高速铁路接触网分相结构分析

1、高速铁路接触网分相结构分析摘 要 近年来，我国电气化铁路飞速发展，运 输量与运能之间的矛盾越来越尖锐，与此同时，某些 铁路电气化的技术上的缺陷却一直未能彻底攻克解 决，这为我们高速发展的电气化铁路产生了不利的影 响。对关节式分相结构进行分类梳理可以方便铁路工 作上的应用，方便对接触网分相结构的认知和选择。关键词 电气化铁路 接触网 关节式分相 中图分类号： U298.6 文献标识码： A 0 引言随着 1958 年宝成线电气化铁路动工修建的开始， 中国电气化铁路的发展拉开了帷幕。但随着国家经济 的飞速增长，运输量与运能之间的矛盾越来越尖锐， 从国内外几十年的铁路发展经验和实践来看，积极实 现铁

2、路电气化是我国现代化的总体需要，是缓解运输 量与运能之间矛盾的根本措施。近年来，在国家政策 下，我国大力发展电气化铁路，中国电气化铁路总里 程在 54年内突破 4.8 万公里，超越了原电气化铁路世 界第一的俄罗斯，跃升为世界第一位，但与此同时， 某些铁路电气化的技术上的缺陷却一直未能彻底攻克 解决，这为我们高速发展的电气化铁路产生了不利的 影响。对关节式分相结构进行分类梳理可以方便铁路 工作上的应用。因此，本课题通过电气和几何两个大 方面分析比较各种分相结构的优缺点。1 高速铁路接触网关节式分相结构分析 四跨绝缘锚段关节由两根锚柱、两根转换柱和一 根中心支柱形成四个跨距所组成。典型的特点是在相

3、 邻两锚段的两组悬挂中，其承力索之间、接触线之间 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。主要多用于电分段，在机车通过时使得 受电弓能够在中心支柱实现两锚段的转换和过渡。在五跨绝缘锚段关节中,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,延长 接触线使用寿命。所以在实际应用中一般不采用四跨 绝缘锚段关节,而是更加安全稳定的五跨结构。七跨锚段绝缘关节式分相是由两个四跨绝缘锚段 关节交叉组合而成。因为一共包含七个跨距,所以叫 做七跨锚段绝缘关节式分相。它的工作原理是利用两 个四跨绝缘锚段关节的空气绝缘间隙来达

4、到电分相的 目的。在没有机车通过时,中性区不带电,但不允许 接地,其对地仍按 25kv 电压等级要求绝缘。八跨锚段绝缘关节式分相由两个五跨结构重叠两 跨后组成。装有两台隔离开关，通过八跨锚段绝缘关 节的空气绝缘间隙实现电气绝缘，隔离开关在正常情 况下均处于常开状态。八跨锚段绝缘关节式电分相的 中性无电区长度约35m。在整个结构内两支接触悬挂 的水平间距均为500mm。两支接触悬挂间空气绝缘间 隙应450mm。为满足接触线工作坡度的变化率在正线 关节转换区4%°的技术要求，并且保证能够在中性无 电区保持良好的弓网关系，八跨锚段绝缘关节式分相 在关节区内加设了一个分相锚段，使分相关节种有

5、一 段中性无电区。2 高速铁路接触网关节式电分相各类结构比较2.1 从弓网几何关系比较 首先，弓网几何关系的核心在于以下 3方面：车 辆限界及性能， 受电弓几何尺寸， 建筑限界。 而其中， 车辆限界及性能要参照对接触线高度的限制和受电弓 的摆动；受电弓几何尺寸要关注接触线偏离受电弓中 心的限制；建筑限界则关系到隧道和桥梁还有站台面 和房屋。所以，这里我们就从弓网几何关系的角度， 来比较各类关节式分相结构：三跨绝缘关节转换柱非 工作支抬高 500mm 时，组成的四跨分相结构可以满足 使用需求，比其它结构更加优秀；而五跨绝缘关节组 成八跨短分相结构时，可以满足短分相的参数要求； 在中性段长度要求小

6、于 200mm 时，双断口四跨、六跨、 八跨均能满足需求，表现较其它结构更为适合；双断 口八跨分相的优点是理论上可以实现与六跨分相中性 段长度相同的短分相结构；四跨绝缘关节由于高速受 电弓同时接触两工作支时弹性较差， 弓网间存在隐患， 相比较下，五跨绝缘关节构成的八跨短分相弓网配合 更好， 更加适合使用； 而对于中性段长度小于 200mm 的八跨或六跨分相结构在使用前 -后弓作为主用，前 - 前弓、后 -后弓作为备用的升弓模式表现更为优秀可 靠。2.2 从接触网平面布置角度比较 四跨绝缘锚段关节：其相邻两锚段的两组悬挂承 力索、接触线之间垂直方向和水平方向都彼此相距 500mm,保证电气绝缘。

7、五跨绝缘锚段关节相比，四 跨锚段关节多了一根中心柱，在中心柱处两根接触线 等高，过渡较平稳。提速区段接触线张力大，非支接 触线抬高量较大，中心柱处两定位器会出现较大上抬 力，当环境温度变化难以保证两支接触线等高，也对 高速取流不利。因此不建议在关节式电分相中采用四 跨型式。五跨绝缘锚段关节：由于四跨锚段关节在受电弓 由一个锚段向另一个锚段过渡时， 是在中心柱处转换， 虽然可以控制并实现两支接触线等高， 但在定位点处， 由于有两个定位器，其弹性性能明显变差，在此不仅 会加大对接触线的磨损，而且影响受流，所以在时速 为 160km/h 及以上的电气化线路上，都采用五跨绝缘 锚段关节，在技术要求上和四跨绝缘锚段相同，两组 接触悬挂的接触线和承力索之间必须保持 500 的绝缘 间隙。八跨式绝缘锚段关节：它突破了传统关节式电分 相型式，用绝缘子串代替了嵌入式中心锚段。但由于 要实现一个关节内的机械过渡和电气绝缘，关节内布 置了 3根中心柱和 4 根转换柱，并且导线高度连续变 化，综合参数结构上非常复杂， 施工调整工作量很大， 后期对运营管理的检测标准要求较高。特别是一旦出 现断线故障，势必影响到其中的一个长大锚段，不利 于故障修复。该结构相对五跨式关节没有增加支柱， 仅增加了几套支撑装置，但减少了一个中性区锚段， 投资较省。该类关节式电分相处于初期试运行阶