3.2.1 基本特性

为了安全起见，AC1000V和DC1500V以上电压等级的线路只允许使用架空接触网。对于高速铁路，尤其100km/h以上的线路来说，电力传输日益成为具有挑战性的任务。因此，各种类型的设计使接触网不断发展，从1881年最初使用的简单电车线型接触网发展到当今的高速架空接触网。

在这个发展过程中起决定因素的是运输所需要的类型、各铁路当局采用的方法以及相关公司的经验和能力。所使用的接触网可根据其应用情况或根据其主要结构的设计特性(如电压、特定部件的使用和布置、张力补偿方法和悬挂方式) 来进行分类。

3.2.2 线和绞线

3.2.2.1 线和绞线类型

受电弓沿其行走的预张力线称为接触线。它与承力索、吊弦和吊索一起形成纵向接触网悬挂。　表5.1和表5.2为欧洲常用的接触线和绞线的机械规格，表2.11和表2.12是它们的物理特性。接触线起到接触滑道的作用，它保证将电能不间断地传输到车辆受电弓上。为了使受电弓滑板的磨损均匀，接触线与受电弓中心线形成交角，以之字形布置。无轨电车型架空接触悬挂不采用此类几何形状布置。这类线路的车辆上装有电车受流器和集电靴以防车辆不在引导轨上运行而发生受电弓离线。

3.2.2.2 接触线

两侧带槽便于线夹夹持的接触线称为有槽接触线，在德国它被缩写为“Ri”(即Ril-lenfahrdraht)。不同的接触线类型和截面适用于不同的使用场合。安装在无轨电车杆上的接触靴也会导致接触线的横向磨损，所以扁的线断面已证明有利于电车的运行。架空接触线的首选截面为圆形 (图3.3)。接触线截面积的选择主要取决于所需的电流、电压的稳定性和施加的张力。

对于工作电压达到3 kV的直流牵引系统，如果要求牵引力大就必须安装称为双接触线的平行接触线。当今安装技术表明必须对接触网的截面积进行限制。根据EN50 149标准，最大截面积为AC-150。国际上也有使用截面积为161mm2和170mm2的接触线。EN50149标准中列出了电力牵引接触线的规格及其特性。

图3.3 接触线截面

表3.1 有槽接触线的几何数据

EN50149标称截面积尺寸 (如图3.3) (mm)
标准名称(mm2)abcdf
AC—80

AC—100

AC—107

AC—120

AC—150

80

100

107

120

160

5.6

5.6

5.6

6.6

5.6

8.0

8.6

8.6

8.6

8.6

3.8

4.0

4.0

4.0

4.0

10.6

12.0

12.3

13.2

14.8

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

由于铜和铜合金有较高的电导性、张力、硬度及其承受温度变化和抗腐蚀的能力，硬拉电解铜和铜合金已成为全球使用的导线材料。　暴露在空气中的铜的表面形成一层硬的、能导电且不会阻止电流流动的氧化层。这就是为什么铜比具有较差导电氧化层的铝来说更适合作为滑动接触材料的原因。所有使用铝作为接触线材料的尝试均遭失败。

银 (0.1%) 或镁 (0.5%) 的合金添加剂用来进一步改善铜线的机械和热性能，从而得以使用较高张力的铜线。这些性能对高速铁路来说尤为重要。

除了银之外，合金金属会降低材料的导电性 (见图3.4)。由于有涉及环境污染的危险，大多数欧洲国家已不再允许使用镉作为添加剂。

1940年在德国的纽伦堡到奥格斯堡、Dessau附近和西里西亚的线路上安装了青铜和铜的含量为45%的铜包钢线。实践证明这些接触线 (直至接触面上的铜被磨损时止) 与铜线具有类似的机械特性，但铜层磨损后导线的磨损速度加快并降低了运行的可靠性[3.1]。不过日本现在仍在使用铜包钢线 [3.2]。

接触线是被滑过的受电弓磨损的 (见第9.5.2.2节和第14.3.4节) [3.3]。此外，用于受电弓和接触线接触的材料组合也对这些部件的磨损率有影响。铜接触线与碳滑板的组合使磨损率达到最低。钢和铜滑板会导致相当高的磨损率。由于磨损使接触线截面积减小，从而使载流量下降，在这种情况下，如果不按比例减小施加的接触压力就会增加抗拉应力，所以允许磨损率被限制为原截面积的20%～30%。确定是否达到磨损限度的标准是在磨损最严重的点上测量其截面积。若接触线磨损均匀则使用寿命较长，其基本要求取决于架空接触网和受电弓之间最良好的相互作用，而它是由设计、运行速度 (参见第9章) 以及精确安装和充分维护 (参见第14章) 来决定的。