1、1 設計原始題目1.1 具體題目電分相式錨段關節設計。1.2 要完成的內容對各類錨段關節進行分析比較，確定應用錨段關節實現電分相的條件，對電分相式錨段關節進行設計，在傳統的器件式電分相方面的改進。2 設計課題的分析2.1 題目分析與設計在我國早期的電氣化鐵路中，多采用器件式電分相，但是隨著車速的提高，器件式電分相難以消除的硬點使錨段關節式電分相的使用成為必要的發展趨勢。錨段關節可分為絕緣與非絕緣兩種類型，按照跨距的不同，常見的錨段關節有四跨、五跨以及可用作電分相的七跨、九跨絕緣錨段關節。在錨段關節處，兩錨段的接觸懸掛是并排架設的。對它的基本要求是當機車通過時，應保證受電弓能平滑地由一個錨段過渡

2、到另一個錨段。本次課程設計主要對常見的這些電分相進行分析和比較，并討論錨段關節式電分相在我國的應用過程中存在的問題。2.2 錨段關節的比較2.2.1 四跨絕緣錨段關節四跨絕緣錨段關節如圖1，它組成由兩根錨柱、兩根轉換柱和一根中心支柱形成四個跨距。其中1、5為錨柱，2、4為轉換柱，3為中心柱。電力機車受電弓在中心支柱處實現兩錨段的轉換和過渡，兩錨段靠安裝在轉換支柱上的隔離開關實現電氣連接。四跨絕緣錨段關節工作支是從1到3與4中間，再從2與3中間到錨柱5處。四跨絕緣錨段關節除了進行機械分段外，主要用于電分段，多用于站場和區間的銜接處。這種錨段關節的特點是相鄰兩錨段的兩組懸掛，其承力索之間、接觸線之

3、間在垂直方向和水平都彼此相距500mm，以保證其電氣方面的絕緣。在中心支柱處，兩接觸線等高，并保證受電弓在由一個錨段過渡到另一個錨段時，過渡較平穩。圖1 四跨絕緣錨段關節2.2.2 五跨絕緣錨段關節 由于四跨絕緣錨段關節存在中心柱處接觸線彈性差和接觸線坡度大的缺點所以不適合高速電氣化鐵道要求，進而產生了五跨絕緣錨段關節。五跨絕緣錨段關節是錨段關節中含有五個跨距，主要在高速電氣化鐵路中應用。因為四跨錨段關節在受電弓由一個錨段過渡到另一個錨段時，是在中心柱處轉換的。在時速160km/h以上的電氣化鐵路都用五跨絕緣錨段關節。五跨與三跨相比，不增加接觸網支柱，只是增加兩套定位支撐裝置和少量的接觸網，投

4、資增加很少，就能更好滿足接觸網運行，也為接觸網進一步提速創造了條件。因此，建議關節式電分相的錨段關節宜采用五跨。 五跨絕緣錨段關節受電弓接觸兩接觸線是在兩等高導線處，接觸壓力小，克服了四跨接觸壓力大和出現硬點的不足，使受電弓受流質量良好，且彈性性能好，過渡平穩，延長接觸線使用壽命。五跨絕緣錨段關節如圖2所示。其中1、6為錨柱，其余全為轉換柱。五跨絕緣錨段關節的工作支是從錨柱1到轉換柱4，再從轉換柱3到錨柱6。圖2 五跨絕緣錨段關節3 我國鐵路采用電分相的形式3.1器件式電分相接觸網換相供電時每隔2030km就設一個電分相，電氣化鐵路電分相從結構劃分有器件式和關節式兩大類。器件式電分相是利用電分

5、相絕緣器串接在一起而形成一種在電氣上分開、在機械上不分段的電分相結構。常用器件式電分相構造圖如圖3所示，其是由三組分相絕緣元件串接在接觸線中而構成的分相設備，絕緣元件為環氧樹脂玻璃布層壓板，每個絕緣元件長度為1.8m，寬度為25mm，高度為60mm，在底部開有斜溝槽。也有用四組絕緣元件串聯組成分相器的，增加一組絕緣元件是為了增加可靠性，同時增加中性區的有效長度，以適應高速及新型電力機車運行的需要。 圖3 三組件式分相絕緣器3.2 電分相式錨段關節3.2.1 七跨電分相錨段關節 對于高速電氣化鐵路，其電分相已不能用常規帶有絕緣滑條式的電分相裝置，因為常規式電分相裝置動態性能差，在實際應用中會在電

6、分相處形成一連串的硬點，不僅會造成接觸線磨耗加劇，而且嚴重時，會形成火花甚至拉弧，燒損接觸線。當然，對高速運行的受電弓也會造成危害或燒傷。因而，對于160km/h以上的準高速及高速電氣化鐵路，電分相都采用錨段關節的過渡形式。在整個錨段關節內兩支接觸懸掛的水平間距均為500mm。以錨段關節的形式形成過電分相，使在高速運行時，受電弓平穩，保證設備良好運行及受流質量。七跨電分相錨段關節的結構如圖4所示。它是雙四結構其中1、4、5、8為錨柱，2、7為轉換柱，3、6為中心柱。工作支是從1到3與4中間，再從2與3中間到6與7中間，最后為5與6中間到8處。中心區為3與4中間到5與6中間跨越2個跨距，可保證有

7、100150m長度的中心區。圖4七跨式電分相錨段關節3.2.2 九跨電分相錨段關節九跨式絕緣錨斷關節式電分相，它由兩個五跨絕緣錨段關節交叉組合而成，共有10個支柱，九個跨距。如圖5所示。在整個錨段關節內兩支接觸懸掛的水平間距均為500mm。1、5、6、10為錨柱，剩下的均為轉換柱。工作支是從1到4，再從3到8，最后從7到10。中心區為4到7跨越3個跨距。電力機車通過錨段關節時，是在第5跨距內的軟性區過度的，保證過渡平穩。在絕緣距離上的要求與絕緣錨段關節相同。九跨錨段關節與七跨在功用上完全相同，但在九跨錨段關節中可以相應加大中心區長度，有利于雙弓運行。圖5 九跨式電分相錨段關節4 電分相式錨段關

8、節設計根據多年來的接觸網動態檢測結果，相同條件下器件式電分相的硬點平均為接觸網的36倍，而且運行速度越高，硬點差值越大。據統計，同樣一組器件式電分相，當速度為120、140、160km/h時，其硬點分別約為30、60、110g，而鐵道部規定是50g。可以說，當運行速度超過120km/h時，器件式電分相是很難滿足安全運行的。法國電氣化鐵路部門認為運行速度為60km/h及以下時，可采用絕緣件作為電分段，當運行速度超過60km/h時，就要采用錨段關節式空氣間隙絕緣方式。高速鐵路電分相應設在進站信號機500 m以外并應經行車、信號、供電等專業檢算確認，應盡量避免設在變坡點、大電流和加速區段，有條件時應

9、盡量設在6%及以下坡度區段。對于一般的高速區間而言，時速250 km以上動車組通過分相后的速度損失非常有限，根據行車檢算結果看，一般速度損失在15 km/h左右，因此，不應只將6%的坡度作為判斷分相設置是否合適的標準。 根據運行經驗，靠加強維修和調整來減小器件式電分相的硬點是很困難的，即使耗費大量的人力和物力，效果也難以令人滿意。器件式電分相嚴重惡化弓網關系，其接頭線夾處接觸線磨耗很快，有機絕緣桿件運行環境惡劣容易發生事故，故應盡量減少使用。建議新線建設時速為120km以上的線路應采用關節式電分相。5 總結本課程設計介紹了電氣化鐵路各類錨段關節以及用錨段關節取代電分相，還包括電分相的形式、作用、設置要求及與傳統的器件式電分相的比較。近年來，由于列車速度的大幅度提高，為了消除器件式電分相存在的問題，對電分相的設計主要采用錨段關節取代電分相并結合現場實際情況，各專業綜合協調