范海江，張曼華，侯震宇

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300251)

1 概述

在不同相序分界、不同運營線路分界處應(yīng)設(shè)置分相裝置。電氣化鐵路電力機車采用單相供電，為平衡電力系統(tǒng)各相負(fù)荷，牽引供電一般實行三相電源相序輪換供電，為此需要將不同相接觸網(wǎng)進行電氣隔離以避免短路，即所謂的電分相。我國高速鐵路電分相一般設(shè)置在牽引變電所出口處及供電臂末端、鐵路局分界處，主要由接觸網(wǎng)部分、車載裝置、地面信號裝置等組成。我國高速鐵路電分相均采用兩斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相形式。

2 高速鐵路動車組受電弓配置

2.1 受電弓尺寸

目前，高速鐵路上線運行動車組型號為CRH1、CRH2、CRH3、CRH5，均配置 2 個受電弓，受電弓長度為1 950 mm，受電弓工作寬度為1 450 mm，受電弓靜態(tài)接觸壓力為(70±15)N［1］。受電弓尺寸示意見圖1。

圖1 受電弓尺寸示意(單位:mm)

對于兩列動車組聯(lián)掛升雙弓運行時，兩弓間距不小于190 m。兩受電弓電氣獨立，沒有高壓母線聯(lián)通。

2.2 受電弓配置及弓間距

目前，國內(nèi)主要動車組車型及其上配置的受電弓安裝位置及間距見表1，動車組雙列重聯(lián)時的升弓模式及間距見表2。

表1 國內(nèi)動車組主要參數(shù)

表2 國內(nèi)4種動車組雙列重聯(lián)弓間距匯總

根據(jù)《鐵路客運專線技術(shù)管理辦法》(300～350 km/h部分)第174條規(guī)定，兩列動車組重聯(lián)時各升一架受電弓運行，采用前后車均升前弓或前后車均升后弓的方式。根據(jù)表2，工作受電弓間距為200～215 m［2］。

3 高速鐵路弓間距與接觸網(wǎng)分相設(shè)置

雙弓無高壓母線連接時，任意兩受電弓之間的距離L應(yīng)小于無電區(qū)的長度D'或大于中性段的長度D(圖 2、圖3)。

圖2 雙弓間有高壓母線連接過分相示意

4 我國高速鐵路電分相采用的形式

我國高速鐵路目前接觸網(wǎng)電分相設(shè)計方案主要有長分相和短分相兩種形式，具體形式如下。

圖3 雙弓間無高壓母線連接過分相示意

4.1 長分相(無電區(qū)長度大于雙弓間距方案)

接觸網(wǎng)電分相由2個5跨絕緣錨段關(guān)節(jié)加2(或3)跨中間柱裝配構(gòu)成，為 12(或 13)跨形式［2～8］，按滿足雙列重聯(lián)動車組正常工作雙弓弓間距200～215 m設(shè)計，接觸網(wǎng)電分相無電區(qū)長度大于220 m;京津城際高速鐵路采用的12(或13)跨形式電分相形式、鄭西客專采用的16跨形式電分相按此原則設(shè)計。設(shè)計方案如圖4所示。

4.1.1 適應(yīng)性

適應(yīng)動車雙列重聯(lián)雙弓在弓間距小于215 m的情況。

圖4 12(或13)跨形式電分相形式

4.1.2 優(yōu)點

(1)在動車雙列重聯(lián)弓間距小于215 m時，可滿足雙弓間有無高壓母線連接的要求。

(2)我國高速鐵路錨段關(guān)節(jié)一般采用5跨關(guān)節(jié)。分相處也采用5跨關(guān)節(jié)時，可保證全線標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

(3)不存在懸掛三支接觸網(wǎng)情況，調(diào)整及運營維護工作量小。

(4)高速形式區(qū)段由于中性段較長，經(jīng)過中性段時受電弓拉弧無法將兩相電短接。

4.1.3 缺點

(1)供電線距離較長，增加工程費用。

(2)無電區(qū)較長，在列車駛過時，對速度有一定影響。

(3)對于初始速度較低時，存在動車組停在無電區(qū)的風(fēng)險。

4.2 短分相(中性段長度小于受電弓雙弓間距方案(6跨分相))

接觸網(wǎng)短分相由2個4跨絕緣錨段關(guān)節(jié)重疊2跨構(gòu)成，為6跨形式［2～8］，按滿足雙列重聯(lián)動車組正常工作雙弓弓間距200～215 m設(shè)計，中性段長度小于200 m、無電區(qū)長度約30 m。武廣客專部分區(qū)段、哈大客專、京石客專、鄭武客專部分區(qū)段等客運專線按此設(shè)計。設(shè)計方案如圖5所示。

4.2.1 適應(yīng)性

適應(yīng)動車雙列重聯(lián)雙弓無母線連接。

4.2.2 優(yōu)點

(1)受電弓斷電時間少，列車速度基本不受影響。

(2)供電線長度較少，相應(yīng)減小了工程投資。

(3)對于坡度較大、初始速度較低時，動車組停在無電區(qū)的風(fēng)險較小。

4.2.3 缺點

(1)中間支柱需要安裝3套腕臂來分別懸掛3支接觸懸掛，使安裝調(diào)整比較復(fù)雜，且需要雙支柱實現(xiàn)。

(2)若本線關(guān)節(jié)均用5跨方式，則僅在分相處采用4跨方式，不利于今后的運營維護。

圖5 6跨形式電分相形式(單位:mm)

(3)由于無電區(qū)較短，高速區(qū)段存在由于受電弓拉弧將兩相電短接風(fēng)險。

(4)4跨關(guān)節(jié)對于接觸線張力采用30 kN來說，經(jīng)過計算接觸線抬高500 mm相當(dāng)困難，不利于施工調(diào)整［9～10］。

4.3 2種分相形式比較(表3)

表3 高速鐵路接觸網(wǎng)電分相比較

5 高速鐵路設(shè)置位置要求

高速鐵路電分相應(yīng)設(shè)在進站信號機500 m以外并應(yīng)經(jīng)行車、信號、供電等專業(yè)檢算確認(rèn)，應(yīng)盡量避免設(shè)在變坡點、大電流和加速區(qū)段，有條件時應(yīng)盡量設(shè)在6‰及以下坡度區(qū)段。對于一般的高速區(qū)間而言，時速250 km以上動車組通過分相后的速度損失非常有限，根據(jù)行車檢算結(jié)果看，一般速度損失在15 km/h左右，因此，不應(yīng)只將6‰的坡度作為判斷分相設(shè)置是否合適的標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)論

(1)當(dāng)接觸網(wǎng)電分相只能設(shè)在樞紐地區(qū)車站出站等速度較低區(qū)段，考慮動車組過分相速度損失較大或進入分相時的初始速度較低，存在動車組停在無電區(qū)的風(fēng)險，并且速度較低受電弓拉弧產(chǎn)生的相間短接故障可能性極小。對于上述特殊工點，接觸網(wǎng)電分相的無電區(qū)應(yīng)盡可能小，采用中性段長度小于雙弓間距的短中性段電分相方案，即由2個4跨絕緣錨段關(guān)節(jié)構(gòu)成的6跨錨段關(guān)節(jié)電分相形式。

(2)當(dāng)接觸網(wǎng)電分相位于高速通過正線區(qū)間時，為避免由于速度過高(時速200 km以上)，由于受電弓拉弧造成相間短路情況發(fā)生，應(yīng)采用長分相設(shè)計，即由兩5跨絕緣錨段關(guān)節(jié)加2(或3)跨中間柱裝配構(gòu)成的12(或13)跨形式。

電分相的設(shè)計應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況，各專業(yè)綜合協(xié)調(diào)確定，不可以偏概全，采用那種分相形式也應(yīng)具體情況具體分析，靈活選用，忌生搬硬套，強求統(tǒng)一。

［1］TB10621—2009 高速鐵路設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［2］鐵道部.鐵科技［2009］212號 鐵路客運專線技術(shù)管理辦法(試行)［S］.

［3］鐵鑒函［2005］485號 電氣化接觸網(wǎng)電分相與進口動車組受電弓配合相關(guān)問題［Z］.北京:鐵道部工程設(shè)計鑒定中心，2005.

［4］朱學(xué)輝，陳玉泉，張虎年，等.關(guān)節(jié)式電分相線索燒損原因及防范措施［J］.電氣化鐵道，2007(4).

［5］劉明光，路延安，魏宏偉，等.關(guān)節(jié)式電分相過電壓試驗研究［J］.電氣化鐵道，2007(4).

［6］孫書貝.適用于動車組的空氣絕緣電分相探討［J］.電氣化鐵道，2007(5).

［7］鞠靜梅.高速電氣化鐵路的接觸網(wǎng)電分相形式探討［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2007(9).

［8］班瑞平，賈明漢，吳良治，等.關(guān)于規(guī)范接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)式電分相設(shè)計的建議［J］.鐵道機車車輛，2004(5).

［9］中華人民共和國鐵道部.TB/T 2809—2005 電氣化鐵道用銅及銅合金接觸線［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［10］中華人民共和國鐵道部.TB/T 3111—2005 電氣化鐵道用銅及銅合金絞線［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.