动车组特殊编组方式下的接触网电分相设计

唐 伟

0 前言

国内动车组编组方式为8辆编组，双列重联时为16辆编组，每8辆动车组升1个受电弓。委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路动车组编组方式为 4辆编组，双列重联时为8辆编组，三列重联时为 12辆编组，每4辆动车组升1个受电弓。动车组的编组方式和升弓方式决定了接触网电分相的设计方式。在对比几种电分相方式后，对其无电区、中性段长度进行了分析，最终确定了采用长分相方式，即保证电分相无电区长度大于最远受电弓之间的距离。

1 动车组编组方式及升弓方式的对比

委内瑞拉迪那科（TINACO）—阿纳科（ANACO）铁路位于委内瑞拉北部平原地区，线路全长465 km，双线电气化铁路，为中国中铁EPC项目，EPC总价值75亿美元。

该铁路设计的客货车时速分别为220，120 km，采用中国生产的动车组，在CRH2的基础上有一些技术改进，以适应委内瑞拉铁路的需要。

1.1 编组方式的对比

根据业主要求，委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路采用了单列形式、双列重联形式和三列重联形式的3种编组类型，每4辆动车为一编组单元。编组数量及编组方式的对比见表1。

表1 迪那科—阿纳科铁路与中国铁路动车组的重联方式对比表

1.2 升弓数量及升弓距离对比

（1）委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路动车组的升弓数量及距离。委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路动车组采用宽为1 950 mm的受电弓，与UIC-608 4a的宽1 950 mm的标准类型受电弓吻合。

动车组在M1、M2车各安装1个相同的受电弓，2个弓相距约25 m。正常工作时，采用单弓受流，升远离主控端的受电弓；另1个受电弓备用，处于折叠状态。单列编组时采用4列编组方式，受电弓升弓位置见图1。

双列重联时，每列车升远离主控端的受电弓，2个工作受电弓之间的距离约为100 m，受电弓之间的高压母线不连通。

三列重联时，每列车升远离主控端的受电弓，最远2个工作受电弓之间的距离约为200 m，受电弓升弓位置见图2，受电弓之间的高压母线不连通。

图1 正常单列编组时受电弓位置示意图

图2 正常三列重联时受电弓位置示意图

当工作受电弓故障需要升另 1个备用受电弓时，其可能采用的升弓组合方式及弓间距见表2。

表2 各种可能的升弓组合方式及距离表

从表2可知，各种编组方式下，2个工作受电弓之间的最小距离为75 m，最大距离为225 m。

（2）中国动车组的升弓方式及距离。根据《时速200和300公里动车组主要技术条件》（铁运函[2006]462号）的规定，双列动车组重联时，存在前弓-前弓，前弓-后弓，后弓-后弓3种升弓方式，后弓-前弓方式不作为运行升弓模式。3种升弓方式下，2个工作受电弓之间的最小距离为200 m，最大距离为366 m。

2 接触网电分相的分析与设计

接触网电分相设计取决于列车编组方式、升弓方式、受电弓之间的相互距离及高压母线是否连接。列车编组采用多弓运行时，当受电弓之间无高压母线连接时，应保证电分相中性段长度小于最近2个工作受电弓距离或无电区长度大于最远2个工作受电弓距离；当受电弓之间有高压母线连接时，应保证电分相无电区长度大于最远 2个工作受电弓距离。国内常用的电分相形式如表3所示。

2.1 三断口锚段关节式电分相

根据《接触网电分相设计方案研讨会纪要》（鉴电[2007]223号）：“三断口锚段关节式电分相比双断口增加了一个绝缘断口，可以避免双断口电分相可能出现的双弓短接双断口造成相间短路的缺陷。在列车上双弓未设高压母线连通时，三断口电分相与列车双弓的间距没有关系，可以适应任何编组的列车通行。”该结论是基于国内列车运行时最多只有2个受电弓而言。迪那科—阿纳科铁路动车组三列重联运行时有3个工作受电弓，3个受电弓是否会短接三个断口，造成相间短路，需单独分析。

三断口电分相从实施方案来看，其绝缘关节可采用3跨、4跨或5跨形式，2个中性段可以单独成锚段，也可以不单独成锚段。由于3跨绝缘关节调整困难、容易产生硬点，一般不推荐采用3跨方式。常用的三断口电分相有8跨三断口、10跨三断口、11跨三断口、13跨三断口等4种类型。

表3 中国铁路的接触网电分相形式情况表

以国内应用较多的8跨三断口电分相为例，电分相的3个断口的相互距离约为100 m，国内动车组重联时双弓不可能同时短接3个断口，所以对高压母线不连通情况具有很好的适用性。

图3 8跨三断口电分相平面示意图

委内瑞拉动车组三列重联时，从表 2可以看出，3个受电弓之间的间距为75～125 m，3个受电弓刚好短接3个断口，因此8跨三断口分相不适用于委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路。

10跨、11跨、13跨三断口电分相无电区长度分别为4跨、3跨、5跨跨距。根据电分相处线路曲线半径不同，跨距范围为45～55 m。即使是13跨三断口电分相，其无电区长度为 5×45 m =225 m时，再考虑支柱位置的施工误差，3个受电弓也可能会将3个断口短接，因此三断口电分相不适用于委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路。

2.2 两断口锚段关节式电分相

由于迪那科—阿纳科铁路动车组受电弓之间无高压母线连通，所以电分相中性段长度小于最近2个工作受电弓距离或无电区长度大于最远2个工作受电弓距离，二者条件满足其一即可。

（1）中性段长度小于最近2个受电弓距离，即要求中性段长度小于75 m。中性段跨距需控制在75 m之内，从平面布置角度分析可知该方式无法实现。客运专线通常采用的6跨两断口电分相，由于其中性段由4个转换跨距组成，其长度远远大于75 m，因此6跨电分相不能应用于委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路。

（2）无电区长度大于最远2个受电弓距离，即要求无电区长度大于225 m。结合表3所述的各种电分相形式，考虑到委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路的各种升弓组合，设计了一种适用于委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路的电分相，采用图 4所示的11跨电分相方案，该方案的无电区长度为2根转换柱绝缘子外侧的距离，从图4可以看出，电分相的无电区长度大于225 m，同时为了尽量缩小列车无电惰行距离，将无电区跨距设定为45 m，减少了列车的速度损失。不论受电弓之间的高压母线是否连通，该方案均可满足迪那科—阿纳科铁路动车组各种编组方式及升弓组合方式。

图4 由2个4跨绝缘关节及3个中间跨距组成的11跨电分相方案示意图

3 结束语

国外铁路项目的动车组、机车车辆的配置方案一般与国内方案不同，造成了动车组编组方式及受电弓升弓方式、升弓数量、升弓距离与国内铁路有很大不同，在设计接触网电分相时需要引起注意。本文通过对国内、委内瑞拉的动车组编组方式及受电弓升弓方式的对比，分析了接触网电分相的设计原理，在对照国内几种常用电分相形式的基础上，设计了委内瑞拉迪那科—阿纳科铁路的接触网电分相，很好地满足了动车组在各种编组方式下的开行要求。同时，本文对国外铁路接触网电分相的设计起到了一定的参考、借鉴作用。

[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2003.

[2]鉴电[2007]223号.接触网电分相设计方案研讨会纪要.2007.

[3]中铁电气化局.三断口式接触网电分相装置原理及其在客运专线铁路中的应用[C].接触网电分相设计方案研讨会，天津，2007.

[4]中国中铁股份公司委内瑞拉机车车辆采购工作组.关于动车组接触网、注水口等相关接口问题的确认.2010，10.

[5]铁运函[2006]462号.时速200和300公里动车组主要技术条件.2006.