2.2.1 對接觸網的要求

鐵路系統的用途、運行條件及軌道和線路類型不同，對電力牽引接觸網提出的要求和需要也不同，運行條件所產生的需求是所需運輸類型 (即局管內或長距離運輸 、運輸量和使用線路的列車數) 的函數，軌道和線路條件即該線路的軌道設計、軌距和地理位置對接觸網設計的影響尤其顯著。對管內運輸和長途運輸的要求將于下文分章節進行論述。

2.2.2 運行要求

2.2.2.1 干線、長距離運輸

于規定時間內按計劃運送一定牽引重量的列車，在鐵路網站間進行長距離運輸，其運行要求在接觸網設計中相當重要。接觸網必須與要求的運輸量相匹配。運輸能力就是一條鐵路線能夠處理的運輸量的大小，它由在給定時間內該線路上實際運行的列車數量而定。列車行駛可分為加速、恒定速度和制動等階段，根據線路的地理情況和列車類型，這些階段在不同區段會有區別，并會重復進行。線路的運行方案、軌道和地理位置決定了為其牽引接觸網需設計的允許速度和要求速度。在長距離運輸中列車運行速度是主要系統特性之一。

德國鐵路的分類系統中標準接觸網設計規定相應的運行速度 (表2.1)。圖2.1是特定線路上列車的距離-時間圖。列車運行所需力的時間函數取決于線路的地理條件和列車的牽引力特性，這是速度和曲線半徑函數。然后由這個函數即所要求的速度和相關的效率系數來確定受電弓傳輸的動力 (圖2.2)。在加速度階段，加快列車速度所需的力疊加在用來克服運動的阻力上。由于牽引車輛典型的牽引力/速度特性，它們在速度達到80～100km/h時獲得最大動力。車輛可利用該動力來進一步加快速度或保持穩定速度。供電系統和接觸網必須能夠為計劃的列車密度提供所需動力。

表2.1 德國鐵路標準接觸網設計與最高運行速度的配置

Re100

Re160¹⁾

Re200

Re250

Re330

100

160

200

280²⁾

330³⁾

直通干線、輔助線和會讓線

直通干線和會讓線

直通干線

直通干線

直通干線

注 1) 非新線施工;

2) 雙弓列車使用，300km/h單弓;

3) 雙弓列車使用，350km/h單弓。

圖2.1 特定線路上列車的距離-時間圖[2.1]

圖2.2 特定線路上的速度-距離圖[參考文獻2.1]

列車的最大長度會影響車站站臺、輔助線、干線和會讓線的長度，以及防護區段、中性區段長度和信號位置。接觸網的設計也取決于這些因素。

運行要求和長距離干線運輸是鐵路牽引供電系統采用架空接觸網的主要原因。

2.2.2.2 管內運輸

從表2.2所示的主要參數來看，管內運輸中電車線路、城市鐵路和都市鐵路系統之間是有區別的。在管內鐵路系統中增加了電車線路。

表2.2 電車線路、城市鐵路和都市鐵路系統的主要參數

平均速度

備用股道/行車道

站間距離

20～25km/h

無

<400m

25～40km/h

主要

400～800m

>40km/h

專用

500～1000m

電車線路要與其他道路運輸共同使用線路，城市鐵路線在某種程度上單獨運行，而都市鐵路則獨立于其他所有運輸。因此城市和都市鐵路必須使用架空接觸網，而地下鐵道可使用接觸軌或架空接觸網。

管內運輸尤其在高峰時間，列車密度大，間隔時分短，接觸線必須能夠傳導大電流，這是接觸軌的一個特點。以前常安裝不帶承力索的簡單懸掛接觸線，現在主要設計成鏈形懸掛系統。其優點為

—綜合速度較高;

—載流量較大;

—受電弓運行特性較好;

—受電弓滑板磨損較小;