摘 要：伴随着我国铁路的高速化进程，电气化铁路接触网的结构、设备也进行了很多新的改进。文章针对铁路提速对接触网电分相结构的特殊要求，通过分析国内电气化铁路上几种常见的电分相方式，讨论了最优的列车过电分相方案。

关键词：高速铁路；接触网；电分相

引言

在电气化铁道中，机车使用的电流来自三相电源，接触网是由沿线各牵引变电所馈出的单相供电臂组成，为了防止三相电源偏载，就要将每个供电臂设置成不同的相位，在相邻供电臂交接的位置，就需要对接触网进行一些特别的设置，比如设置特殊的器件、特殊的结构以及隔离开关，既要能实现不同相电的电分段，更重要的是要能保证接触网的平滑过渡及机车的受流质量与行车安全。

1 电气化铁道的过分相技术类型器件式电分相

器件式电分相使用时间长远、结构简单，在安装、运营、维护的过程中都比较容易操作，在普速铁路中行车速度不高，器件式电分相也能基本满足弓网关系要求，更因其无电区段非常短，所以特别适合在重载、大坡度区段的使用，也正因为如此，器件式电分相在我国的电气化铁路中特别是广大的山区地段、货运线路中使用广泛，为我国铁路电气化改造发挥了巨大作用。

然而器件式电分相在对弹性要求非常高的接触网整体中显得十分的笨重，加上它的机械性能较差，因此在接触网上产生了显著的硬点，这一点也成为了困扰电气化铁路提速改造的主要问题之一。

在讲车载断电自动过电分相前，首先要讲讲传统的人工断电过分相的方式，按照相关规程在分相装置两侧设置有“禁止双弓”“断”、“合”等标识牌，列车在通过分相时，通过人工 望手动控制机车断路器的开合，列车在断电情况下以动能惰行通过中性段无电区。这种需要人工频繁操作过电分相的方式增加了司机的疲劳度和误操作的概率，更重要的列车行驶的速度越高，操作时间越短，动作更为频繁，为列车的运行安全产生了隐患，这就很大程度上限制了列车的提速。

车载断电自动过电分相是建立在人工控制断电过电分相的基础上，主要增加了四个方面的设备：在地面上增加感应装置、车载信号接收装置、主电路增加开合电路的设备以及增加相应控制设备，达到了行车自动化及智能化的过电分相。

如图1所示，枕木上增加了4块永磁体作为地面感应器（值得一提的是在以后的运营中这种装置基本上不用维护），机车在如图所示方向前进时，车载感应装置2#、4#接收到地面1#感应器的信号，作为预备信号，机车上的控制装置已经做好断电准备；机车继续前进，车载感应装置1#、3#收到2#地面感应器的信号，此时，车上的控制器进行确认，通过一系列的控制断开机车主断路器，机车在断电状况下，以列车动能惰行通过中性段无电区；当机车上的2#、4#车载感应装置经过3#地面感应器后，机车接收到有电恢复信号，再闭合机车主断路器，恢复机车正常运行。

这种过分相方式通过自动化的控制程序替代了人工断电过分相的操作，实现车载断电自动过分相，解放了人力，减少了误操作，为列车提速提供了条件。

然而这种过分相列车存在明显的断电时间，丧失部分牵引力，有较大的速度损失，因此列车在过电分相前需要具有一定初始速度，因此不适合在低速、高坡、重载区段使用，也不适合我国采用调压开关控制型的SS1、SS3型电力机车。而且当多台机车牵引时，操作不同步，易造成机车冲动、分离、列车断钩等安全事故，车载断电自动过分相的适用空间就表现的非常有限。

2 高速铁路过分相技术

新世纪，在我国掀起的高速铁路建设大浪潮中，展开了各种新技术、新材料、新设备的大竞赛，在激烈的优胜劣汰选择中，真正实现了机车能高速、高效、安全的自动过电分相。

2.1 地面带电自动过分相

地面带电自动过电分相是建立在快速有效的控制系统上，如图2所示：在没有列车通过时，分相装置中的真空断路器S1闭合、S2断开，中性段与左方供电臂同相。机车带电通过第一个锚段关节（A区段），当列车驶入轨道电路B区段时，在到达第二个锚段关节之前，轨道电路发出检测信号，使真空断路器S1断开，0.25～0.35S后真空断路器S2闭合，中性段与右方供电臂同相，列车通过第二个绝缘锚段关节b。当列车驶出轨道电路区段C后，轨道电路发出信号，使真空断路器S2断开，恢复到没有列车的状态。

这种过电分相方式使牵引供电系统实现了不间断供电，机车实现了带负荷、免操作运行，列车安全、准确、自动通过接触网电分相区。接触网供电电源的自动转换，瞬间失电130ms，仅与列车运行的位置相关，不受列车运行速度、编组方式限制，适用于速度0-350km/h的各种运行列车，为列车的提速提供了条件，适用于高速、高坡、重载电气化铁路、客运专线等几乎所有的电气化铁路，适用于国内多种类型、各种控制方式的交直流、交流传动电力机车、动车组，适用于多机编组的牵引运行方式。

地面带电自动过分相技术，实现了电力机车主断路器关合状态下，乘务员免操作，带电、带负荷、安全、准确地自动通过电分相的运行。提高了机车过分相的准确性，保持了列车牵引力和运行速度，有效地缩短了过分相的运行时间，提高了线路的综合运输能力。克服了断电、惰行等方式通过电分相的牵引力损失和带来的运输安全隐患，提高了牵引供电、机务系统运行的安全可靠性。因此，电力机车采用地面带电自动过分相技术是可行和必要的。

2.2 锚段关节式过电分相

在高速铁路的建设中出现了使用两个锚段关节组成六跨、七跨、九跨等几种形式的锚段关节式过电分相设置，以七跨锚段关节式电分相为例：

其有2个电气绝缘断口，分别各设置1台接触网隔离开关。无电区约60 m，等效无电区约92米，中性区的距离小于190米（小于动车组双弓间距），适应国内的动车组。（如图3所示）

这种短分相模式既能适用于车载断电自动过分相技术，也能适用于地面带电自动过电分相技术。综合而言，短分相设计模式则更适用于地面感应车载自动断电过分相技术。短分相模式是与车载断电自动过分相技术相适应的较为合理的分相设计模式，它可以长效提高列车运行速度、节约能源、方便调度运行维护，国内已投运的客运专线基本均采用这种过分相技术。

采用短分相模式的车载断电自动过电分相形式，列车在中性区相位进行转换的时间极短，机车的断电时间几乎可以忽略不计，非常适合高速铁路。它投资小、维护方便、可靠度和安全性较高，且可预留一个合适的时限完成电源切换工作，从而避免瞬间换相对机车电路及牵引网保护提出的更高技术要求。因其在关节中的两个断口上装设两台接触网隔离开关并进行电气闭锁，有利于越区供电的灵活性，而越区供电对提高牵引供电可靠性有着非常重要的意义。

当然短分相模式的车载断电自动过电分相技术也有其的不足，当动车高速通过电分相时，机车从不同相投切的过程会产生较高的过电压，机车主变压器产生合闸涌流，辅机回路产生过电流，因此相应的设备就要有改善和降低操作过电压的措施，针对某条线路上运行的动车应按照该线路上分相装置设备厂家提供的方案进行相关的改造，以确保机车能正常通过分相。

3 结束语

文章介绍了我国电气化铁路上的几种电分相形式，着重分析了各种电分相形式的优劣性以及铁路提速过程中对电分相结构的设置要求。同时提出最优的配置方案，并对应个别问题提出解决办法，以适应速度等级不断提高的电气化铁路。

参考文献

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