林久毅

0 引言

目前，國內(nèi)外自動過分相現(xiàn)有技術(shù)，以瑞士AF 公司“自動真空開關(guān)分相裝置”為代表的網(wǎng)上式，鷹廈線和京鄭線實踐證明，不具有實用性；以德國“車控自動相分段裝置”和廣鐵集團公司“車載自動相分段裝置”為代表的車上式，以及日本“電分相自動轉(zhuǎn)換裝置”和西安科研所“相分段自動轉(zhuǎn)換裝置”為代表的地上式，均為多個部門設(shè)備集成的總體結(jié)構(gòu)形式，不利于系統(tǒng)性維護、規(guī)范化運營管理，安全可靠性難以得到保障，必須在專用機車牽引或車上配合的情況下，方能完成自動過分相，適用范圍受到限制，尤其是“車載自動相分段裝置”，雖然必須專用機車牽引，存在供電死區(qū)，與車速、磁場強度相關(guān)的車地間感應(yīng)采信方式可靠性差，但該裝置仍在國內(nèi)得以廣泛應(yīng)用，實踐證明，京滬高鐵當(dāng)車速低于下限值時，需要司機手動操作過分相，不利于安全行車。

1 電分相自行換控裝置實施方式

1.1 第一種實施方式

如圖1所示，該裝置由柱上壓互采信器9 和 10、網(wǎng)上相分段與線路側(cè)的換控廂間經(jīng)高壓電纜13—15 和信號電纜連接組成。

平時中性接觸網(wǎng)7、采信接觸網(wǎng)5 和6 處于無電狀態(tài)；采信接觸網(wǎng)5 和6 不為自耦變壓器中線，也不為保護線，更不為接地體，而是一種通過受電弓的搭接，采集控制信號用的高壓信號接觸網(wǎng)；中性接觸網(wǎng)7 與A 相接觸網(wǎng)1 和B 相接觸網(wǎng)2 空氣絕緣間隙均為600 mm，大于供電線帶電體空氣絕緣間隙正常值500 mm，采信接觸網(wǎng)5 和6 與A 相接觸網(wǎng)1、B 相接觸網(wǎng)2、中性接觸網(wǎng)7 空氣絕緣間隙均為300 mm，與非絕緣錨段關(guān)節(jié)類同，在對向風(fēng)速為13 m/s 時，接觸懸掛間不會發(fā)生接觸現(xiàn)象，不存在誤采控制信號的可能性，符合“鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范”表5.3.2 空氣絕緣間隙值之規(guī)定。

受電弓包絡(luò)段L3和L4的長度，應(yīng)大于該區(qū)段列車取流首末弓間的最大距離；換限過程段L5和L6的長度，應(yīng)大于該區(qū)段最高車速完成斷載、換供、限流過程時間受電弓滑動距離。

由于采用圖1結(jié)構(gòu)，正向行車當(dāng)首弓接觸到采信接觸網(wǎng)5 時，壓互采信器9 的控制信號輸入控制系統(tǒng)20 并記憶，其一促使常開開關(guān)16 合閘完成延供過程，其二定向鎖定壓互采信器10 所采集到的為正向行車換供、復(fù)歸控制信號；當(dāng)首弓接觸到采信接觸網(wǎng)6 時，壓互采信器10 的控制信號輸入控制系統(tǒng)20，程控常閉開關(guān)18 分閘，將限流器19串入牽引供電回流后，常開開關(guān)16 分閘完成斷載過程，隨之常開開關(guān)17 合閘完成換供過程，即限流過程的開始，合閘涌流得以限值延時衰減后，常閉開關(guān)18 自動合閘完成限流過程，裝置處于待復(fù)歸狀態(tài)；當(dāng)末弓滑離采信接觸網(wǎng)6 經(jīng)延時壓互采信器10 的控制信號消失，其一促使常開開關(guān)17 分閘，其二壓互采信器9 記憶的控制信號消失，遙信系統(tǒng)被監(jiān)視端21 啟動，將裝置的運行狀態(tài)信息傳送到值班室內(nèi)監(jiān)視端，裝置恢復(fù)到原始狀態(tài)。

圖1 電分相自行換控裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖

1.2 第二種實施方式

如圖2所示，該裝置由柱上壓互采信器9 和10、流互采信器11 和12、網(wǎng)上相分段與線路側(cè)的換控廂間經(jīng)高壓電纜13—15 和信號電纜連接組成。

圖2 電分相自行換控裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖

采信段L1和L2的長度，應(yīng)大于該區(qū)段列車相鄰取流兩弓間的最大距離。

由于采用圖2結(jié)構(gòu)，正向行車當(dāng)首弓接觸到采信接觸網(wǎng)5 時，壓互采信器9 的延供信號輸入控制系統(tǒng)20 并記憶，其一促使常開開關(guān)16 合閘完成延供過程，其二定向鎖定流互采信器11 和12 及壓互采信器10 所采集到的分別為正向行車換供信號及復(fù)歸信號；當(dāng)首弓接觸到中性接觸網(wǎng)8 牽引電流分別流經(jīng)流互采信器11 和12，生成的兩電流信號合成為換供信號輸入控制系統(tǒng)20 并記憶，程控常閉開關(guān)18 分閘，將限流器19 串入牽引供電回路后，常開開關(guān)16 分閘完成斷載過程，隨之常開開關(guān)17合閘完成換供過程，即限流過程的開始，合閘涌流得以限值延時衰減后，常閉開關(guān)18 自動合閘完成限流過程；當(dāng)首弓接觸到采信接觸網(wǎng)6 時，壓互采信器10 的復(fù)歸信號輸入控制系統(tǒng)20，裝置處于待復(fù)歸狀態(tài)；當(dāng)末弓滑離采信接觸網(wǎng)6 經(jīng)延時復(fù)歸信號消失，其一促使常開開關(guān)17 分閘，其二記憶的延供信號和換供信號消失，促使遙信系統(tǒng)被監(jiān)視端21 啟動，將裝置的運行狀態(tài)信息傳送到值班室內(nèi)監(jiān)視端，裝置恢復(fù)到原始狀態(tài)。

需要說明，所述的流互采信器11 和12 電流采信單元，可改用電壓采信單元。

1.3 雙向型實施方式轉(zhuǎn)化為單向型實施方式

上述2 種雙向型實施方式，可將采信接觸網(wǎng)5和壓互采信器9 取消，常開開關(guān)16 改用常閉開關(guān)，圖2中受電弓包絡(luò)段L4改為換限過程段L5，這樣雙向型實施方式即可轉(zhuǎn)換為正向行車單向型實施方式。

2 電分相自行換控裝置的三性分析

電分相自行換控裝置權(quán)屬接觸網(wǎng)一個部門，利于系統(tǒng)性維護、規(guī)范化運營管理，安全可靠性得以有效保障；利用受電弓搭接的弓位采信方式，信位準(zhǔn)確，信號真實可靠；網(wǎng)上相分段形成的各過程段及其長度，在與切換開關(guān)、限流器的相互配合下，確保安全可靠地完成各項功能；切換開關(guān)可設(shè)置2套，一主一備交替運行，實現(xiàn)可在線維護，安全可靠性高，使用壽命長，運營效費比低。

依據(jù)該裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理，過分相在與司機及行車無關(guān)的情況下，接觸網(wǎng)徹底自行解決了過分相問題，適用于任何的區(qū)段、速度段、電力機車和受電弓取流方式，具有廣泛的實用性。

2 種實施方式所采用的弓搭壓互流互采信技術(shù)、切換開關(guān)與中性接觸網(wǎng)換供技術(shù)和電阻限流技術(shù)等，均為實踐已驗證的成熟技術(shù)，不需再進行摸索研究和試驗，構(gòu)成裝置的主要設(shè)備，如壓互、流互采信器、切換開關(guān)、限流器和遙信系統(tǒng)等，均為市場可提供的產(chǎn)品，實施開發(fā)無風(fēng)險，具有切實的可行性。

3 經(jīng)濟、社會效益分析

以京滬高鐵為例，復(fù)線1 318 km，電分相54處，約每50 km 設(shè)2 處，2013年電鐵運營里程4.8萬公里，2014年將有12 條高鐵線路建成運營，高鐵線路的逐年遞增，加上既有線改造及國際市場的需求，市場前景和經(jīng)濟效益十分樂觀。

電分相自行換控裝置接觸網(wǎng)完全自行解決了由于自身分段分相供電方式引發(fā)的過分相問題，不但克服了現(xiàn)有技術(shù)的所有缺點，而且取得了過分相與司機及行車無關(guān)的效果，并適用于任何行車方式，將對我國及世界各國電氣化鐵道事業(yè)發(fā)展起到積極地推動作用，社會效益深遠(yuǎn)。

4 結(jié)論

發(fā)明專利“電分相自行換控裝置”的2 種實施方式，具有切實的可行性和廣泛的實用性，實施開發(fā)無風(fēng)險；將其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，接觸網(wǎng)徹底自行解決了過分相問題；具有運行安全可靠性高、使用壽命長和運營效費比低的特點；適用于任何的區(qū)段、速度段、電力機車和受電弓取流方式；取得了過分相與司機及行車無關(guān)的效果；市場前景和經(jīng)濟效益十分樂觀，社會效益極為深遠(yuǎn)。

[1]車載自動過分相系統(tǒng)的研究報告.廣鐵集團公司，2001.3.10.

[2]林久毅.自動真空開關(guān)分相裝置及改進建議[J].電氣化鐵道，2006，（6）.

[3]發(fā)明專利公報29 卷52 號.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局，申請?zhí)?01210186599.3，公報時間2013.12.25.