电分相式锚段关节设计

1、1 设计原始题目1.1 具体题目电分相式锚段关节设计。1.2 要完成的内容对各类锚段关节进行分析比较，确定应用锚段关节实现电分相的条件，对电分相式锚段关节进行设计，在传统的器件式电分相方面的改进。2 设计课题的分析2.1 题目分析与设计在我国早期的电气化铁路中，多采用器件式电分相，但是随着车速的提高，器件式电分相难以消除的硬点使锚段关节式电分相的使用成为必要的发展趋势。锚段关节可分为绝缘与非绝缘两种类型，按照跨距的不同，常见的锚段关节有四跨、五跨以及可用作电分相的七跨、九跨绝缘锚段关节。在锚段关节处，两锚段的接触悬挂是并排架设的。对它的基本要求是当机车通过时，应保证受电弓能平滑地由一个锚段过渡

2、到另一个锚段。本次课程设计主要对常见的这些电分相进行分析和比较，并讨论锚段关节式电分相在我国的应用过程中存在的问题。2.2 锚段关节的比较2.2.1 四跨绝缘锚段关节四跨绝缘锚段关节如图1，它组成由两根锚柱、两根转换柱和一根中心支柱形成四个跨距。其中1、5为锚柱，2、4为转换柱，3为中心柱。电力机车受电弓在中心支柱处实现两锚段的转换和过渡，两锚段靠安装在转换支柱上的隔离开关实现电气连接。四跨绝缘锚段关节工作支是从1到3与4中间，再从2与3中间到锚柱5处。四跨绝缘锚段关节除了进行机械分段外，主要用于电分段，多用于站场和区间的衔接处。这种锚段关节的特点是相邻两锚段的两组悬挂，其承力索之间、接触线之

3、间在垂直方向和水平都彼此相距500mm，以保证其电气方面的绝缘。在中心支柱处，两接触线等高，并保证受电弓在由一个锚段过渡到另一个锚段时，过渡较平稳。图1 四跨绝缘锚段关节2.2.2 五跨绝缘锚段关节 由于四跨绝缘锚段关节存在中心柱处接触线弹性差和接触线坡度大的缺点所以不适合高速电气化铁道要求，进而产生了五跨绝缘锚段关节。五跨绝缘锚段关节是锚段关节中含有五个跨距，主要在高速电气化铁路中应用。因为四跨锚段关节在受电弓由一个锚段过渡到另一个锚段时，是在中心柱处转换的。在时速160km/h以上的电气化铁路都用五跨绝缘锚段关节。五跨与三跨相比，不增加接触网支柱，只是增加两套定位支撑装置和少量的接触网，投

4、资增加很少，就能更好满足接触网运行，也为接触网进一步提速创造了条件。因此，建议关节式电分相的锚段关节宜采用五跨。 五跨绝缘锚段关节受电弓接触两接触线是在两等高导线处，接触压力小，克服了四跨接触压力大和出现硬点的不足，使受电弓受流质量良好，且弹性性能好，过渡平稳，延长接触线使用寿命。五跨绝缘锚段关节如图2所示。其中1、6为锚柱，其余全为转换柱。五跨绝缘锚段关节的工作支是从锚柱1到转换柱4，再从转换柱3到锚柱6。图2 五跨绝缘锚段关节3 我国铁路采用电分相的形式3.1器件式电分相接触网换相供电时每隔2030km就设一个电分相，电气化铁路电分相从结构划分有器件式和关节式两大类。器件式电分相是利用电分

5、相绝缘器串接在一起而形成一种在电气上分开、在机械上不分段的电分相结构。常用器件式电分相构造图如图3所示，其是由三组分相绝缘元件串接在接触线中而构成的分相设备，绝缘元件为环氧树脂玻璃布层压板，每个绝缘元件长度为1.8m，宽度为25mm，高度为60mm，在底部开有斜沟槽。也有用四组绝缘元件串联组成分相器的，增加一组绝缘元件是为了增加可靠性，同时增加中性区的有效长度，以适应高速及新型电力机车运行的需要。 图3 三组件式分相绝缘器3.2 电分相式锚段关节3.2.1 七跨电分相锚段关节 对于高速电气化铁路，其电分相已不能用常规带有绝缘滑条式的电分相装置，因为常规式电分相装置动态性能差，在实际应用中会在电

6、分相处形成一连串的硬点，不仅会造成接触线磨耗加剧，而且严重时，会形成火花甚至拉弧，烧损接触线。当然，对高速运行的受电弓也会造成危害或烧伤。因而，对于160km/h以上的准高速及高速电气化铁路，电分相都采用锚段关节的过渡形式。在整个锚段关节内两支接触悬挂的水平间距均为500mm。以锚段关节的形式形成过电分相，使在高速运行时，受电弓平稳，保证设备良好运行及受流质量。七跨电分相锚段关节的结构如图4所示。它是双四结构其中1、4、5、8为锚柱，2、7为转换柱，3、6为中心柱。工作支是从1到3与4中间，再从2与3中间到6与7中间，最后为5与6中间到8处。中心区为3与4中间到5与6中间跨越2个跨距，可保证有

7、100150m长度的中心区。图4七跨式电分相锚段关节3.2.2 九跨电分相锚段关节九跨式绝缘锚断关节式电分相，它由两个五跨绝缘锚段关节交叉组合而成，共有10个支柱，九个跨距。如图5所示。在整个锚段关节内两支接触悬挂的水平间距均为500mm。1、5、6、10为锚柱，剩下的均为转换柱。工作支是从1到4，再从3到8，最后从7到10。中心区为4到7跨越3个跨距。电力机车通过锚段关节时，是在第5跨距内的软性区过度的，保证过渡平稳。在绝缘距离上的要求与绝缘锚段关节相同。九跨锚段关节与七跨在功用上完全相同，但在九跨锚段关节中可以相应加大中心区长度，有利于双弓运行。图5 九跨式电分相锚段关节4 电分相式锚段关

8、节设计根据多年来的接触网动态检测结果，相同条件下器件式电分相的硬点平均为接触网的36倍，而且运行速度越高，硬点差值越大。据统计，同样一组器件式电分相，当速度为120、140、160km/h时，其硬点分别约为30、60、110g，而铁道部规定是50g。可以说，当运行速度超过120km/h时，器件式电分相是很难满足安全运行的。法国电气化铁路部门认为运行速度为60km/h及以下时，可采用绝缘件作为电分段，当运行速度超过60km/h时，就要采用锚段关节式空气间隙绝缘方式。高速铁路电分相应设在进站信号机500 m以外并应经行车、信号、供电等专业检算确认，应尽量避免设在变坡点、大电流和加速区段，有条件时应

9、尽量设在6%及以下坡度区段。对于一般的高速区间而言，时速250 km以上动车组通过分相后的速度损失非常有限，根据行车检算结果看，一般速度损失在15 km/h左右，因此，不应只将6%的坡度作为判断分相设置是否合适的标准。 根据运行经验，靠加强维修和调整来减小器件式电分相的硬点是很困难的，即使耗费大量的人力和物力，效果也难以令人满意。器件式电分相严重恶化弓网关系，其接头线夹处接触线磨耗很快，有机绝缘杆件运行环境恶劣容易发生事故，故应尽量减少使用。建议新线建设时速为120km以上的线路应采用关节式电分相。5 总结本课程设计介绍了电气化铁路各类锚段关节以及用锚段关节取代电分相，还包括电分相的形式、作用、设置要求及与传统的器件式电分相的比较。近年来，由于列车速度的大幅度提高，为了消除器件式电分相存在的问题，对电分相的设计主要采用锚段关节取代电分相并结合现场实际情况，各专业综合协调