電分相設(shè)置原則及自動過分相關(guān)鍵技術(shù)研究

1、<p>　　電分相設(shè)置原則及自動過分相關(guān)鍵技術(shù)研究</p><p>　　摘要：隨著我國鐵路的快速發(fā)展，接觸網(wǎng)技術(shù)也在不斷更新。不同的電分相形式廣泛應(yīng)用于不同的新建鐵路。由于我國目前沒有統(tǒng)一高速鐵路的接觸網(wǎng)電分相的設(shè)計形式，有必要進行相關(guān)的理論研究與試驗分析，本文主要從電分相設(shè)計和自動過分相系統(tǒng)的基本要求和其關(guān)鍵技術(shù)展開研究。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高速鐵路接觸網(wǎng) 電分相

2、</p><p>　　Abstract: With the rapid development of China's railway, contact network technology has been updated. Different phase splitting pattern has been widely used in many newly-built railway. As Chin

3、a is not a unified design form OCS electric phase of high-speed railway, it is necessary to study and test the related theoretical analysis, this paper mainly from the basic requirements of electric phase design and auto

4、matic neutral-section passing system and its key technology research.Keywords: high-spe</p><p>　　中圖分類號：U238文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013） </p><p><b>　　概述 </b></p><p>　　在單相

5、交流電氣化鐵路系統(tǒng)中，電力機車是由單相電源供電的，為了平衡電力系統(tǒng)各相負荷，減少負序影響，各牽引變電所的電源要進行相序輪換接入電力系統(tǒng)，因此，要在兩牽引變電所之間的接觸網(wǎng)上設(shè)置電分相裝置。電分相一般設(shè)置在牽引變電所出口及供電臂末端，由接觸網(wǎng)部分、車載裝置、地面信號裝置等組成。電分相形式有器件式和關(guān)節(jié)式（又稱為空氣間隙式），后者又有兩斷口與三斷口兩種方式。 </p><p>　　普速鐵路一般采用器件式電分相，機車過

6、分相是通過司機手動切換來實現(xiàn)受電弓的升降和機車主斷路器的關(guān)合等操作，司乘人員的勞動強度較大；中高速鐵路為了減少接觸網(wǎng)上質(zhì)量集中而形成的硬點，改善弓網(wǎng)受流特性，一般采用錨段關(guān)節(jié)式電分相，機車采用自動過電分相方式，在減少司乘人員勞動強度的同時，也避免了由于行車速度快造成的司乘人員不及時操作導(dǎo)致的短路事故的發(fā)生。 </p><p>　　無論是純客運專線還是近期客貨共線、遠期客運專線工程，其客運速度均在160km/h及以

7、上，傳統(tǒng)的器件式分相已經(jīng)無法滿足接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)受流質(zhì)量要求和運營安全需要，應(yīng)采用錨段關(guān)節(jié)電分相形式。 </p><p>　　接觸網(wǎng)電分相的設(shè)置與行車、信號、變電、線路、站場、橋梁、隧道等專業(yè)有著密切的關(guān)系。設(shè)置電分相及選擇自動過分相技術(shù)時，應(yīng)綜合考慮機車牽引質(zhì)量、編組方式、受電弓間距、線路狀況及坡度、變電及分區(qū)所亭分布、信號機位置等多種因素的影響。 </p><p><b>

8、　　1.基本要求 </b></p><p><b>　　1.1電分相設(shè)計 </b></p><p>　　為了避免接觸網(wǎng)上出現(xiàn)相對硬點，客運專線接觸網(wǎng)電分相裝置必須采用帶中性段、空氣間隙絕緣的錨段關(guān)節(jié)形式。目前，我國電氣化鐵路錨段關(guān)節(jié)式電分相裝置一般由兩個連續(xù)的絕緣錨段關(guān)節(jié)構(gòu)成，電分相僅有一個中性段、兩個斷口。為了規(guī)范錨段關(guān)節(jié)式電分相裝置的設(shè)計，鐵道部建設(shè)司

9、曾發(fā)文（建技[2004]42號）對兩斷口式接觸網(wǎng)電分相裝置與設(shè)置原則做了明確的規(guī)定： </p><p>　　錨段關(guān)節(jié)式電分相設(shè)計應(yīng)滿足多機多弓運輸組織的需要，當(dāng)列車編組采用多弓運行時，若多弓有高壓母線聯(lián)接，則任意兩受電弓間的距離（L）必須小于電分相無電區(qū)的長度D1（如圖1）；若多弓無高壓母線聯(lián)接，任意兩受電弓間的距離（L）應(yīng)小于無電區(qū)的長度D1（如圖1）或大于中性段的長度D2（如圖2）。 </p>

10、<p>　　D1---無電區(qū)長度，指靠近中性段中心的兩絕緣轉(zhuǎn)換柱絕緣子外側(cè)間的距離 </p><p>　　D2---中性段長度，指遠離中性段中心的兩絕緣轉(zhuǎn)換柱絕緣子內(nèi)側(cè)間的距離 </p><p>　　圖1雙弓間的距離（L）小于無電區(qū)的長度（D1） </p><p>　　圖2雙弓間的距離（L）大于中性段的長度(D2) </p><p>

11、;　　當(dāng)雙弓間沒有高壓母線連通時，三斷口電分相形式對于弓間距沒有限制，多弓情況下，電分相的設(shè)置要保證在任何機車編組情況下受電弓均不能將兩側(cè)的異相電導(dǎo)通造成短路。 </p><p>　　另外考慮到過分相時對機車速度的影響以及與信號專業(yè)的配合，電分相應(yīng)設(shè)置在進站信號機300m（高速鐵路為500m）以外或經(jīng)行車檢算確認，應(yīng)避免設(shè)在變坡點、大電流和加速區(qū)段，宜設(shè)置在6‰及以下坡度的地段。 </p><

12、p>　　1.2自動過分相系統(tǒng) </p><p><b>　　1.2.1安全性 </b></p><p>　　確保不會危及旅客及公眾（包括工作人員在內(nèi)）的人身安全 ；確保在故障情況下，仍能保證運行安全，不應(yīng)引起安全災(zāi)難，不應(yīng)帶電闖分相，燒毀接觸網(wǎng)、受電弓、造成異相短路等；不至于引起接口系統(tǒng)的故障。 </p><p><b>　　1

13、.2.2可靠性 </b></p><p>　　采用冗余措施及國際先進技術(shù)的產(chǎn)品和成熟的技術(shù)，確保自動過分相過程的高可靠性。 </p><p><b>　　1.2.3可用性 </b></p><p>　　確保外界故障或內(nèi)部人員疏忽引起的故障不至于自動過分相系統(tǒng)失效；與遠動系統(tǒng)相連，具備故障診斷功能；通過合理設(shè)置過分相開關(guān)和信號裝置，保

14、證局部故障不影響臨線供電或縮小故障范圍。 </p><p>　　1.2.4可維護性 </p><p>　　系統(tǒng)的所有單元都應(yīng)是可以在維修時間內(nèi)可維護的；日常維護和矯正性維修盡可能減少對運輸造成影響。 </p><p><b>　　2 關(guān)鍵技術(shù) </b></p><p>　　接觸網(wǎng)電分相設(shè)置的關(guān)鍵技術(shù)包括接觸網(wǎng)平、立面設(shè)計

15、及安裝設(shè)計，自動過分相系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包含裝備制造技術(shù)和接口技術(shù)等。 </p><p><b>　　2.1電分相設(shè)計 </b></p><p>　　2.1.1平、立面設(shè)計 </p><p>　　平面設(shè)計是確定接觸網(wǎng)懸掛點順線路方向的位置和拉出值，即確定接觸線的平面走向；立面設(shè)計是確定接觸線的空間高度，即抬升量。平、立面設(shè)計是接觸網(wǎng)電分相設(shè)計的基礎(chǔ)

16、。 </p><p>　　接觸網(wǎng)電分相一般由絕緣錨段關(guān)節(jié)組成，因此接觸網(wǎng)電分相平立面設(shè)計的關(guān)鍵是絕緣錨段關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換柱、中心柱、下錨柱位置處拉出值及抬高量。 </p><p>　　繪制受電弓參數(shù)圖，包括受電弓尺寸、受流區(qū)、動態(tài)包絡(luò)線、安全校驗線、無線夾區(qū)域等。 </p><p>　　繪制接觸導(dǎo)線受風(fēng)偏移實際位置。 </p><p>　　考慮風(fēng)偏、

17、1.5或2倍的安全校驗等因素，綜合確定跨距、拉出值、抬高量和下錨方向等各技術(shù)參數(shù)。 </p><p>　　2.1.2安裝設(shè)計 </p><p>　　安裝設(shè)計即確定接觸線的空間位置后，合理選擇腕臂和定位裝置等零部件的規(guī)格尺寸，支持固定承力索和接觸線，并滿足如下要求： </p><p>　　接觸網(wǎng)任何設(shè)備安裝均不得侵入受電弓動態(tài)包絡(luò)線。 </p><

18、p>　　懸掛點處安裝設(shè)計應(yīng)按不小于1.5倍的動態(tài)最大抬升量進行安全校驗，沒有限位裝置工作時，應(yīng)按不小于2倍的動態(tài)最大抬升量進行安全校驗。 </p><p>　　2.2自動過分相系統(tǒng) </p><p>　　2.2.1裝備制造技術(shù) </p><p>　　車載自動過分相裝置依靠車載系統(tǒng)和地面信號系統(tǒng)的配合實現(xiàn)過分相時的機車主斷路器分合閘過程；地面自動切換式、柱上自動

19、切換式自動過分相裝置依靠安裝在地面上的控制系統(tǒng)、開關(guān)設(shè)備與信號系統(tǒng)配合實現(xiàn)機車通過分相時的地面開關(guān)的開合閘。因此，要實現(xiàn)安全、可靠、高效的自動過分相系統(tǒng)，關(guān)鍵是要具備成熟、可靠的控制系統(tǒng)、開關(guān)斷路器裝置、信號設(shè)備及系統(tǒng)集成技術(shù)。 </p><p>　　2.2.2 接口技術(shù) </p><p>　　與牽引變電所、分區(qū)所的接口 </p><p>　　當(dāng)自動過分相控制系統(tǒng)設(shè)

20、置在牽引變電所、分區(qū)所時，故障時需切除供電臂電源，與變電所、分區(qū)所產(chǎn)生聯(lián)系。控制系統(tǒng)利用所內(nèi)電氣回路，采用鋪設(shè)電纜就近切除供電開關(guān)；當(dāng)控制系統(tǒng)單獨安裝在分相區(qū)時，通過光纖通道與變電、分區(qū)所通訊，實現(xiàn)遠程操控。 </p><p><b>　　與保護的接口 </b></p><p>　　機車自動過分相過程中伴隨著過電壓和涌流的產(chǎn)生，相應(yīng)保護原理及參數(shù)須做研究和調(diào)整。 &l

21、t;/p><p><b>　　與信號系統(tǒng)的接口 </b></p><p>　　信號傳感器及RBC位置點的設(shè)置須充分考慮系統(tǒng)安全裕度；信號的可靠性傳輸；信號的故障處理。 </p><p><b>　　與接觸網(wǎng)的接口 </b></p><p>　　根據(jù)機車自動過分相方式進行中性段和無電區(qū)的設(shè)置和改造；斷合標

22、位置點的設(shè)置。 </p><p><b>　　與機車的接口 </b></p><p>　　機車參數(shù)與過分相控制的匹配、機車編組情況、機車工作受電弓間距、受電弓間有無高壓母線連接，沖擊電壓對機車絕緣的要求。 </p><p><b>　　3.結(jié)論 </b></p><p>　　3.1錨段關(guān)節(jié)電分相形式

23、研究結(jié)論 </p><p>　　對于200km/h以下線路，接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)電分相形式按中性段長度小于雙弓的最小間距設(shè)計，建議一般路基段采用兩個4跨絕緣關(guān)節(jié)重疊1跨或2跨構(gòu)成的7跨或6跨電分相，或者采用4跨絕緣錨段關(guān)節(jié)構(gòu)成的三斷口電分相；應(yīng)盡可能避免在橋上設(shè)置電分相，無法避免時宜采用5跨絕緣錨段關(guān)節(jié)構(gòu)成的電分相。 </p><p>　　對于時速200-250公里近期兼顧貨運的客運專線，接觸網(wǎng)

24、電分相宜采用中性段長度小于雙弓間距的短中性段電分相方案，由2個4跨絕緣錨段關(guān)節(jié)構(gòu)成的6跨錨段關(guān)節(jié)電分相，滿足雙列重聯(lián)動車組雙弓間距200-215m，中性段長度小于200m。 </p><p>　　對于時速200-250公里、300-350公里高速鐵路，接觸網(wǎng)電分相一般宜由兩個絕緣錨段關(guān)節(jié)加2-3跨中間柱裝配構(gòu)成，滿足雙列重聯(lián)動車組雙弓間距200-215m，接觸網(wǎng)電分相無電區(qū)長度大于220m。 </p>

25、<p>　　對于接觸網(wǎng)電分相只能設(shè)在大坡度區(qū)段或車站出站附近時，可采用中性段長度小于雙弓間距的短中性段電分相，由2個4跨絕緣錨段關(guān)節(jié)構(gòu)成的6跨錨段關(guān)節(jié)電分相，或者采用動車組不分閘自動過分相裝置。 </p><p>　　對于采用動車組不分閘自動過分相裝置的線路，接觸網(wǎng)分相裝置總長應(yīng)不小于本線通行的最大列車長度。 </p><p>　　3.2機車自動過分相方式研究結(jié)論 </

26、p><p>　　對于速度在160km/h及以上線路，由于行車速度的提高，依靠司機肉眼識別線路的電分相標識已經(jīng)很難保證機車正確過分相，而且司機勞動強度很大，必須采取自動過分相方式。 </p><p>　　對于客貨共線鐵路，不可避免在超過6‰以上坡度處設(shè)置接觸網(wǎng)電分相時，應(yīng)向行車專業(yè)提出行車牽引檢算要求，機車斷電方式下無法完成過分相的地段，應(yīng)采用地面開關(guān)轉(zhuǎn)換的自動過分相方式。 </p>

27、<p>　　對于200km/h及以下線路，建議選用地面磁鐵、車上自動切換的自動過分相方式。 </p><p>　　對于時速200-250公里近期兼顧貨運的客運專線，宜采用列控系統(tǒng)和軌道電路配合、地面磁鐵和車上自動切換系統(tǒng)配合的方式實現(xiàn)車載自動過分相。 </p><p>　　對于時速200-250公里、300-350公里高速鐵路，宜采用列控系統(tǒng)和軌道電路配合的方式實現(xiàn)車載自動過

28、分相。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] Kie&szlig;ling, Puschmann, Schmieder．電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M]．中鐵電氣化局集團譯．北京：中國電力出版社，2004． </p><p>　　[2] 于萬聚．高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M]．成都：西南交通大學(xué)出版社，200

29、3 </p><p>　　[3]孫萬啟,單圣熊,鄭國藩.國內(nèi)外自動過分相裝置的比較[J];電氣化鐵道; 2002，02 </p><p>　　[4] 梁艷明，趙曉娜，劉京童，李 康，陳小峰，孫寶磊，趙軍亮．客運專線電分相錨段關(guān)節(jié)形式的比較分析 [J]．電氣化鐵道，2010，4． </p><p>　　作者簡介：吳毅梅 女1980年10月18日職稱：工程師學(xué)歷：本科從