接触轨是沿着走行轨道一侧平行铺设的附加轨,故又称第三轨。轨道交通电动列车(车辆)侧面或底部伸出的受电器与第三轨接触取得电能,该种受电器称为受电靴 (接触靴)。
接触轨为正极,走行轨为负极。
我国地铁直流制750V系统一般采用第三轨。其优点是隧道净空高度低,结构简单,造价低;其缺点是人身和防火方面安全性差,难以与采用架空式接触网的地面或高架轨道衔接。
接触轨可以有三种方式,即上接触式、下接触式和侧接触式。
(一)上接触式
三轨安装在绝缘子组件上(见图9-9),由接触轨、绝缘子、三轨夹板、防护支架、防护板、端部三轨弯头和防爬器等构件组成。受流器滑靴从上压向接触轨轨头顶面受流。受流器的接触力是由下作用弹簧的压力调节的,受流平稳,由于端部弯头的过渡作用,能够减少在断电区的电流冲击。
上接触式三轨施工作业简便,可以在轨头上部通过支架安装不同类型的防护板。在较早期修建的城市地铁和轻轨工程中,主要采用了接触轨上部受流方式,如北美和英国等城市地铁;北京地铁、纽约地铁都是采用上接触式第三轨。
图9-9 上接触式三轨
图9-10 下接触式三轨
(二)下接触式
下接触式三轨轨头朝下 (见图9-10),通过绝缘肩架、橡胶垫、扣板收紧螺栓、支架等安装在底座上。下接触式的优点是防护罩从上部通过橡胶垫直接固定在接触轨周围,对人员安全性好。莫斯科地铁就采用这种方式,利于防止下雪和冰冻造成集电困难。但是这种方式安装结构较复杂,费用较高。自20世纪80年代开始,在德国、马来西亚、泰国和新加坡等国家的城市轨道交通中开始采用接触轨下部受流方式。(www.daowen.com)
(三)侧面接触式
侧面接触式就是接触轨轨头端面朝向走行轨,集电靴从侧面受流。跨座式独轨车辆就采用侧面接触形式。其受流器装在转向架下部,接触轨装在轨道梁上。接触轨侧面受流方式主要应用在加拿大、日本等国家的城市轨道交通中。
(四)接触轨技术的发展状况
早期的接触轨材料采用50kg/m低碳钢轨。随着工业和电气技术的发展,接触轨在材料选用及安装方式等方面取得了长足的发展。钢铝复合轨代替低碳钢轨,是接触轨受流系统的一次技术革命,其与低碳钢接触轨相比,导电性能、耐腐蚀性能大大提高;重量轻、安装更加方便,电气损耗大大降低。钢铝复合轨已经在加拿大SKYTRAIN线、德国汉堡S-BAHN线、马来西亚吉隆坡地铁、新加坡地铁、曼谷轻轨等工程采用,最长的已经成功应用了25年之多,无论在生产工艺还是运营业绩上都非常成熟。国内城市轨道交通中的天津地铁1号线(旧线改造及新线)、北京地铁5号线、北京地铁4号线、武汉轻轨一期工程以及广州地铁4号线(大学城专线)均采用钢铝复合接触轨。钢铝复合接触轨的断面结构如图9-11所示。
相对于早期采用的低碳软钢接触轨而言,钢铝复合接触轨的主要优势如下:
(1)导电率高,可以增大牵引变电所间距,减少牵引变电所数量,减少能源损耗。钢铝复合接触轨系统如全部采用国产产品,牵引供电系统在全寿命周期内的总投资与架空接触网供电制式相近。
(2)重量较轻,运输、安装方便。
(3)与集电器的接触良好,磨耗低、噪声小、耐腐蚀,使用寿命长。
正因为钢铝复合轨有以上优势,在武汉、北京等城轨项目中已经采用钢铝复合轨,我国不少城市的轨道交通项目也在准备使用钢铝复合轨。
(五)接触轨系统的电压等级
在国外接触轨系统应用电压等级分为DC750V、DC1200V、DC1500V等,国内一般采用DC750V。近年来,某些工程由于受线路条件的限制(站间距大、高架桥区段考虑城市景观等),也有采用DC1500V接触轨系统的。
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