电分相自行换控装置的2种实施方式

林久毅

0 引言

目前，国内外自动过分相现有技术，以瑞士AF 公司“自动真空开关分相装置”为代表的网上式，鹰厦线和京郑线实践证明，不具有实用性；以德国“车控自动相分段装置”和广铁集团公司“车载自动相分段装置”为代表的车上式，以及日本“电分相自动转换装置”和西安科研所“相分段自动转换装置”为代表的地上式，均为多个部门设备集成的总体结构形式，不利于系统性维护、规范化运营管理，安全可靠性难以得到保障，必须在专用机车牵引或车上配合的情况下，方能完成自动过分相，适用范围受到限制，尤其是“车载自动相分段装置”，虽然必须专用机车牵引，存在供电死区，与车速、磁场强度相关的车地间感应采信方式可靠性差，但该装置仍在国内得以广泛应用，实践证明，京沪高铁当车速低于下限值时，需要司机手动操作过分相，不利于安全行车。

1 电分相自行换控装置实施方式

1.1 第一种实施方式

如图1所示，该装置由柱上压互采信器9 和 10、网上相分段与线路侧的换控厢间经高压电缆13—15 和信号电缆连接组成。

平时中性接触网7、采信接触网5 和6 处于无电状态；采信接触网5 和6 不为自耦变压器中线，也不为保护线，更不为接地体，而是一种通过受电弓的搭接，采集控制信号用的高压信号接触网；中性接触网7 与A 相接触网1 和B 相接触网2 空气绝缘间隙均为600 mm，大于供电线带电体空气绝缘间隙正常值500 mm，采信接触网5 和6 与A 相接触网1、B 相接触网2、中性接触网7 空气绝缘间隙均为300 mm，与非绝缘锚段关节类同，在对向风速为13 m/s 时，接触悬挂间不会发生接触现象，不存在误采控制信号的可能性，符合“铁路电力牵引供电设计规范”表5.3.2 空气绝缘间隙值之规定。

受电弓包络段L3和L4的长度，应大于该区段列车取流首末弓间的最大距离；换限过程段L5和L6的长度，应大于该区段最高车速完成断载、换供、限流过程时间受电弓滑动距离。

由于采用图1结构，正向行车当首弓接触到采信接触网5 时，压互采信器9 的控制信号输入控制系统20 并记忆，其一促使常开开关16 合闸完成延供过程，其二定向锁定压互采信器10 所采集到的为正向行车换供、复归控制信号；当首弓接触到采信接触网6 时，压互采信器10 的控制信号输入控制系统20，程控常闭开关18 分闸，将限流器19串入牵引供电回流后，常开开关16 分闸完成断载过程，随之常开开关17 合闸完成换供过程，即限流过程的开始，合闸涌流得以限值延时衰减后，常闭开关18 自动合闸完成限流过程，装置处于待复归状态；当末弓滑离采信接触网6 经延时压互采信器10 的控制信号消失，其一促使常开开关17 分闸，其二压互采信器9 记忆的控制信号消失，遥信系统被监视端21 启动，将装置的运行状态信息传送到值班室内监视端，装置恢复到原始状态。

图1 电分相自行换控装置结构原理示意图

1.2 第二种实施方式

如图2所示，该装置由柱上压互采信器9 和10、流互采信器11 和12、网上相分段与线路侧的换控厢间经高压电缆13—15 和信号电缆连接组成。

图2 电分相自行换控装置结构原理示意图

采信段L1和L2的长度，应大于该区段列车相邻取流两弓间的最大距离。

由于采用图2结构，正向行车当首弓接触到采信接触网5 时，压互采信器9 的延供信号输入控制系统20 并记忆，其一促使常开开关16 合闸完成延供过程，其二定向锁定流互采信器11 和12 及压互采信器10 所采集到的分别为正向行车换供信号及复归信号；当首弓接触到中性接触网8 牵引电流分别流经流互采信器11 和12，生成的两电流信号合成为换供信号输入控制系统20 并记忆，程控常闭开关18 分闸，将限流器19 串入牵引供电回路后，常开开关16 分闸完成断载过程，随之常开开关17合闸完成换供过程，即限流过程的开始，合闸涌流得以限值延时衰减后，常闭开关18 自动合闸完成限流过程；当首弓接触到采信接触网6 时，压互采信器10 的复归信号输入控制系统20，装置处于待复归状态；当末弓滑离采信接触网6 经延时复归信号消失，其一促使常开开关17 分闸，其二记忆的延供信号和换供信号消失，促使遥信系统被监视端21 启动，将装置的运行状态信息传送到值班室内监视端，装置恢复到原始状态。

需要说明，所述的流互采信器11 和12 电流采信单元，可改用电压采信单元。

1.3 双向型实施方式转化为单向型实施方式

上述2 种双向型实施方式，可将采信接触网5和压互采信器9 取消，常开开关16 改用常闭开关，图2中受电弓包络段L4改为换限过程段L5，这样双向型实施方式即可转换为正向行车单向型实施方式。

2 电分相自行换控装置的三性分析

电分相自行换控装置权属接触网一个部门，利于系统性维护、规范化运营管理，安全可靠性得以有效保障；利用受电弓搭接的弓位采信方式，信位准确，信号真实可靠；网上相分段形成的各过程段及其长度，在与切换开关、限流器的相互配合下，确保安全可靠地完成各项功能；切换开关可设置2套，一主一备交替运行，实现可在线维护，安全可靠性高，使用寿命长，运营效费比低。

依据该装置的结构形式和工作原理，过分相在与司机及行车无关的情况下，接触网彻底自行解决了过分相问题，适用于任何的区段、速度段、电力机车和受电弓取流方式，具有广泛的实用性。

2 种实施方式所采用的弓搭压互流互采信技术、切换开关与中性接触网换供技术和电阻限流技术等，均为实践已验证的成熟技术，不需再进行摸索研究和试验，构成装置的主要设备，如压互、流互采信器、切换开关、限流器和遥信系统等，均为市场可提供的产品，实施开发无风险，具有切实的可行性。

3 经济、社会效益分析

以京沪高铁为例，复线1 318 km，电分相54处，约每50 km 设2 处，2013年电铁运营里程4.8万公里，2014年将有12 条高铁线路建成运营，高铁线路的逐年递增，加上既有线改造及国际市场的需求，市场前景和经济效益十分乐观。

电分相自行换控装置接触网完全自行解决了由于自身分段分相供电方式引发的过分相问题，不但克服了现有技术的所有缺点，而且取得了过分相与司机及行车无关的效果，并适用于任何行车方式，将对我国及世界各国电气化铁道事业发展起到积极地推动作用，社会效益深远。

4 结论

发明专利“电分相自行换控装置”的2 种实施方式，具有切实的可行性和广泛的实用性，实施开发无风险；将其转化为生产力，接触网彻底自行解决了过分相问题；具有运行安全可靠性高、使用寿命长和运营效费比低的特点；适用于任何的区段、速度段、电力机车和受电弓取流方式；取得了过分相与司机及行车无关的效果；市场前景和经济效益十分乐观，社会效益极为深远。

[1]车载自动过分相系统的研究报告.广铁集团公司，2001.3.10.

[2]林久毅.自动真空开关分相装置及改进建议[J].电气化铁道，2006，（6）.

[3]发明专利公报29 卷52 号.国家知识产权局专利局，申请号201210186599.3，公报时间2013.12.25.