电气化铁路概述

在铁路运输中，主要有三种牵引形式：蒸汽牵引、内燃牵
引和电力牵引。蒸汽牵引是铁路上最早采用的一种牵引形式，至今已有170余年的历史。由于它热效率低、燃料消耗大、污染环境重，严重影响铁路技术经济效能和铁路运输能力的提高，从20世纪60年代开始，已经逐渐被淘汰。而内燃牵引和电力牵引，在技术上比较先进，是20世纪40年代以后才发展起来的，它们功率大、热效率高、过载能力强，能更好地实现多拉快跑，提高铁路的运输能力，所以发展很快。特别是电力牵引，它除了具有上述优点外，还能综合利用资源和不污染环境，是今后发展的主要一种牵引形式。 

电气化铁路的发展史

•世界电气化铁路的发展史：

 世界上第一条电气化铁路和第一台电力机车是1879年5月31日德国西门子和哈尔斯克公司研制和制造的，这条电气化铁路全长只有300米。1881年西门子和哈尔斯克公司又修建了一条2.45千米长的电力线路.1895年美国在5.6千米长的隧道区段内修建了一条675V的直流电气化铁路。同年，日本在京都的下京区修建了一条6.7千米长的550V的直流电气化铁路。1902年意大利在瓦尔切里纳线上修建了一条三相交流电气化铁路。在最初，电气化铁路修建在工矿线路和一些大城市近郊线路上。后来，随着工业的发展，逐渐发展到城市之间和运输繁忙的铁路干线上来了。

  到了20世纪50年代，一些工业发达的国家，为了完成急剧增长的运输任务，以及与其他运输业的竞争的需要，开始大规模地进行铁路运输业的现代化建设，主要是牵引动力现代化的建设。因此，电气化铁路的建设速度不断加快，修建的国家逐渐增多。电气化铁路发展最快的时期是60年代，平均每年修建达5000多km。到70年代末，在工业发达的西欧、日本、前苏联，以及东欧等国家，运输繁忙的主要铁路干线就已经实现了电气化，而且基本上已经成网。现在，这些国家正在集中力量修建时速200km以上的高速电气化铁路。从70年以后，一些发展中的国家，如印度、朝鲜、土尔其、巴西、智利、摩洛哥等电气化铁路发展也很快，特别是我国的电气化铁路更有了飞速的发展。现在，我国的电气化铁路建设速度，已跃居世界前例。

        截止到1999年初，世界电气化铁路总长度已达到257 731km,占世界铁路总营业里程的21.3%。目前世界上已有68个国家和地区修建了电气化铁路。其中亚洲12个国家和地区，欧洲38个国家，美洲9个国家，非洲7个国家，大西洋2个国家。在这些国家中拥有电气化铁路1万km以上的有俄罗斯、德国、日本、法国、印度、波兰、意大利、南非和我国。

      现在，世界已进入建设高速电气化铁路的新时期，修建的高速电气化铁路的国家越来越多，列车运行的速度越来越高，修建的里程也越来越长，大有你追我赶之势。特别是欧洲，已经突破了国界，向国际化、网络化发展。高速电气化铁路已经成为国家社会经济发展水平和铁路现代化的主要标志之一。

1964年10月1日，日本成功地建成了世界上第一条时速210km的东海道新干线。随后法国、德国、意大利、西班牙、英国、美国、韩国等国家相继修建高速电气化铁路，我国台湾省在台北至高雄间修建了一条高速电气化铁路。超高速磁浮铁路，实际上也是以电能作为牵引动力的高速电气化铁路。它与现在的铁路不同的地方是，在现在的铁路上列车是车轮在钢轨上滚动运行的，而磁浮铁路则是利用电磁原理，使列车悬浮在钢轨之上，由列车上超导磁体与钢轨上的线圈相互作用运行的，列车运行速度可达到500km/h以上，所以也叫“超高速无轮列车”。它的特点是运行速度高，无噪声和振动，不受气候影响，不污染环境，是解决大城市及其卫星城市之间旅客运输拥挤的最好交通工具。

•我国电气化铁路的发展史

      我国电气化铁路建设，是新中国成立后才开始的。1958年我国开始修建电气化铁路，从一开始便直接采用了最先进的电压等级为25kV的单相工频交流电，为我国大规模发展电气化铁路奠定了良好的基础。1961年8月15日，在新建的宝成线宝鸡至凤州段建成了我国第一条干线电气化铁路。1975年7月1日，676km的宝成电气化铁路全线建成通车，它的建成在我国铁路建设史上产生了重大影响。以前，只是在一条线路上一个区段内施工，现在，是同时在几条线路上施工，而且开始由山区铁路向主要干线发展，由单线电气化向双线电气化发展。到1980年底，相继建成了宝成线、阳安线、襄渝线襄樊至安康段、石太线石家庄至阳泉段、宝兰线宝鸡至天水段电气化铁路.

    进入20世纪80年代以后，随着改革开放的不断向前推进，我国的电气化铁路建设更有了飞速的发展。在大秦线电气化工程中采用了一系列具有国际20世纪80年代先进设备和技术，使我国的电气化铁路技术装备达到了国际先进水平。20世纪90年代，是我国铁路发展的重要时期。在这个时期内，建成开通了京郑线、干武线、成昆线、南昆线、焦枝线、宝成线的等十条电气化铁路。

 “九五”是20世纪最后五年，也是我国铁路由滞后型向基本适应型转变的重要时期，在这时期内，修建了10条电气化铁路，而且还建成开通了我国第一条时速200km的准高速铁路——广深电气化铁路。

 2001-2005年是我国电气化铁路建设史上建成开通最多的5年，建成了哈大、秦沈客运专线、渝怀等5000多km电气化铁路。

    根据铁道部年度统计公报，2001年、2005年、2010年和2012年我国铁路营业里程分别达7万公里、7.5万公里、9.1万公里和9.8万公里，其中电气化铁路里程分别达1.69万公里、2.02万公里、4.2万公里和5.1万公里。截至2013年底，全国铁路营业里程达10.3万公里，其中高铁运营里程1.1万公里，居世界第一位。

2015年全国铁路固定资产投资完成8238亿元，超额完成238亿元；铁路新线投产9531公里，超额完成1531公里，均创历史最好成绩。2016年是“十三五”规划的开局之年。铁路建设作为一张国家的外交名片，迎来了一个新的起点。国家铁路局发布《铁路“十三五”发展规划征求意见稿》中提到，“十三五”期间，铁路固定资产投资规模将达3.5至3.8万亿元人民币，其中基本建设投资约3万亿元，建设新线3万公里。至2020年，全国铁路营业里程达到15万公里，其中高速铁路3万公里。

一、电气化铁路的组成

电气化铁路，是以电能作为牵引动力的一种现代化交通运输工具。由于它的牵引动力是电能，所以又称电力牵引。它与蒸汽牵引和内燃牵引不同的地方，是电力机车本身不带能源，必须由外部供给电能。专门给电力机车供给电能的装置叫做牵引供电系统。因此，电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统两大部分组成的。电气化铁路的牵引供电系统本身并不产生电能，而是将电力系统的电能传给电力机车的。一般把国家的电力系统称为电气化铁路的一次供电系统，也称为铁路的外部供电系统。一次供电系统主要包括发电厂、区域变电所和电力传输线。牵引供电系统主要包括牵引变电所和接触网。

二、接触网的组成

（一）支柱与基础：

作用：用于承受接触网的全部重量，并将导线固定在规定的位置和高度。

（二）支持装置：

组成：包括腕臂、拉杆（或压管）和绝缘子。

作用：悬吊和支持接触悬挂的全部设备并将负荷传给支柱。

（三）定位装置：

组成：定位管、定位器和支持器

作用：将接触线固定在距线路中心的规定位置上，使接触线不超过受电弓允许工作范围并使受电弓磨耗均匀。

（四）接触悬挂：

组成：接触线、吊弦、承力索、补偿器等

作用：将电能输送给电力机车

●锚段

     为满足供电和机械方面的需要，把接触网分为若干一定长度的相互独立的分段，这种独立的分段称为锚段。接触线（或承力索）端头同支柱的连接称为线索的下锚。下锚分为两种方法，一是将线索端头同支柱直接固定连接，称为硬锚或死锚。另一种是加补偿装置，以调整线索的驰度和张力。

•锚段的作用

1．设立锚段便于实现电分段，配合GK可使停电检修范围缩小。

2．一旦发生断线或支柱折断等事故,可将事故限制在一个锚段内，从而缩小了事故范围。

3．便于在接触线和承力索两端设置张力补偿器，使线索张力保持基本不变，使接触线弛度减小有利于受电弓取流。

锚段关节

       两个相邻锚段的衔接部分称为锚段关节，l基本要求：能使电力机车受电弓平滑地从一个锚段过渡到另一锚段，且接触良好，取流正常。

分类：

1.按用途分类：1）、非绝缘锚段关节

                            2）、绝缘锚段关节

2.按跨距分为：两跨、三跨和四跨锚段关节。

中心锚结：

      在两端有补偿的接触网锚段中必须在锚段中心位置加以固定，接触线是通过中心锚结线夹，辅助绳固定至承力索（或承力索辅助绳）上，这种结构形式就叫做中心锚结。

l作用：

1．防止接触悬挂向一方串动；

2．保证线索张力均匀，提高弓网关系；

3．能缩小事故范围，利于抢修和缩短事故停电时间。

线岔：

   在电气铁路的道岔上方，有两支汇交的接触线用限制管连接固定的装置称为线岔，又称架空转辙器。

l作用：

    保证电力机车受电弓安全平滑地由一条接触线过渡到另一条接触线，达到转换线路的目的。l组成：限制管、定位线夹、电连接。

l分段：

  分段绝缘器，又称分区绝缘器，配合隔离开关使用，实现接触网的电分段

●分相绝缘器

●关节式分相绝缘装置：

接触网的分类

•隔离开关位置的设置

     在大型建筑物、车站两侧、装卸线、专用线、电力机车库线、机车整备线需要进行电的分段，凡需要进行电分段地方都应设置隔离开关。另外，当供电线路上网点距离过长也需设置隔离开关。它是接触网设备之一，主要增强接触网供电的灵活性和可靠性。