動車組特殊編組方式下的接觸網(wǎng)電分相設(shè)計(jì)

唐 偉

0 前言

國內(nèi)動車組編組方式為8輛編組，雙列重聯(lián)時為16輛編組，每8輛動車組升1個受電弓。委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路動車組編組方式為 4輛編組，雙列重聯(lián)時為8輛編組，三列重聯(lián)時為 12輛編組，每4輛動車組升1個受電弓。動車組的編組方式和升弓方式?jīng)Q定了接觸網(wǎng)電分相的設(shè)計(jì)方式。在對比幾種電分相方式后，對其無電區(qū)、中性段長度進(jìn)行了分析，最終確定了采用長分相方式，即保證電分相無電區(qū)長度大于最遠(yuǎn)受電弓之間的距離。

1 動車組編組方式及升弓方式的對比

委內(nèi)瑞拉迪那科（TINACO）—阿納科（ANACO）鐵路位于委內(nèi)瑞拉北部平原地區(qū)，線路全長465 km，雙線電氣化鐵路，為中國中鐵EPC項(xiàng)目，EPC總價值75億美元。

該鐵路設(shè)計(jì)的客貨車時速分別為220，120 km，采用中國生產(chǎn)的動車組，在CRH2的基礎(chǔ)上有一些技術(shù)改進(jìn)，以適應(yīng)委內(nèi)瑞拉鐵路的需要。

1.1 編組方式的對比

根據(jù)業(yè)主要求，委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路采用了單列形式、雙列重聯(lián)形式和三列重聯(lián)形式的3種編組類型，每4輛動車為一編組單元。編組數(shù)量及編組方式的對比見表1。

表1 迪那科—阿納科鐵路與中國鐵路動車組的重聯(lián)方式對比表

1.2 升弓數(shù)量及升弓距離對比

（1）委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路動車組的升弓數(shù)量及距離。委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路動車組采用寬為1 950 mm的受電弓，與UIC-608 4a的寬1 950 mm的標(biāo)準(zhǔn)類型受電弓吻合。

動車組在M1、M2車各安裝1個相同的受電弓，2個弓相距約25 m。正常工作時，采用單弓受流，升遠(yuǎn)離主控端的受電弓；另1個受電弓備用，處于折疊狀態(tài)。單列編組時采用4列編組方式，受電弓升弓位置見圖1。

雙列重聯(lián)時，每列車升遠(yuǎn)離主控端的受電弓，2個工作受電弓之間的距離約為100 m，受電弓之間的高壓母線不連通。

三列重聯(lián)時，每列車升遠(yuǎn)離主控端的受電弓，最遠(yuǎn)2個工作受電弓之間的距離約為200 m，受電弓升弓位置見圖2，受電弓之間的高壓母線不連通。

圖1 正常單列編組時受電弓位置示意圖

圖2 正常三列重聯(lián)時受電弓位置示意圖

當(dāng)工作受電弓故障需要升另 1個備用受電弓時，其可能采用的升弓組合方式及弓間距見表2。

表2 各種可能的升弓組合方式及距離表

從表2可知，各種編組方式下，2個工作受電弓之間的最小距離為75 m，最大距離為225 m。

（2）中國動車組的升弓方式及距離。根據(jù)《時速200和300公里動車組主要技術(shù)條件》（鐵運(yùn)函[2006]462號）的規(guī)定，雙列動車組重聯(lián)時，存在前弓-前弓，前弓-后弓，后弓-后弓3種升弓方式，后弓-前弓方式不作為運(yùn)行升弓模式。3種升弓方式下，2個工作受電弓之間的最小距離為200 m，最大距離為366 m。

2 接觸網(wǎng)電分相的分析與設(shè)計(jì)

接觸網(wǎng)電分相設(shè)計(jì)取決于列車編組方式、升弓方式、受電弓之間的相互距離及高壓母線是否連接。列車編組采用多弓運(yùn)行時，當(dāng)受電弓之間無高壓母線連接時，應(yīng)保證電分相中性段長度小于最近2個工作受電弓距離或無電區(qū)長度大于最遠(yuǎn)2個工作受電弓距離；當(dāng)受電弓之間有高壓母線連接時，應(yīng)保證電分相無電區(qū)長度大于最遠(yuǎn) 2個工作受電弓距離。國內(nèi)常用的電分相形式如表3所示。

2.1 三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相

根據(jù)《接觸網(wǎng)電分相設(shè)計(jì)方案研討會紀(jì)要》（鑒電[2007]223號）：“三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相比雙斷口增加了一個絕緣斷口，可以避免雙斷口電分相可能出現(xiàn)的雙弓短接雙斷口造成相間短路的缺陷。在列車上雙弓未設(shè)高壓母線連通時，三斷口電分相與列車雙弓的間距沒有關(guān)系，可以適應(yīng)任何編組的列車通行?！痹摻Y(jié)論是基于國內(nèi)列車運(yùn)行時最多只有2個受電弓而言。迪那科—阿納科鐵路動車組三列重聯(lián)運(yùn)行時有3個工作受電弓，3個受電弓是否會短接三個斷口，造成相間短路，需單獨(dú)分析。

三斷口電分相從實(shí)施方案來看，其絕緣關(guān)節(jié)可采用3跨、4跨或5跨形式，2個中性段可以單獨(dú)成錨段，也可以不單獨(dú)成錨段。由于3跨絕緣關(guān)節(jié)調(diào)整困難、容易產(chǎn)生硬點(diǎn)，一般不推薦采用3跨方式。常用的三斷口電分相有8跨三斷口、10跨三斷口、11跨三斷口、13跨三斷口等4種類型。

表3 中國鐵路的接觸網(wǎng)電分相形式情況表

以國內(nèi)應(yīng)用較多的8跨三斷口電分相為例，電分相的3個斷口的相互距離約為100 m，國內(nèi)動車組重聯(lián)時雙弓不可能同時短接3個斷口，所以對高壓母線不連通情況具有很好的適用性。

圖3 8跨三斷口電分相平面示意圖

委內(nèi)瑞拉動車組三列重聯(lián)時，從表 2可以看出，3個受電弓之間的間距為75～125 m，3個受電弓剛好短接3個斷口，因此8跨三斷口分相不適用于委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路。

10跨、11跨、13跨三斷口電分相無電區(qū)長度分別為4跨、3跨、5跨跨距。根據(jù)電分相處線路曲線半徑不同，跨距范圍為45～55 m。即使是13跨三斷口電分相，其無電區(qū)長度為 5×45 m =225 m時，再考慮支柱位置的施工誤差，3個受電弓也可能會將3個斷口短接，因此三斷口電分相不適用于委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路。

2.2 兩斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相

由于迪那科—阿納科鐵路動車組受電弓之間無高壓母線連通，所以電分相中性段長度小于最近2個工作受電弓距離或無電區(qū)長度大于最遠(yuǎn)2個工作受電弓距離，二者條件滿足其一即可。

（1）中性段長度小于最近2個受電弓距離，即要求中性段長度小于75 m。中性段跨距需控制在75 m之內(nèi)，從平面布置角度分析可知該方式無法實(shí)現(xiàn)。客運(yùn)專線通常采用的6跨兩斷口電分相，由于其中性段由4個轉(zhuǎn)換跨距組成，其長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于75 m，因此6跨電分相不能應(yīng)用于委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路。

（2）無電區(qū)長度大于最遠(yuǎn)2個受電弓距離，即要求無電區(qū)長度大于225 m。結(jié)合表3所述的各種電分相形式，考慮到委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路的各種升弓組合，設(shè)計(jì)了一種適用于委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路的電分相，采用圖 4所示的11跨電分相方案，該方案的無電區(qū)長度為2根轉(zhuǎn)換柱絕緣子外側(cè)的距離，從圖4可以看出，電分相的無電區(qū)長度大于225 m，同時為了盡量縮小列車無電惰行距離，將無電區(qū)跨距設(shè)定為45 m，減少了列車的速度損失。不論受電弓之間的高壓母線是否連通，該方案均可滿足迪那科—阿納科鐵路動車組各種編組方式及升弓組合方式。

圖4 由2個4跨絕緣關(guān)節(jié)及3個中間跨距組成的11跨電分相方案示意圖

3 結(jié)束語

國外鐵路項(xiàng)目的動車組、機(jī)車車輛的配置方案一般與國內(nèi)方案不同，造成了動車組編組方式及受電弓升弓方式、升弓數(shù)量、升弓距離與國內(nèi)鐵路有很大不同，在設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)電分相時需要引起注意。本文通過對國內(nèi)、委內(nèi)瑞拉的動車組編組方式及受電弓升弓方式的對比，分析了接觸網(wǎng)電分相的設(shè)計(jì)原理，在對照國內(nèi)幾種常用電分相形式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了委內(nèi)瑞拉迪那科—阿納科鐵路的接觸網(wǎng)電分相，很好地滿足了動車組在各種編組方式下的開行要求。同時，本文對國外鐵路接觸網(wǎng)電分相的設(shè)計(jì)起到了一定的參考、借鑒作用。

[1]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.

[2]鑒電[2007]223號.接觸網(wǎng)電分相設(shè)計(jì)方案研討會紀(jì)要.2007.

[3]中鐵電氣化局.三斷口式接觸網(wǎng)電分相裝置原理及其在客運(yùn)專線鐵路中的應(yīng)用[C].接觸網(wǎng)電分相設(shè)計(jì)方案研討會，天津，2007.

[4]中國中鐵股份公司委內(nèi)瑞拉機(jī)車車輛采購工作組.關(guān)于動車組接觸網(wǎng)、注水口等相關(guān)接口問題的確認(rèn).2010，10.

[5]鐵運(yùn)函[2006]462號.時速200和300公里動車組主要技術(shù)條件.2006.