电气化铁路锚段关节式电分相选型探讨

电气化铁路锚段关节式电分相选型探讨
摘要：文章主要对电气化铁路中常用的双断口锚段关节式电分相和三断口锚段关节式电分相的工作原理及优缺点进行了分析和比较，并简要阐述了电气化铁路提速改造中的一些设计思路。

关键词：电气化铁路；双断口关节式电分相；三断口关节式电分相目前我国电气化铁道采用的电分相结构形式主要有器件式电分相和锚段关节式电分相，两种结构形式都能够满足特定的接触网运营条件下的弓网关系。

器件式电分相结构在我国电气化铁路发展过程中具有重要的历史意义，目前大多数运营的100 km/h以下铁路中还在应用，但由于其自身重量产生的硬点导致异常磨耗、打碰弓进而引发弓网故障、绝缘部件老化后绝缘性能降低导致相间短路等缺点，已远远不能满足电气化铁路提速及发展的需要，随着电气化铁路的发展终会慢慢淡出历史的舞台。

锚段关节式电分相采用相间空气绝缘的工作原理，不仅提高了供电可靠性，而且弓网取流的质量和安全性也得到了很好的保证，完全能够满足各种速度下电气化铁路发展的需要。

就其线索关系来讲，主要有双断口锚段关节式电分相和三断口锚段关节式电分相。

1双断口锚段关节式电分相
目前我国电气化铁路中采用的双断口锚段关节式电分相主要有6跨、7跨、9跨和11跨等，不管是哪种形式，其结构都是利用2个绝缘锚段关节重合1跨或2跨，再增加1个分相锚段组成，即：分相锚段与既有接触网的2个下锚支组成2个绝缘锚段关节并重合2个锚段关节的1跨或2 跨，在分相无电区工作范围内利用分相锚段作工作支，而分相锚段与既有锚段间采用相间空气绝缘的装配形式，从而达到分相的目的，因而这种分相形式也称作双断口锚段关节式电分相。

由于双断口锚段关节式电分相有两个空气绝缘间隙，则完全能够满足单弓运行的电力机车或电动车组不降弓高速通过电分相的要求。

当电力机车或电动车组双弓运行时，只要设置和机车双弓间距相匹配的中性段长度，也能满足电动车组双弓运行不降弓通过电分相的要求，我国近年来新建的几条高速铁路就采用双断口锚段关节式电分相，运营效果良好。

已开通运营的武广高铁、石武客专、宁杭高铁以及在建的大西客专均采用六跨式双断口锚段关节式电分相，也称短分相方案，其立面图和平面图如图1所示。

如图1所示，该锚段关节式电分相就相当于两个四跨绝缘锚段关节重叠两跨
再加一个中性锚段组成的，它的等效无电区约为35 m，远小于电动车组双弓间距，且电动车组双弓间母线没有电气连接，所以不会产生相间短路的问题，完全能够满足电动车组双弓运行不降弓通过电分相的要求。

短分相方案中性段短，不仅减少了列车通过电分相时速度的衰减，而且电分相两侧的供电线走行路径相应缩短，大大减少了供电线施工的投资成本。

然而，理论和实践均表明，双断口锚段关节式电分相在客货混运、高低速列出混跑的线路中使用并不理想，它的某些技术参数并不能满足动车组或重联机车多弓运行通过电分相的要求，可能会现双弓短接双断口而造成相间短路（即两受电弓同时处于图1中C柱和E柱的位置）的情况，这样，在受电弓间距不满足限制条件时，就必须降弓单弓通过电分相，而在机车高速运行过程中频繁的升降受电弓对接触网的安全运行非常不利，应尽量避免。

针对这种情况，发达国家的高速电气化铁路以增加中性区长度（实际上是增加多弓运行的最小距离）来解决这个问题，当允许多弓运行的最小距离大于整列电动车组两受电弓的距离（一般在200 m左右）时，就可以满足电动车组多弓不降弓通过电分相的运行要求，我国的郑西客运专线采用的16跨长电分相如图2所示，就是通过增加中性区的长度来满足电动车组多弓不降弓通过电分相的运行要求的。

可以看出，长分相方案对列车过分相时的速度衰减比较严重，且投资成本较大，一般不推荐采用。

2三断口锚段关节式电分相
三断口锚段关节式电分相平面简图如图3所示。

如图3所示，该种形式电分相有两个中性段和三个绝缘锚段关节组成，有如下优点：
①如果电力机车或电动车组双弓运行，不论在何种情况下都不会造成相间短路。

②三台及以上受电弓同时升弓运行，即在三弓运行的情况下，只要不相邻受电弓间距大于分相两中性区最外端的距离，也不会造成接触网两相短路。

③从电分相结构来讲，三断口锚段关节式电分相不需要设单独的中性段，只是相邻两锚段的叠加，线索关系简单，施工方便，维护容易。

由以上分析可以看出，三断口电分相相比双断口锚段关节式电分相无电区长度未增加，由于又多了一处空气绝缘间隙，对机车多弓运行限制条件大大减少，非常适于我国当前的客货混运，多机重载和提速改造的需要。

3结语
双断口锚段关节式电分相尤其是短分相方案比较适合应用于高速铁路或客运专线中，而三断口锚段关节式电分相由于其结构简单，优点明显，尤其适应于我国铁路客、货列车混跑的现状，值得我国电气化铁路建设和改造过程中借鉴推广。

参考文献：
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[2] TB 10009-2005,铁路电力牵引供电设计规范[S].
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