2.1.1 概述

電氣化鐵道運行的可靠性主要取決于牽引供電設備的實用性和可靠性，因此對架空接觸網(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)中是單一的且無備用。另外，對接觸網(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。

因此對接觸網(wǎng)系統(tǒng)所要求的高效性，就需要盡早做出實際可行的電氣規(guī)劃。應采用技術(shù)成熟、經(jīng)試驗證明具有較長使用年限、在運行過程中便于正確安裝且易維護的設備。接觸網(wǎng)設計必須遵守以下基本要求：

—設備應在運行過程中安全可靠，能高效運行。

—人員和設備不得處于接觸網(wǎng)運行產(chǎn)生危險的任何地方。

—在接觸網(wǎng)類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)中的所有部件應在滿足以下要求的情況下具有較長的使用壽命：

—高的機械和電氣強度;

—對風荷載、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)設備時，必須注意其美學要求及城市規(guī)劃等方面問題。

—必須考慮自然和環(huán)境保護。

—在設備的壽命期內(nèi)對設備的投資以及運行和維護費用應盡可能低。

接觸網(wǎng)系統(tǒng)要求的這些主要特性可分為機械、電氣、環(huán)境、運行和維護等幾個相關(guān)方面，但其間的這種區(qū)分并不嚴格。

2.1.2 機械要求

接觸網(wǎng)的線索、絞線和其他部件所需的強度是接觸網(wǎng)設備的主要機械要求。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規(guī)定一定限界。對于接觸網(wǎng)來說，接觸線位置是相對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)場的類型而定。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內(nèi)。導線弛度不得超過允許值以免對人身和運行產(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。例如受電弓通過時產(chǎn)生的位置變化、弛度差異等任何情況下都應保證帶電體的最小空氣絕緣間隙。施加在導線和部件上的風荷載和覆冰荷載不應對鐵路運行帶來不良影響。

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，稱為拉出值。所有作用于接觸網(wǎng)上的機械荷載必須由支柱和基礎承擔，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)生的共振應不影響供電。

接觸網(wǎng)設備必須符合良好供電的質(zhì)量標準，這些標準包括靜態(tài)質(zhì)量標準：如彈性及其沿跨距的一致性和接觸線的抬升; 同時還包括動態(tài)質(zhì)量標準： 如波傳播速度、多普勒效應，反射因素等。作為運行速度函數(shù)的接觸壓力及其標準的推算也是一個重要的質(zhì)量因素。高速接觸網(wǎng)還應容許有兩個或多個受電弓的列車運行。

2.1.3 電氣要求

電流和標稱電壓類型，包括容許偏差 (見表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重要標準就是對接觸網(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決定因素。

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

為了將相對頻繁發(fā)生的故障對鐵路運行的影響降到最低程度，必須將接觸網(wǎng)設備分成獨立的供電臂。另外，每個設備都應設計為能對其發(fā)生的故障進行快速準確判斷，這是非常重要的。如果接觸網(wǎng)導線或其他部件發(fā)生故障，應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應考慮所需的絕緣要求。應采取適當保護措施避免人員觸電的可能性。

應盡量減小諸如諧波、不對稱等對公共電網(wǎng)的不良影響，

接觸網(wǎng)的電壓、電流會通過電感、電容和電耦合對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。

在正常運行或故障條件下產(chǎn)生的鋼軌對大地的電壓不能超過允許范圍。

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℃。風荷載將會導致接觸線橫向偏移，從而使受電弓在極端情況下離線，為此，應針對能保證接觸網(wǎng)運行的一定風速進行設計。另外，極端情況下的風荷載不應造成接觸網(wǎng)設備本身的損壞，因此，作為設計依據(jù)的風速值應得到鐵路公司認可。

接觸網(wǎng)設備可能有覆冰荷載，在設計中應將其考慮進去。在確定零部件的電氣性能指標和預計使用壽命時，還應考慮降水量、侵蝕霧、氣體和灰塵等因素。接觸網(wǎng)設備中的絕緣材料和其他部件的特性不應因氣候條件和日照變化而影響運行。

2.1.5 運行和維護要求

在規(guī)定的工作年限內(nèi)接觸網(wǎng)設備的安裝、運行和維護費用應盡可能低。部件應可靠，并達到少維護或免維護的目的。整個系統(tǒng)應使用防腐保護措施以達到較長的使用壽命。零件、絕緣子和部件應根據(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，應對接觸線和受電弓滑板提出更高要求，這些都應在進行受電弓和接觸網(wǎng)設計時予以考慮。

為保證鐵路線路的某一股道運行發(fā)生中斷時能使用線路相鄰的股道。應考慮對相鄰股道的接觸網(wǎng)進行電分段，各線路在可行之處要設獨立的接觸網(wǎng)支柱。接觸網(wǎng)的設計應能使接觸網(wǎng)和股道設備按計劃進行檢修，并將搶修時線路停運時間降到最低限度。因溫度變化引起的接觸網(wǎng)和導線的長度變化 (變量常達到1m) 不應對運營有所損害。在第三軌系統(tǒng)中，考慮到長度變化采用了精心設計的膨脹接頭。