電氣化鐵路錨段關(guān)節(jié)式電分相選型探討

摘要：文章主要對電氣化鐵路中常用的雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相和三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相的工作原理及優(yōu)缺點進行了分析和比較，并簡要闡述了電氣化鐵路提速改造中的一些設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：電氣化鐵路；雙斷口關(guān)節(jié)式電分相；三斷口關(guān)節(jié)式電分相

中圖分類號：U2251 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0110-02

目前我國電氣化鐵道采用的電分相結(jié)構(gòu)形式主要有器件式電分相和錨段關(guān)節(jié)式電分相，兩種結(jié)構(gòu)形式都能夠滿足特定的接觸網(wǎng)運營條件下的弓網(wǎng)關(guān)系。

器件式電分相結(jié)構(gòu)在我國電氣化鐵路發(fā)展過程中具有重要的歷史意義，目前大多數(shù)運營的100 km/h以下鐵路中還在應(yīng)用，但由于其自身重量產(chǎn)生的硬點導致異常磨耗、打碰弓進而引發(fā)弓網(wǎng)故障、絕緣部件老化后絕緣性能降低導致相間短路等缺點，已遠遠不能滿足電氣化鐵路提速及發(fā)展的需要，隨著電氣化鐵路的發(fā)展終會慢慢淡出歷史的舞臺。

錨段關(guān)節(jié)式電分相采用相間空氣絕緣的工作原理，不僅提高了供電可靠性，而且弓網(wǎng)取流的質(zhì)量和安全性也得到了很好的保證，完全能夠滿足各種速度下電氣化鐵路發(fā)展的需要。就其線索關(guān)系來講，主要有雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相和三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相。

1雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相

目前我國電氣化鐵路中采用的雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相主要有6跨、7跨、9跨和11跨等，不管是哪種形式，其結(jié)構(gòu)都是利用2個絕緣錨段關(guān)節(jié)重合1跨或2跨，再增加1個分相錨段組成，即：分相錨段與既有接觸網(wǎng)的2個下錨支組成2個絕緣錨段關(guān)節(jié)并重合2個錨段關(guān)節(jié)的1跨或2 跨，在分相無電區(qū)工作范圍內(nèi)利用分相錨段作工作支，而分相錨段與既有錨段間采用相間空氣絕緣的裝配形式，從而達到分相的目的，因而這種分相形式也稱作雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相。

由于雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相有兩個空氣絕緣間隙，則完全能夠滿足單弓運行的電力機車或電動車組不降弓高速通過電分相的要求。當電力機車或電動車組雙弓運行時，只要設(shè)置和機車雙弓間距相匹配的中性段長度，也能滿足電動車組雙弓運行不降弓通過電分相的要求，我國近年來新建的幾條高速鐵路就采用雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相，運營效果良好。

已開通運營的武廣高鐵、石武客專、寧杭高鐵以及在建的大西客專均采用六跨式雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相，也稱短分相方案，其立面圖和平面圖如圖1所示。

如圖1所示，該錨段關(guān)節(jié)式電分相就相當于兩個四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)重疊兩跨再加一個中性錨段組成的，它的等效無電區(qū)約為35 m，遠小于電動車組雙弓間距，且電動車組雙弓間母線沒有電氣連接，所以不會產(chǎn)生相間短路的問題，完全能夠滿足電動車組雙弓運行不降弓通過電分相的要求。

短分相方案中性段短，不僅減少了列車通過電分相時速度的衰減，而且電分相兩側(cè)的供電線走行路徑相應(yīng)縮短，大大減少了供電線施工的投資成本。

然而，理論和實踐均表明，雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相在客貨混運、高低速列出混跑的線路中使用并不理想，它的某些技術(shù)參數(shù)并不能滿足動車組或重聯(lián)機車多弓運行通過電分相的要求，可能會現(xiàn)雙弓短接雙斷口而造成相間短路（即兩受電弓同時處于圖1中C柱和E柱的位置）的情況，這樣，在受電弓間距不滿足限制條件時，就必須降弓單弓通過電分相，而在機車高速運行過程中頻繁的升降受電弓對接觸網(wǎng)的安全運行非常不利，應(yīng)盡量避免。

針對這種情況，發(fā)達國家的高速電氣化鐵路以增加中性區(qū)長度（實際上是增加多弓運行的最小距離）來解決這個問題，當允許多弓運行的最小距離大于整列電動車組兩受電弓的距離（一般在200 m左右）時，就可以滿足電動車組多弓不降弓通過電分相的運行要求，我國的鄭西客運專線采用的16跨長電分相如圖2所示，就是通過增加中性區(qū)的長度來滿足電動車組多弓不降弓通過電分相的運行要求的。

可以看出，長分相方案對列車過分相時的速度衰減比較嚴重，且投資成本較大，一般不推薦采用。

2三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相

三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相平面簡圖如圖3所示。

如圖3所示，該種形式電分相有兩個中性段和三個絕緣錨段關(guān)節(jié)組成，有如下優(yōu)點：

①如果電力機車或電動車組雙弓運行，不論在何種情況下都不會造成相間短路。

②三臺及以上受電弓同時升弓運行，即在三弓運行的情況下，只要不相鄰受電弓間距大于分相兩中性區(qū)最外端的距離，也不會造成接觸網(wǎng)兩相短路。

③從電分相結(jié)構(gòu)來講，三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相不需要設(shè)單獨的中性段，只是相鄰兩錨段的疊加，線索關(guān)系簡單，施工方便，維護容易。

由以上分析可以看出，三斷口電分相相比雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相無電區(qū)長度未增加，由于又多了一處空氣絕緣間隙，對機車多弓運行限制條件大大減少，非常適于我國當前的客貨混運，多機重載和提速改造的需要。

3結(jié)語

雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相尤其是短分相方案比較適合應(yīng)用于高速鐵路或客運專線中，而三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相由于其結(jié)構(gòu)簡單，優(yōu)點明顯，尤其適應(yīng)于我國鐵路客、貨列車混跑的現(xiàn)狀，值得我國電氣化鐵路建設(shè)和改造過程中借鑒推廣。

參考文獻：

[1] 于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都:西南交通大學出版社，2002.

[2] TB 10009-2005，鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 彭龍虎.350 km/h高速鐵路雙斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相施工技術(shù)[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2011，(1).