铜合金接触线，产品主要性能指标得到了明显提高，150 mm2铜镁接触线抗拉强度可以达到560 MPa，导电率为65% 以上，性能已经完全超过国外产品。

接触线的设计使用寿命系按弓架次计算，接触线的设计使用寿命应在250万弓架次以上，相当于平均每天170对车双弓运行20年以上。此外高速铁路牵引网需要的载流量较大不起（一般为800～1 200 A），要求接触线及承力索有足够的载流截面。

（3）吊弦。

吊弦是接触网链形悬挂中，承力索和接触线间的连接部件，吊弦的作用是通过吊弦线夹将接触线悬挂到承力索上，通过调节吊弦的长短来保证接触悬挂的结构高度和距轨面的工作高度及弛度，增加了接触线的悬挂点，从而改善了接触悬挂的弹性，提高了受电弓的受流质量。

吊弦一般做成环节状，每根吊弦一般不应少于两节，这样就可以保证接触悬挂的弹性。吊弦一般多用直径为4.0 mm的镀锌铁线制成，两端环孔的形状做成水珠形，环孔收口处缠绕两圈半，多余的铁线头要截掉，每节吊弦两端的环孔应呈互相垂直状。吊弦安装后，应能保证接触线在温度变化时，自由地沿线路方向伸缩移动。吊弦的制作是用吊弦制作器完成的，个别情况下，在施工和维修中可根据实际需要手工制作。

吊弦一般分为环节吊弦、弹性吊弦、滑动吊弦和整体吊弦四种类型。

高速铁路接触网必须具有均均的弹性，安装精度也更高，同时由于载流量的加大，承力索也参与导电。运行的实际表明，用镀锌铁线制作的环节吊弦已不能适应安装精度和横向电流的要求，因此高速接触网普遍采用截面为10 mm2，间距为8～12 m的耐腐蚀镁铜合金软绞线制成的整体吊弦。

图3-3-20　整体吊弦结构示意图

整体吊弦主要由接触线吊弦线夹、承力索吊弦线夹、心形环、压接管、连接线夹、吊弦线及调整螺栓等组成。整体吊弦施工精度高，测量准确、安装工艺和精度受到严格控制，吊弦采用青铜绞线，吊弦线夹采用铝青铜，我国高速铁路接触网采用的是整体吊弦结构形式。

（4）下锚及补偿装置。

① 下锚。

承力索和接触线两端必须锚固，称为下锚，线索下锚补偿方式分为半补偿和全补偿。

承力索为硬锚，对接触线进行下锚张力补偿的方式称为半补偿，由一个动滑轮和一个定滑轮组成，其传动比为1∶2。

对承力索和接触线都进行下锚张力补偿的方式称为全补偿，接触线下锚补偿方式与半补偿相同，承力索下锚补偿由两个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，其传动比为1∶3。

② 补偿装置。

补偿装置又称补偿器，是接触网上设在锚段两端的一种关键部件，能自动补偿接触线或承力索内的应力，是自动调节接触线和承力索张力补偿器及制动装置的总称。其作用是在环境温度变化时，线索受温度影响而伸长或缩短，由于补偿器坠砣的重量作用，可使线索沿线路方向通过滑轮及补偿绳将补偿坠砣挂在导线末端自动调整承力索和接触线张力，使导线设定的张力基本保持恒定，并借以保持线的驰度满足技术要求。

补偿装置由补偿滑轮、补偿绳、杵环杆、坠砣杆和坠砣组成，坠砣一般用混凝土或灰口铸铁（HT10-26）制成，每块约重25 kg，中间呈开口的圆饼状。(www.xing528.com)

对张力补偿装置的要求是：传动效率高能达到97% 以上、安全可靠、耐腐蚀性能好、少维修、寿命长和有断线制动装置。

补偿装置有滑轮补偿、棘轮补偿、鼓轮补偿、弹簧补偿、液压补偿、气压补偿等几种类型。高速铁路接触网一般有以下三种自动张力补偿装置：

a.无油大滑轮组自动补偿装置。

我国电气化铁道广泛采用无油大滑轮组自动补偿装置，它由补偿滑轮（滑轮组）、补偿绳、杵环杆、坠砣杆、坠砣、连接零件等组成。

无油大滑轮组由补偿滑轮和补偿绳组成，补偿滑轮分为定滑轮和动滑轮，定滑轮用于改变力的方向，动滑轮主要起省力的作用，大轮直径300 mm，小轮直径195 mm，采用三个不同直径的圆轮组成不同变比的滑轮组，适用变比范围大，由铝合金滑轮组 、不锈钢丝绳、连接框架及双耳楔形线夹组成；有1∶2，1∶3，1∶4三种规格，以满足不同标准张力要求。滑轮轮体材质为高强度耐腐蚀的铝合金金属模低压铸造，轮体与轴连接采用2个滚动轴承，补偿绳为不锈钢丝绳，双耳楔形线夹采用铸铝青铜，防腐性能好。具有无维修或少维修，传动效率高，转动灵活的优点，在时速200～250 km的客运专线上被广泛采用。

坠砣一般采用混凝土制成。每块重25 kg，呈中间开口的圆饼状，坠砣码放到坠砣杆上后悬吊到补偿绳上。

坠砣杆采用Φ16 mm的圆钢加工制成，上端为单孔焊环，下端为托板，坠砣杆的规格根据放置坠砣的块数不同分为三种型号：17型长为2 100 mm；20型长为2 450 mm；30型长为3 550 mm。

图3-3-21　滑轮组自动补偿装置

b.棘轮补偿装置。

补偿滑轮是滑轮补偿装置的核心设备，一般由铝合金铸造而成，补偿滑轮的传动效率直接影响补偿装置的性能，其传动效率应在98% 以上。

棘轮式补偿装置与滑轮式补偿装置相比，具有占用空间少、转动灵活、传动效率高、防腐性能好，使用寿命长等优点，但由于棘轮本体形状复杂，轮径大，薄壁部位多，对生产制造设备和工艺的要求较高，价格偏贵。

c.弹簧补偿装置。

弹簧补偿装置主要用于软横跨上下部固定绳的张力补偿，隧道内有时也用弹簧补偿器。温度变化时，线索受温度影响而伸长或缩短，由于补偿器坠砣的重量作用，可使线索沿线路方向移动而自动调整线索张力，使张力恒定不变，并借以保持线的驰度满足技术要求。具有整体结构简单，现场安装方便；外形美观，接触网与环境景观的协调性好；适用范围广，最大锚段长度为1 800 m；安装高度高，防盗性能好；适应性能强，能适应各种下锚角度；重量轻，无下锚坠砣，支柱所承受的容量大大减小等优点。

图3-3-22　棘轮补偿装置

图3-3-23　弹簧补偿装置

（5）接触网零件。

接触网各导线之间、导线与支持结构之间、支持结构与支柱之间的所有连接器件，统称为接触网零件。

① 锚段。

接触悬挂沿线路架设，在区间站场上，根据供电和机械方面的要求，接触网分成若干跨距组成的具有相对独立的机电功能的一段接触网称为锚段，锚段是接触网最基本的机电单元。每个锚段包括若干个跨距，隧道内一般不分锚段，但隧道长度超过2 000 m时，应划分锚段。

a.锚段的主要作用。

· 缩小事故范围。

当发生断线或支柱折断等事故时，由于接触网是分段的，从而可将事故控制在一个锚段内，不致波及相邻锚段。

图3-3-24　接触网零件结构图

· 便于架设张力补偿装置。

分段后，在承力索和接触线两端加设张力补偿装置，使其下锚处与中心锚结处的张力保持不变，提高了悬挂的稳定性，减小线索的弛度，有利于提高受流质量。

· 缩小因检修而停电的范围。

在进行接触网检修时，可以打开绝缘锚段关节的隔离开关，使停电范围缩小，保证非检修锚段的正常供电。

· 锚段便于设供电分相。

通过绝缘锚段关节可以将不同段的异相电分开，以满足供电方式的需要。

b.确定锚段长度应考虑的基本因素。

· 接触网所在地区的最高温度、最低温度和最大风速。

· 温度变化时，悬挂线索内部的张力变化情况。

· 补偿装置的结构形式及其有效工作范围。

· 由温度变化引起的接触线在悬挂点的横向位移。

· 悬挂线索的抗拉强度。

· 线路情况。

c.高铁接触网锚段长度。

· 正线锚段长度。

锚段双边补偿时：L≤1400 m ；锚段单边补偿时：L≤700 m；站线锚段长度双边补偿时：L≤1500 m；锚段单边补偿时：L≤750 m；道岔处两组接触悬挂的补偿方向应一致（即补偿装置在同一方向）。

· 附加导线锚段长度。

一般情况不超过2 000 m；困难时不超过3 000 m。

图3-3-25　锚段和锚段关节

② 锚段关节。

两个相邻锚段的衔接区段（重叠部分）的相互过渡结构称为锚段关节。锚段关节的作用如下：

a.实现接触网的机械和电气分段，以满足供电和受流需要；

b.使受电弓高速、平稳、安全地从一个锚段过渡到另一个锚段；

c.便于在接触网中安装必要的机电设备。

锚段关节的分类如下。

a.按其用途分为绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节。

绝缘锚段关节不仅起机械分段作用，同时起同相电分段作用，通常由四、五跨和隔离开关组成。非绝缘锚段关节只起机械分段作用，通常由三跨组成。在锚段关节处，锚段的接触悬挂是并排架设的，对它的基本要求是当列车通过时，应保证受电弓能平滑地由一个锚段过渡到另一个锚段。

b.根据锚段关节所含跨距数可分为四、五、六、七、八跨式锚段关节，所谓四跨式锚段关节，就是锚段关节内含有四个跨距，其余类推。高铁接触网绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节普遍采用五跨的形式。

图3-3-26　五跨绝缘锚段关节结构

采用五跨绝缘锚段关节，受电弓接触两接触线是在两导线等高处，且导高又高出40 mm，在动态压力下受电弓接触两线时间短，接触压力小，克服了四跨结构受电弓接触两接触线时间长且在悬挂点接触压力大的缺陷和出现硬点的不足。保证了高速动车组高速通过关节时与一般区段的动态接触压力和弓网受流状态几乎没有差异，弓网受流质量良好，接触线使用寿命延长。

锚段关节的要求：

锚段关节结构复杂，其工作状态的好坏直接影响到接触网供电的质量和电力机车取流。电力机车通过锚段关节时，受电弓应能够平滑、安全地从一个锚段过渡到另一个锚段，且弓线接触良好，取流正常。

③ 中心锚结。

在链型悬挂的锚段中部，将接触线对承力索进行锚固，同时承力索对锚柱（或固定绳）进行锚固（全补偿）的方式称为中心锚结。

一般在两端装有补偿器的锚段里，必须加设中心锚结，目的是为防止在一个锚段实行两端补偿时接触悬挂线索补偿器在外力（如风力、受电弓摩擦力、因坡道和自身重力引起的串动力）作用下向一侧滑动，特别是在具有坡度的线路上，设置中心锚结更显得必要，其作用和效果也愈加的明显，缩小事故范围（即当中心锚段一侧发生断线事故时不至于影响线路另一侧悬挂线路，有利于对事故进行抢修或缩短事故抢修时间，易于快速恢复正常运行）、减少温度变化引起的线索张力差、增加悬挂弹性均匀性，保证接触悬挂处于良好的工作状态。

图3-3-27　中心锚结结构

中心锚结布置的原则如下。

a.使中心锚结两边线索的张力尽量相等，并尽可能靠近锚段中部，锚段全部在直线区段或者整个锚段布置在曲线半径相同的曲线段时，该锚段中心锚结设在锚段的中间位置。

b.锚段布置在既有直线又有曲线且曲线半径不等时，该锚段中心锚结设在偏离锚段中间位置靠曲线多、半径小的一侧。

锚段长度较短时（一般定为锚段长度以下），可不设中心锚结，将锚段一段硬锚，另一端线索安装补偿器。

悬挂形式不同，中心锚结的结构也不相同，根据悬挂形式的不同，中心锚结可分为简单悬挂中心锚结、半补偿链形悬挂中心锚结、全补偿链形悬挂中心锚结、站场防串中心锚结等；根据安装位置的不同，可分为跨中式和支柱两跨式。

④ 线岔。

高速列车在运行中，当运行到两条铁路交叉处，由一股道过渡到另一股道上运行时，要经过道岔设施达到转换。在高速电气化铁路区段的站场内两个股道交叉处，为了使高速列车受电弓由一股道顺利过渡到另一股道，在两条铁路交叉的上空相应有两支汇交的接触线，在两支汇交接触线的相交处用限制管连接并固定的装置称为线岔，又称空中转换器。

图3-3-28　半补偿链形悬挂中心锚结

图3-3-29　全补偿链形悬挂中心锚结

线岔的作用是在转辙的地方，当一组接触悬挂的接触线被受电弓抬高时，另一组悬挂的接触线也能同时被抬高，从而使它与另一接触线产生高差Δh，高差随着受电弓靠近始触点而缩小，到达始触点时，高差基本消除而使受电弓顺利交接，以使接触线不发生刮弓现象，使高速列车受电弓由一条股道上空的接触线平滑、安全地过渡到另一条股道上空的接触线上，从而使列车完成线路转换运行的目的。

接触网线岔由限制管、定位线夹和固定螺栓组成，其结构是用一根限制管将相交的两支接触线上下相互贴近，限制管的两端用定位线夹和螺栓固定在下面那根接触线上。如果是非正线相交，一般是交叉点距中心锚结或硬锚近者在下面；若是和正线相交，正线在下面。上面的接触线应能在限制管和下面接触线间活动。限制管一般用3/8英寸（1英寸＝2.54 mm）镀锌钢管加工而成，两端扁平，带有φ13 mm圆孔，限制管用方头螺栓和定位线夹固定在下面的接触线上。

接触网线岔直接影响着高速受电弓的运行安全，是高速接触网设计和安装中需要特别解决好的环节，其基本要求如下。

a.满足正线高速行车，避免钻弓、打弓。

b.正线进渡线或渡线进正线时，保证受电弓平稳过渡。

c.保证正线高速行车的受流质量，做到离线率低、硬点小，导线抬高量满足要求。

d.安装简单，维修调整方便。

高速接触网线岔一般有交叉式和无交叉式两种形式，我国的高速接触网适合采用无交叉式线岔。

线岔有500型和700型两种型号，安装位置距中心锚结的距离为500 m及以下时，采用500型线岔，超过500 m时用700型线岔。

图3-3-30　无交叉线叉示意图

⑤ 隔离开关。

接触网处的隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备，其作用是连通或切断接触网供电分段间的电路，增加供电的灵活性，以满足检修和不同供电方式运行的需要。一般装设在大型建筑物（如长大隧道和桥梁）两端，专用线、动车组库线、整备线、绝缘锚段关节、分区、分相绝缘器等需要进行电分段的地方，隔离开关在腕臂柱上是通过开关托架安装在支柱顶部，在软横跨柱上是通过开关支架安装在支柱中部。

因隔离开关没有灭弧装置，不能切断负荷电流和短路电流，因此隔离开关通常和断路器配合使用，它们的操作顺序是：当合闸时，先合隔离开关，后合断路器；在分闸时，先分断路器，后分隔离开关，为了保证安全，一般采用连锁装置，以防止误操作。

图3-3-31　隔离开关

⑥ 保安装置：接触网所安装的避雷器、保安器与接地线等形成的装置被称为保安装置，其作用是当接触网发生大气过电压或绝缘子被击穿时，保安装置可将大气过电压或短路电流迅速引入地下，从而保护了电气设备和人身安全。

a.避雷器。

在高速电动车组上用作电气设备的过电压保护，在雷雨天气，当雷电侵袭接触网时，接触网上将产生很高的过电压，使绝缘子击穿，对设备造成危害，避雷器是限制由于大气内雷电感应或由接触网上传来供电系统上因跳闸、短路、接地等原因所产生的冲击过电压侵入高速电动车组，以避免电气设备绝缘损坏设备。

《铁路电力牵引供电设计规范》（TB 10009—2016）规定：应根据雷电日及运营经验，在吸流变压器的原边、分相和站场端部的绝缘锚段关节处、长度在2 000 m及以上的隧道两端、供电线或AF线连接到接触网上接线处、分区亭、开闭所、AT所引入线处设置避雷装置对接触网进行大气过电压保护。

目前接触网上常采用的避雷装置有阀型避雷器、氧化锌避雷器、管型避雷器和角隙避雷器。

图3-3-32　氧化锌避雷器

图3-3-33　接地线

b.火花间隙。

为了防止流经钢轨的牵引电流和信号电流泄漏，而在接触网支柱与钢轨间的接地线上加装火花间隙。在正常情况下，火花间隙将钢轨与支柱绝缘，当接触网绝缘破坏出现高电压时，火花间隙被击穿，接触网支柱与钢轨接通，短路电流经钢轨返回牵引变电所，使牵引变电所的保护装置做出反应。

c.保安器。

一般安装在车站站台使用钢柱的地方，串接在架空地线和保护线（或回流线）之间，主要作用是防止架空地线及钢柱发生过大电流时危及旅客安全。在正常情况下，保安器内的放电电极间隙使各电极绝缘，当架空地线与保护线（或回流线）间产生过高电压时，放电间隙被击穿，通过保护线（或回流线）反馈到牵引变电所，使保护装置动作。

图3-3-34　接触网的接地示意图

d.接地线。

对于高速接触网，供电回流大大增加，轨道电路的信号设备、道床结构、牵引电流分布均发生了变化，如果不能降低轨道回流和轨道大地间的电阻，则轨电位偏高，轻则威胁车站旅客和线路维修人员的人身安全，重则烧毁预应力钢筋，破坏混凝土强度，损伤信号设备的绝缘，威胁行车安全，因此需要采取必要措施降低轨电位和漏泄阻抗。为达到以上目的，在架空接触网区域，电气设备的外壳和导电部件被接到铁路接地系统上，以避免运行和短路时产生危险接触电压，桥梁、隧道、变电所和支柱基础的各个接地系统均连接到回流回路上，形成电气化铁路整体接地系统。当绝缘子发生闪络时，泄漏电流由接地线直接流入钢轨，使牵引变电所保护装置可以短时间内跳闸，从而保证了设备及人身安全，有支柱接地线、隧道接地线和设备接地线三种。

⑦ 电连接。

电连接的作用是将接触悬挂各分段供电间电路连接起来，保证电路的畅通，通过电连接可实现并联供电，减少电能损耗，提高了末端电压，提高供电质量。在电气设备与接触网之间，用电连接线实现可靠的连接，避免出现烧损事故，完成各种供电方式和检修的需要。

电连接根据安装位置可分为横向电连接、纵向电连接、锚段关节电连接、隔离开关电连接、避雷器电连接等类型。

a.横向电连接。

横向电连接能实现并联供电，减小电压损失，提高载流能力，使承力索上的电流通过接触线流向受电弓，如承力索与接触线间、各股道间安装的电连接。

横向电连接包括安装于承力索与接触线之间的电连接和安装于站场股道悬挂间的电连接，前者安装在采用铜承力索和铜接触线区段以及承力索在隧道口下锚，接触线直接进入隧道的隧道口等处，后者安装在设计指定跨距内，距软横跨悬挂点5 m处。

图3-3-35　横向电连接示意图

b.纵向电连接。

纵向电连接使供电分段或机械分段处两侧接触悬挂实现电的连通，如绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节、线岔处的电连接，凡道岔上方，两工作接触线相交处，均应安装电连接线（交叉渡线的菱形交叉处，不装电连接）。

图3-3-36　纵向电连接示意图

锚段关节的电连接安装在转换柱的锚柱侧距转换柱10 m处。

c.隔离开关电连接。

安装于接触悬挂与隔离开关之间，在绝缘锚段关节处隔离开关的电连接，一根引线和锚段关节电连接相连，另一根引线与转换柱内侧5 m处所要绝缘的另一悬挂相连。

在站场分段绝缘器处的隔离开关电连接，安装在距分段绝缘器外端不小于1.5 m处。

d.避雷器电连接。

安装于避雷器与接触悬挂之间，根据避雷器的安装位置，将避雷器与接触悬挂连接起来。

⑧ 高速接触网的供电分段。

为了增加接触网供电的灵活性和安全性，缩小停电事故范围，满足供电和检修以及其他特殊需要，根据车站或站场分布情况及变电所（亭）馈出线的供电情况，将接触网分成不同的供电片区，这种将接触网从电气上分开的区段叫电分段。

被分段的接触网在电气方面是独立的，通过绝缘子、分断绝缘器、隔离开关、绝缘锚段关节等设备和结构连接。

图3-3-37　接触网电分段示意图

电分段的类型如下。

a.横向电分段。

接触网线路之间进行的电分段，它用于复线上下行股道间，车站，车场各股道间的接触网电分段，由分段绝缘器和隔离开关、悬式绝缘子（用于软横跨）实现。

b.纵向电分段。

接触网沿线路方向进行的电分段叫纵向电分段，用于沿线路方向接触网之间的电分段，如沿线路方向各供电臂之间的电分段，由绝缘锚段关节实现。

在牵引变电所和分区所所在地的接触网设置的分相绝缘装置为分相电分段；在同一供电臂内设置的电分段为同相电分段，同相电分段的结构为绝缘锚段关节或分段绝缘器。

图3-3-38　接触网的电分段及电连接

⑨ 分段绝缘器。

分段绝缘器在电气化铁道区段各车站的装卸线、列车整备线上及库线等地，为了保证工作人员作业方便及人身安全，在接触网衔接相邻两个馈电区段设置的架空接触式绝缘组件。

图3-3-39　分段绝缘器

图3-3-40　分相绝缘装置

分段绝缘器的种类较多，但由于接触网设备及材料的发展，曾经广泛使用的三式、玻璃钢、环氧树脂分段绝缘器等，因结构笨重或耐脏污、耐电弧性能差，也有的易老化开裂或泄漏距离不足等原因，现已逐渐淘汰，被新型的C1200型高铝陶瓷分段绝缘器和引进英国的滑道式菱形分段绝缘器所代替。

⑩ 分相绝缘装置。

分相绝缘器的作用是将接触网上不同相位的电能隔离开，以免发生相间短路，并起机械连接的作用，使接触网成为一个整体。

分相绝缘器一般由两块、三块或四块相同的绝缘件组成，每块绝缘件长1.8 m，宽25 mm，高60 mm，其底面制成斜槽 ，以增加表面泄露距离。