接触网关节式电分相在汉宜铁路的应用与改进

劳凯军，黄宝权，杨树昌

0 引言

汉宜铁路作为国内“四纵四横”铁路主干网络中沪汉蓉快速客运通道的重要组成部分，其列车运行速度快、密度高，采用科学合理的接触网电分相技术，对于列车的安全稳定运行至关重要。本文将通过对比各种电分相模式性能的优缺点，结合汉宜铁路的实际情况，对汉宜铁路接触网关节式电分相应用及改进情况进行论述。

1 国内接触网电分相的主要类型及其特点

相，其结构及特点如下：

（1）双断口十二跨（十三跨）长分相（图1）：该电分相的优点是越区供电简便，当机车停于无电区时，供电调度员通过远动系统处理也方便快捷；缺点是无电区过长导致速度损失严重，从而增加了机车停于无电区故障的发生概率。另外该电分相仅适用于动车双列重联机车双弓间距不超过215 m的情况，当双弓间距超过215 m 时则有可能同时短接2 个断口，导致相间短路的危险，因而限制了动车组的运行方式。

国内电气化铁路的发展具有起点低、跨度大、时间短的特点，因此造成接触网电分相技术多样化共存的现状，目前国内电气化铁路主要采用接触网电分相技术有器件式电分相和关节式电分相2 类。

器件式电分相结构简单，中性区很短，适合重载、大坡道区段使用，在时速140 km 以下的一些线路中得到了应用，但其存在硬点大的缺点，不能满足高速铁路接触网性能的相关要求。

关节式电分相由2 个绝缘锚段关节组成，它消除了器件式电分相存在硬点的缺陷，目前已成为国内高速电气化铁路的首选。国内应用的关节式电分相主要有3 种形式：双断口十二跨（十三跨）长分相、双中性段三断口八跨电分相、双断口六跨短分

图1 双断口十二跨长分相示意图

（2）双中性段三断口八跨电分相（图2）：该电分相的优点是能够解决客货混跑电力机车受电弓多弓运行的条件限制，且当条件允许时，可通过两侧馈线不停电的情况下将机车救援出无电区。缺点是越区供电不灵活，不利于供电安全，另外列车停于无电区危险区段时，救援反而更加复杂。

（3）双断口六跨短分相（图3）：该电分相的优点是动车组断电滑行距离短，速度损失小，极少发生动车组停于无电区的故障。缺点是越区供电不灵活，动车组停于无电区时救援方式复杂。当动车组带电通过电分相且时速大于200 km 时，受电弓可能会产生拉弧，导致相间短路。

图2 双中性段三断口八跨电分相示意图

图3 双断口六跨短分相示意图

2 关节式电分相在汉宜铁路中的应用

2.1 在路基区段的应用与改进

根据TG/03-2009《铁路客运专线技术管理办法》（试行）（200～250 km/h 部分）第133 条之规定：接触网电分相装置应采用带中性段的空气间隙的锚段关节形式。中性段长度应小于200 m 或无电区长度大于220 m。即是指短分相模式（中性段长度小于受电弓间距）和长分相模式（受电弓间距大于无电区长度）。再结合前文对几种电分相技术优劣性的分析，可以看出，双断口六跨短分相更适合汉宜铁路的技术条件。且目前国内普遍采用的“地面磁铁感应车上转换”的机车自动过分相装置，其投资较低，设备可靠性、安全性高，检修维护简单，短分相也是一种与之配合较好的电分相。二者结合起来在汉宜铁路路基区段的应用情况如图4所示。

图4显示，汉宜铁路接触网在电分相的两侧转换柱均安装了电动隔离开关，当通过远动系统操作分区所开关进行越区供电失灵时，可通过操作电分相两侧隔离开关合闸实现越区供电，作为一种备用的越区供电方式，对于供电安全也有积极意义。另外，电分相两侧转换柱均安装电动隔离开关，对于列车停于无电区故障的救援也提供便利，以往发生列车停于无电区故障时，只有当列车受电弓靠近安装隔离开关一侧时，方可采用合上接触网隔离开关的方式进行救援，分相两侧均安装隔离开关后，不论列车停于无电区的任何位置，即可通过合上距列车受电弓最近一侧的接触网隔离开关，待受电弓通过中心柱后，再断开该侧接触网隔离开关，合上另一侧接触网隔离开关，从而使列车通过无电区。

图4 汉宜铁路六跨关节式电分相示意图

2.2 在汉宜铁路桥梁区段的应用与改进

如前文所述，由于汉宜铁路接触网采用大张力设计，承力索和接触线的张力分别为15 kN、 20 kN，且桥梁区段的接触网支柱跨距较短（32 m），假如桥梁区段仍采用六跨关节式电分相，在锚段关节转换柱处接触线要抬高500 mm 会相当困难。另外汉宜铁路接触网桥梁区段采用了无拉线独立下锚的下锚方式，即当下锚支经过转换柱后，先将接触线下锚然后将承力索延长一跨下锚，延长的承力索下锚支对于电分相内的绝缘结构也有一定影响。因此，汉宜铁路在六跨关节式电分相的基础上，拓展出一种十跨关节式电分相，既保留六跨电分相的优良性能，又能适用于汉宜铁路桥梁区段的特点（图5）。

对照图4和图5，可以看出，六跨关节式电分相实际上是由2 个四跨绝缘锚段关节组成，而十跨关节式电分相实际上是由2 个特殊的五跨绝缘锚段关节组成的，这样就加长了非工作支抬高时的跨距，解决了非工作支接触线抬高500 mm 较为困难的问题。同时，无电区的长度以及中性区段的长度仍与六跨关节式电分相相同，自动过分相装置的设置也与六跨关节式电分相一致。

图5 汉宜铁路十跨关节式电分相示意图

考虑到延长的承力索下锚支对于分相绝缘性能的影响，汉宜铁路在图5中的节点Ⅰ部位采用了一种特殊的设计，将延长的承力索下锚支卡绝缘安装后连接不锈钢绞线，经过承力索下锚支转化滑轮装置后下锚，这样既能适应汉宜铁路承力索独立下锚的特点，也能满足电分相内绝缘性能的要求。

3 结语

通过对器件式电分相以及几种关节式电分相性能对比，结合汉宜铁路接触网路基区段和桥梁区段不同布置的特点，汉宜铁路路基区段采用了六跨关节式电分相，桥梁区段采用了特殊的十跨关节式电分相，电分相无电区两侧均安装隔离开关，同时结合地面磁感应式自动过分相装置，形成了汉宜铁路独特的接触网电分相模式。汉宜铁路自2012年7月1日正式运营以后，电力牵引供电系统一直安全、稳定、可靠地运行，也证明了汉宜铁路的电分相技术是安全、科学的。

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