電氣化鐵路概述

在鐵路運輸中，主要有三種牽引形式：蒸汽牽引、內燃牽
引和電力牽引。蒸汽牽引是鐵路上最早采用的一種牽引形式，至今已有170余年的歷史。由于它熱效率低、燃料消耗大、污染環(huán)境重，嚴重影響鐵路技術經(jīng)濟效能和鐵路運輸能力的提高，從20世紀60年代開始，已經(jīng)逐漸被淘汰。而內燃牽引和電力牽引，在技術上比較先進，是20世紀40年代以后才發(fā)展起來的，它們功率大、熱效率高、過載能力強，能更好地實現(xiàn)多拉快跑，提高鐵路的運輸能力，所以發(fā)展很快。特別是電力牽引，它除了具有上述優(yōu)點外，還能綜合利用資源和不污染環(huán)境，是今后發(fā)展的主要一種牽引形式。 

電氣化鐵路的發(fā)展史

•世界電氣化鐵路的發(fā)展史：

 世界上第一條電氣化鐵路和第一臺電力機車是1879年5月31日德國西門子和哈爾斯克公司研制和制造的，這條電氣化鐵路全長只有300米。1881年西門子和哈爾斯克公司又修建了一條2.45千米長的電力線路.1895年美國在5.6千米長的隧道區(qū)段內修建了一條675V的直流電氣化鐵路。同年，日本在京都的下京區(qū)修建了一條6.7千米長的550V的直流電氣化鐵路。1902年意大利在瓦爾切里納線上修建了一條三相交流電氣化鐵路。在最初，電氣化鐵路修建在工礦線路和一些大城市近郊線路上。后來，隨著工業(yè)的發(fā)展，逐漸發(fā)展到城市之間和運輸繁忙的鐵路干線上來了。

  到了20世紀50年代，一些工業(yè)發(fā)達的國家，為了完成急劇增長的運輸任務，以及與其他運輸業(yè)的競爭的需要，開始大規(guī)模地進行鐵路運輸業(yè)的現(xiàn)代化建設，主要是牽引動力現(xiàn)代化的建設。因此，電氣化鐵路的建設速度不斷加快，修建的國家逐漸增多。電氣化鐵路發(fā)展最快的時期是60年代，平均每年修建達5000多km。到70年代末，在工業(yè)發(fā)達的西歐、日本、前蘇聯(lián)，以及東歐等國家，運輸繁忙的主要鐵路干線就已經(jīng)實現(xiàn)了電氣化，而且基本上已經(jīng)成網(wǎng)?，F(xiàn)在，這些國家正在集中力量修建時速200km以上的高速電氣化鐵路。從70年以后，一些發(fā)展中的國家，如印度、朝鮮、土爾其、巴西、智利、摩洛哥等電氣化鐵路發(fā)展也很快，特別是我國的電氣化鐵路更有了飛速的發(fā)展?，F(xiàn)在，我國的電氣化鐵路建設速度，已躍居世界前例。

        截止到1999年初，世界電氣化鐵路總長度已達到257 731km,占世界鐵路總營業(yè)里程的21.3%。目前世界上已有68個國家和地區(qū)修建了電氣化鐵路。其中亞洲12個國家和地區(qū)，歐洲38個國家，美洲9個國家，非洲7個國家，大西洋2個國家。在這些國家中擁有電氣化鐵路1萬km以上的有俄羅斯、德國、日本、法國、印度、波蘭、意大利、南非和我國。

      現(xiàn)在，世界已進入建設高速電氣化鐵路的新時期，修建的高速電氣化鐵路的國家越來越多，列車運行的速度越來越高，修建的里程也越來越長，大有你追我趕之勢。特別是歐洲，已經(jīng)突破了國界，向國際化、網(wǎng)絡化發(fā)展。高速電氣化鐵路已經(jīng)成為國家社會經(jīng)濟發(fā)展水平和鐵路現(xiàn)代化的主要標志之一。

1964年10月1日，日本成功地建成了世界上第一條時速210km的東海道新干線。隨后法國、德國、意大利、西班牙、英國、美國、韓國等國家相繼修建高速電氣化鐵路，我國臺灣省在臺北至高雄間修建了一條高速電氣化鐵路。超高速磁浮鐵路，實際上也是以電能作為牽引動力的高速電氣化鐵路。它與現(xiàn)在的鐵路不同的地方是，在現(xiàn)在的鐵路上列車是車輪在鋼軌上滾動運行的，而磁浮鐵路則是利用電磁原理，使列車懸浮在鋼軌之上，由列車上超導磁體與鋼軌上的線圈相互作用運行的，列車運行速度可達到500km/h以上，所以也叫“超高速無輪列車”。它的特點是運行速度高，無噪聲和振動，不受氣候影響，不污染環(huán)境，是解決大城市及其衛(wèi)星城市之間旅客運輸擁擠的最好交通工具。

•我國電氣化鐵路的發(fā)展史

      我國電氣化鐵路建設，是新中國成立后才開始的。1958年我國開始修建電氣化鐵路，從一開始便直接采用了最先進的電壓等級為25kV的單相工頻交流電，為我國大規(guī)模發(fā)展電氣化鐵路奠定了良好的基礎。1961年8月15日，在新建的寶成線寶雞至鳳州段建成了我國第一條干線電氣化鐵路。1975年7月1日，676km的寶成電氣化鐵路全線建成通車，它的建成在我國鐵路建設史上產生了重大影響。以前，只是在一條線路上一個區(qū)段內施工，現(xiàn)在，是同時在幾條線路上施工，而且開始由山區(qū)鐵路向主要干線發(fā)展，由單線電氣化向雙線電氣化發(fā)展。到1980年底，相繼建成了寶成線、陽安線、襄渝線襄樊至安康段、石太線石家莊至陽泉段、寶蘭線寶雞至天水段電氣化鐵路.

    進入20世紀80年代以后，隨著改革開放的不斷向前推進，我國的電氣化鐵路建設更有了飛速的發(fā)展。在大秦線電氣化工程中采用了一系列具有國際20世紀80年代先進設備和技術，使我國的電氣化鐵路技術裝備達到了國際先進水平。20世紀90年代，是我國鐵路發(fā)展的重要時期。在這個時期內，建成開通了京鄭線、干武線、成昆線、南昆線、焦枝線、寶成線的等十條電氣化鐵路。

 “九五”是20世紀最后五年，也是我國鐵路由滯后型向基本適應型轉變的重要時期，在這時期內，修建了10條電氣化鐵路，而且還建成開通了我國第一條時速200km的準高速鐵路——廣深電氣化鐵路。

 2001-2005年是我國電氣化鐵路建設史上建成開通最多的5年，建成了哈大、秦沈客運專線、渝懷等5000多km電氣化鐵路。

    根據(jù)鐵道部年度統(tǒng)計公報，2001年、2005年、2010年和2012年我國鐵路營業(yè)里程分別達7萬公里、7.5萬公里、9.1萬公里和9.8萬公里，其中電氣化鐵路里程分別達1.69萬公里、2.02萬公里、4.2萬公里和5.1萬公里。截至2013年底，全國鐵路營業(yè)里程達10.3萬公里，其中高鐵運營里程1.1萬公里，居世界第一位。

2015年全國鐵路固定資產投資完成8238億元，超額完成238億元；鐵路新線投產9531公里，超額完成1531公里，均創(chuàng)歷史最好成績。2016年是“十三五”規(guī)劃的開局之年。鐵路建設作為一張國家的外交名片，迎來了一個新的起點。國家鐵路局發(fā)布《鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃征求意見稿》中提到，“十三五”期間，鐵路固定資產投資規(guī)模將達3.5至3.8萬億元人民幣，其中基本建設投資約3萬億元，建設新線3萬公里。至2020年，全國鐵路營業(yè)里程達到15萬公里，其中高速鐵路3萬公里。

一、電氣化鐵路的組成

電氣化鐵路，是以電能作為牽引動力的一種現(xiàn)代化交通運輸工具。由于它的牽引動力是電能，所以又稱電力牽引。它與蒸汽牽引和內燃牽引不同的地方，是電力機車本身不帶能源，必須由外部供給電能。專門給電力機車供給電能的裝置叫做牽引供電系統(tǒng)。因此，電氣化鐵路是由電力機車和牽引供電系統(tǒng)兩大部分組成的。電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)本身并不產生電能，而是將電力系統(tǒng)的電能傳給電力機車的。一般把國家的電力系統(tǒng)稱為電氣化鐵路的一次供電系統(tǒng)，也稱為鐵路的外部供電系統(tǒng)。一次供電系統(tǒng)主要包括發(fā)電廠、區(qū)域變電所和電力傳輸線。牽引供電系統(tǒng)主要包括牽引變電所和接觸網(wǎng)。

二、接觸網(wǎng)的組成

（一）支柱與基礎：

作用：用于承受接觸網(wǎng)的全部重量，并將導線固定在規(guī)定的位置和高度。

（二）支持裝置：

組成：包括腕臂、拉桿（或壓管）和絕緣子。

作用：懸吊和支持接觸懸掛的全部設備并將負荷傳給支柱。

（三）定位裝置：

組成：定位管、定位器和支持器

作用：將接觸線固定在距線路中心的規(guī)定位置上，使接觸線不超過受電弓允許工作范圍并使受電弓磨耗均勻。

（四）接觸懸掛：

組成：接觸線、吊弦、承力索、補償器等

作用：將電能輸送給電力機車

●錨段

     為滿足供電和機械方面的需要，把接觸網(wǎng)分為若干一定長度的相互獨立的分段，這種獨立的分段稱為錨段。接觸線（或承力索）端頭同支柱的連接稱為線索的下錨。下錨分為兩種方法，一是將線索端頭同支柱直接固定連接，稱為硬錨或死錨。另一種是加補償裝置，以調整線索的馳度和張力。

•錨段的作用

1．設立錨段便于實現(xiàn)電分段，配合GK可使停電檢修范圍縮小。

2．一旦發(fā)生斷線或支柱折斷等事故,可將事故限制在一個錨段內，從而縮小了事故范圍。

3．便于在接觸線和承力索兩端設置張力補償器，使線索張力保持基本不變，使接觸線弛度減小有利于受電弓取流。

錨段關節(jié)

       兩個相鄰錨段的銜接部分稱為錨段關節(jié)，l基本要求：能使電力機車受電弓平滑地從一個錨段過渡到另一錨段，且接觸良好，取流正常。

分類：

1.按用途分類：1）、非絕緣錨段關節(jié)

                            2）、絕緣錨段關節(jié)

2.按跨距分為：兩跨、三跨和四跨錨段關節(jié)。

中心錨結：

      在兩端有補償?shù)慕佑|網(wǎng)錨段中必須在錨段中心位置加以固定，接觸線是通過中心錨結線夾，輔助繩固定至承力索（或承力索輔助繩）上，這種結構形式就叫做中心錨結。

l作用：

1．防止接觸懸掛向一方串動；

2．保證線索張力均勻，提高弓網(wǎng)關系；

3．能縮小事故范圍，利于搶修和縮短事故停電時間。

線岔：

   在電氣鐵路的道岔上方，有兩支匯交的接觸線用限制管連接固定的裝置稱為線岔，又稱架空轉轍器。

l作用：

    保證電力機車受電弓安全平滑地由一條接觸線過渡到另一條接觸線，達到轉換線路的目的。l組成：限制管、定位線夾、電連接。

l分段：

  分段絕緣器，又稱分區(qū)絕緣器，配合隔離開關使用，實現(xiàn)接觸網(wǎng)的電分段

●分相絕緣器

●關節(jié)式分相絕緣裝置：

接觸網(wǎng)的分類

•隔離開關位置的設置

     在大型建筑物、車站兩側、裝卸線、專用線、電力機車庫線、機車整備線需要進行電的分段，凡需要進行電分段地方都應設置隔離開關。另外，當供電線路上網(wǎng)點距離過長也需設置隔離開關。它是接觸網(wǎng)設備之一，主要增強接觸網(wǎng)供電的靈活性和可靠性。