接觸網關節式電分相在漢宜鐵路的應用與改進

勞凱軍，黃寶權，楊樹昌

0 引言

漢宜鐵路作為國內“四縱四橫”鐵路主干網絡中滬漢蓉快速客運通道的重要組成部分，其列車運行速度快、密度高，采用科學合理的接觸網電分相技術，對于列車的安全穩定運行至關重要。本文將通過對比各種電分相模式性能的優缺點，結合漢宜鐵路的實際情況，對漢宜鐵路接觸網關節式電分相應用及改進情況進行論述。

1 國內接觸網電分相的主要類型及其特點

相，其結構及特點如下：

（1）雙斷口十二跨（十三跨）長分相（圖1）：該電分相的優點是越區供電簡便，當機車停于無電區時，供電調度員通過遠動系統處理也方便快捷；缺點是無電區過長導致速度損失嚴重，從而增加了機車停于無電區故障的發生概率。另外該電分相僅適用于動車雙列重聯機車雙弓間距不超過215 m的情況，當雙弓間距超過215 m 時則有可能同時短接2 個斷口，導致相間短路的危險，因而限制了動車組的運行方式。

國內電氣化鐵路的發展具有起點低、跨度大、時間短的特點，因此造成接觸網電分相技術多樣化共存的現狀，目前國內電氣化鐵路主要采用接觸網電分相技術有器件式電分相和關節式電分相2 類。

器件式電分相結構簡單，中性區很短，適合重載、大坡道區段使用，在時速140 km 以下的一些線路中得到了應用，但其存在硬點大的缺點，不能滿足高速鐵路接觸網性能的相關要求。

關節式電分相由2 個絕緣錨段關節組成，它消除了器件式電分相存在硬點的缺陷，目前已成為國內高速電氣化鐵路的首選。國內應用的關節式電分相主要有3 種形式：雙斷口十二跨（十三跨）長分相、雙中性段三斷口八跨電分相、雙斷口六跨短分

圖1 雙斷口十二跨長分相示意圖

（2）雙中性段三斷口八跨電分相（圖2）：該電分相的優點是能夠解決客貨混跑電力機車受電弓多弓運行的條件限制，且當條件允許時，可通過兩側饋線不停電的情況下將機車救援出無電區。缺點是越區供電不靈活，不利于供電安全，另外列車停于無電區危險區段時，救援反而更加復雜。

（3）雙斷口六跨短分相（圖3）：該電分相的優點是動車組斷電滑行距離短，速度損失小，極少發生動車組停于無電區的故障。缺點是越區供電不靈活，動車組停于無電區時救援方式復雜。當動車組帶電通過電分相且時速大于200 km 時，受電弓可能會產生拉弧，導致相間短路。

圖2 雙中性段三斷口八跨電分相示意圖

圖3 雙斷口六跨短分相示意圖

2 關節式電分相在漢宜鐵路中的應用

2.1 在路基區段的應用與改進

根據TG/03-2009《鐵路客運專線技術管理辦法》（試行）（200～250 km/h 部分）第133 條之規定：接觸網電分相裝置應采用帶中性段的空氣間隙的錨段關節形式。中性段長度應小于200 m 或無電區長度大于220 m。即是指短分相模式（中性段長度小于受電弓間距）和長分相模式（受電弓間距大于無電區長度）。再結合前文對幾種電分相技術優劣性的分析，可以看出，雙斷口六跨短分相更適合漢宜鐵路的技術條件。且目前國內普遍采用的“地面磁鐵感應車上轉換”的機車自動過分相裝置，其投資較低，設備可靠性、安全性高，檢修維護簡單，短分相也是一種與之配合較好的電分相。二者結合起來在漢宜鐵路路基區段的應用情況如圖4所示。

圖4顯示，漢宜鐵路接觸網在電分相的兩側轉換柱均安裝了電動隔離開關，當通過遠動系統操作分區所開關進行越區供電失靈時，可通過操作電分相兩側隔離開關合閘實現越區供電，作為一種備用的越區供電方式，對于供電安全也有積極意義。另外，電分相兩側轉換柱均安裝電動隔離開關，對于列車停于無電區故障的救援也提供便利，以往發生列車停于無電區故障時，只有當列車受電弓靠近安裝隔離開關一側時，方可采用合上接觸網隔離開關的方式進行救援，分相兩側均安裝隔離開關后，不論列車停于無電區的任何位置，即可通過合上距列車受電弓最近一側的接觸網隔離開關，待受電弓通過中心柱后，再斷開該側接觸網隔離開關，合上另一側接觸網隔離開關，從而使列車通過無電區。

圖4 漢宜鐵路六跨關節式電分相示意圖

2.2 在漢宜鐵路橋梁區段的應用與改進

如前文所述，由于漢宜鐵路接觸網采用大張力設計，承力索和接觸線的張力分別為15 kN、 20 kN，且橋梁區段的接觸網支柱跨距較短（32 m），假如橋梁區段仍采用六跨關節式電分相，在錨段關節轉換柱處接觸線要抬高500 mm 會相當困難。另外漢宜鐵路接觸網橋梁區段采用了無拉線獨立下錨的下錨方式，即當下錨支經過轉換柱后，先將接觸線下錨然后將承力索延長一跨下錨，延長的承力索下錨支對于電分相內的絕緣結構也有一定影響。因此，漢宜鐵路在六跨關節式電分相的基礎上，拓展出一種十跨關節式電分相，既保留六跨電分相的優良性能，又能適用于漢宜鐵路橋梁區段的特點（圖5）。

對照圖4和圖5，可以看出，六跨關節式電分相實際上是由2 個四跨絕緣錨段關節組成，而十跨關節式電分相實際上是由2 個特殊的五跨絕緣錨段關節組成的，這樣就加長了非工作支抬高時的跨距，解決了非工作支接觸線抬高500 mm 較為困難的問題。同時，無電區的長度以及中性區段的長度仍與六跨關節式電分相相同，自動過分相裝置的設置也與六跨關節式電分相一致。

圖5 漢宜鐵路十跨關節式電分相示意圖

考慮到延長的承力索下錨支對于分相絕緣性能的影響，漢宜鐵路在圖5中的節點Ⅰ部位采用了一種特殊的設計，將延長的承力索下錨支卡絕緣安裝后連接不銹鋼絞線，經過承力索下錨支轉化滑輪裝置后下錨，這樣既能適應漢宜鐵路承力索獨立下錨的特點，也能滿足電分相內絕緣性能的要求。

3 結語

通過對器件式電分相以及幾種關節式電分相性能對比，結合漢宜鐵路接觸網路基區段和橋梁區段不同布置的特點，漢宜鐵路路基區段采用了六跨關節式電分相，橋梁區段采用了特殊的十跨關節式電分相，電分相無電區兩側均安裝隔離開關，同時結合地面磁感應式自動過分相裝置，形成了漢宜鐵路獨特的接觸網電分相模式。漢宜鐵路自2012年7月1日正式運營以后，電力牽引供電系統一直安全、穩定、可靠地運行，也證明了漢宜鐵路的電分相技術是安全、科學的。

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