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电力机车采用地面带电自动过分相技术的必要性我国电气化铁道均采用25kV单相工频交流供电制式，为了平衡三相供电负荷，提高电力系统利用率，电气化铁道牵引变电所采用轮换接线，换相分段供电方式，无论采用何种供电制式，接触网都不可避免地要设置电分相设施。
该系统技术，利用地面自动过分相装置，实现了电力机车在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、惰行过分相，损失牵引力，延长运行时分，影响电气化铁路优势的发挥。
避免了手动误操作带电闯分相，烧毁接触网的故障，以及在多台机车牵引区段，由于操作不同步造成的列车冲动大，引起的断钩等运输安全隐患，提高了牵引供电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。
地面带电自动过分相系统的技术原理地面带电自动过分相系统技术由列车识别、逻辑控制、操作执行、远动监控、接触网相分段转换区、机车兼容六个子系统组成。
主接线，见图1。
图1 系统全备用主接线及工作原理图系统正常运行：当机车从A相电源驶入位置传感器1CG范围，经轨道电路1CG动作，启动、控制真空断路器1ZK闭合，接触网的A相电源被输入到转换区给机车供电；当机车驶入中性段转换区的位置传感器2CG范围，启动控制真空断路器1ZK开断，仅在130ms的时间内，控制2ZK真空断路器跟随闭合，完成转换区的供电电源由A相，自动转换成B相电源，实现了接触网中性段转换区，不同供电电源的相位自动转换与连续供电。
机车在电分相区运行时，机车乘务员不用进行任何地操作。
机车继续行驶前进到达3CG位置传感器，操作执行子系统将真空断路器2ZK断开，转换区失去供电电源，恢复为无电区。
运行机车始终在机车断路器闭合状况下，实现了带电、带负荷、免操作，安全、准确地自动通过电分相区段。
电力机车过关节式电分相过电压探讨摘要：目前，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步设计根据机车实际情况，采用监控系统为主，RFID射频和GPS为辅的方案设计：由于机车上的监控系统成熟稳定，能准确提供公里标、车速、车站号、线路号、支线号等数据，所以利用监控系统进行分相位置定位，精确定位误差在10m左右，再利用现有RFID射频识别与GPS信息做为辅助定位手段进行多重定位技术，提高了准确性和可靠性。
关键词：RFID射频；自动过分相装置；多重定位技术电力机车自动过分相功能检测系统是保证电力机车自动过分相的功能正常可靠，保证电力机车安全自动通过分相点的有效手段。
电力机车自动过分相功能检测系统包括3个部分的检测：（1）检测车载的自动过分相装置是否正常可靠。
（2）检测电力机车运行区段内各分相点的4个地面信号是否未丢失或被破坏，并可被车载的自动过分相装置正常准确的接收。
（3）检测车载的自动过分相装置的外部配件（主要是机车感应接收器，简称机感器）、自动过分相装置与机车的连线及它们之间的配合是否正常。
车载的自动过分相装置经过长时间（达到一个检修期）的运行，可能会因为机车的振动而造成部件的松动及内部连线的松脱；也可能会因为运行途中灰尘的侵入和受潮导致内部电路的短路和烧损；也可能由于机车本身的故障而导致装置内部的损坏；内部继电器元件的触头也可能因灰尘集结等而接触不良。
所以自动过分相装置需定期检测。
在电力机车运行区段内的各分相点埋有4个地面信号，各为1个永磁铁。
理论上说它们是免维护的，可长期使用。
但因为永磁铁埋设在轨枕内，在野外无人看守的地方，可能会因人为破坏，如被人偷走而丢失；另外，车载的机感器可能会被异物撞击及其它原因而偏离位置导致不能可靠接收到地面信号。
所以各分相点的4个地面信号是否未丢失和未被破坏，并可被车载的自动过分相装置正常准确的接收也需定期检测。
车载的自动过分相装置的机感器安装在机车的走行部，有的安装在排障器上，有的安装在焊接于转向架的支架上。
上海铁道增刊2019年第2期87电r uns动辺分ili目技朮月祈王波通号（长沙）轨道交通控制技术有限公司摘要保证重载高速列车顺利平稳通过电分相区段，对目前的接触网电分相及供电方式提出了新的要求。
通过从最初的自动过分相装置到目前的同相供电技术的基本原理及应用的梳理研究，为进一步应用提供参考。
关键词自动过分相装置；同相供电技术重载高速轨道交通，牵引供电一般均采用单相交流25kV电压等级供电，单一供电臂不能过长，一般不超过20 km（AT供电也不超过40km）,各个供电臂之间必须设置分相装置。
虽然分相装置技术不断进步，从最初的器件式向关节式发展.从最初的六跨式关节、七跨式,直到十一跨式，但所有关节都存在中性段问题，机车必须在经过中性段时进行断电通过。
这对机车的速度、分相设置的位置、相关的信号标识、司乘人员的精力、及其他辅助的设施等都提出了要求。
特别是重载列车，大坡度区段，曾经发生过列车停在中性区，请求救援的事件发生，给正常运输秩序带来很大的影响。
在市域铁路中，由于线路曲线半径较大、速度较慢，很容易发生机车停留在中性区的现象。
随着列车速度的提高，为了克服这些问题，采取了一系列技术措施。
1早期的自动过分相技术（装置）1.1地面自动转换电分相装置通过轨道电路来控制断路器S1、S2的断、合;保持中性段分别与A相段和B 相段同相,保证机车通过Fl、F2断口时,可以不断电通过（如图1所示）。
图1地面转换过电分相结构图1.2柱上式电分相自动转换装置和地面自动转换电分相原理基本相同，主要是在支柱的杆顶布置，省去了地面建设和空间，结构相对简单。
在设备和结构上是对称布置的，能够适应正反向行车要求。
1.3车上式过电分相自动转换装置主要是在店里机车控制室及电分相区域安装必要的装置和设备，以至于不需要人工干预而实现电力机车自动转换的电分相装置。
主要是地面感应器，车载感接收装置，主电路设备，控制设备等自动进行机车主断路器的断、合操作。
电力机车过分相原理电力机车是一种通过电力驱动的机车，其运行原理是基于过分相原理。
过分相是指将交流电源分为两个或多个相位，通过相位差来驱动电动机。
在电力机车中，常用的过分相原理有三相过分相和单相过分相。
三相过分相是指将交流电源分为三个相位，即A相、B相和C相。
这三个相位之间相互间隔120度，形成一个闭合的三角形电路。
在三相过分相系统中，电源通过三个相位交错输入到电动机中，从而产生一个旋转磁场，驱动电动机运转。
由于三相过分相电路中的相位差恒定，因此电动机的转速稳定，效率高，运行平稳。
单相过分相是指将交流电源分为两个相位，即正相和负相。
在单相过分相系统中，电源通过正相和负相交替输入到电动机中，从而产生一个旋转磁场，驱动电动机运转。
由于单相过分相电路中的相位差不恒定，因此电动机的转速不稳定，效率较低，运行不平稳。
为了解决这个问题，单相过分相系统通常会加装一个启动电容器，用于产生一个额外的相位差，从而使电动机的转速更加稳定。
过分相原理在电力机车中的应用使得机车具有了许多优点。
首先，过分相原理使得电力机车的功率输出更加平稳，能够适应不同负荷的运行要求。
其次，过分相原理使得电力机车的转速稳定，提高了机车的运行效率。
再次，过分相原理使得电力机车的运行更加平稳，减少了机车的振动和噪音。
最后，过分相原理使得电力机车的维护成本更低，使用寿命更长。
然而，过分相原理也存在一些限制和挑战。
首先，过分相原理需要稳定的交流电源供应，因此在一些偏远地区或电力供应不稳定的地区，电力机车的运行可能会受到限制。
其次，过分相原理对电动机的设计和控制要求较高，需要使用先进的电力电子技术和控制系统。
再次，过分相原理在低速和高负荷的情况下可能会出现转速波动和失速的问题，需要引入一些辅助控制方法来解决。
电力机车通过过分相原理实现了高效、稳定和环保的运行。
随着电力电子技术和控制系统的不断发展，电力机车的性能和可靠性将进一步提高，为铁路运输领域带来更多的创新和发展。
双断口六跨电分相是借鉴法国高速铁路的一种短分相设计模式，即双弓间距大于中性区的长度。
其有2个断口，但只在运行方向上装设1台网隔。
无电区约22 m，等效无电区约35 m，中性区的距离小于190 m。
动车组断电过电分相，地面信号采用点式应答器方式，双弓运行时动车组断电滑行距离在400 m以上，滑行时间约5 s（300 km/h速度下），速度损失最小。
目前在国内合武客运专线等线路上大量采用。
示意图如图4所示。
图4 六跨绝缘锚段关节式电分相平面示意图该短分相模式的优点是：动车断电滑行距离短，速度损失小；无电区短，较少发生动车停于无电区故障（S1线目标速度只有120km/h，是否因为速度较低而增加停在无电区的可能？）；对动车组的升弓方式制约小。
其不足之处是：2个断口只装设1台网隔，制约了越区供电的灵活性，它的设计初衷可能是防止2个断口都装设网隔，一旦同时误合会造成相间断路，其实只需将2台网隔加装电气闭锁，将解锁权留到调度端即可；救援方式复杂，当动车停于无电区时也需要动车司机下车确认受电弓不在危险区（靠近分相内未装网隔侧接触线与中性线转换处）内，方可采用合网隔的方式救援，由于其无电区较短，一旦发生动车带电过分相，则高速通过的受电弓将电弧拉长，可能通过电弧造成相间短路。
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。
国内已投运的客运专线基本均采用地面感应车载自动断电过分相技术。
它是一种比较适合国内当前现实的动车过分相技术，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。
而短分相模式是与之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、方便调度运维。
同时应借鉴京津城际铁路的双断口双网隔模式，在分相的2个断口装设2台网隔并进行电气闭锁，以利于越区供电的灵活性。
因为越区供电对提高牵引供电可靠性有着非常重要的意义。
电力机车自动过分相方案的探讨摘要：介绍了3种自动过分相方案的工作原理及实际应用情况，分析了它们各自的优点和缺点，并建议在准高速和高速电气化线路上采用第3种方案，即车上自动控制断电方案。
关键词：电力机车接触网电分相供电死区中性段自动过分相为使电力系统三相负荷尽可能平衡，电气化铁道的接触网采用分段换相供电。
为防止相间短路，各相间用空气或绝缘物分割，称为电分相。
国内接触网上每隔20k m～25k m就有一长约30m的供电死区。
在此无电区外一定距离处设有“断”、“合”提示牌，电力机车通过时须退级、关闭辅助机组、断开主断路器，惰行通过无电区后再逐项恢复，这样受电弓是在无电流情况下进出分相区的，从而保证了受电弓和接触网的寿命。
但这样操作，一方面影响了行车速度，另一方面增加了司机的劳动强度，操作稍有疏忽就会拉电弧烧分相绝缘器。
对准高速、高速线路，每小时就要过10多个分相区，靠司机操作实属困难。
对高坡重载区段，手动过分相会引起列车大幅降速，延长咽喉区段的运行时间，降低线路运能。
因此必须考虑列车自动过分相的方案，及早取消司机的手动过分相操作。
国外仅有少数国家研究和采用自动过分相装置，其技术方案基本上有3种：地面开关自动切换方案，柱上开关自动断电方案，车上自动控制断电方案。
下面将对这3种方案进行介绍、分析和比较。
1地面开关自动切换方案这种方案国际上以日本为代表，解决了东海道新干线上高速列车自动过分相的难题。
国内郑州铁路局西安科研所在咸阳附近对这种方案进行了研究和试验。
这种方案的工作原理见图1。
在接触网分相处嵌入一个中性段，其两端分别由绝缘器J Y1、J Y2与二相接触网绝缘。
J Y1、J Y2不采用一般的由绝缘物构成的分相绝缘器，而采用锚段关节结构，以保证受电弓滑过时能连续受流。
2台真空负荷开关Q F1、Q F2分别跨接在J Y1、J Y2上，使接触网两相能通过它们向中性段供电。
在线路边设置4台无绝缘轨道电路C G1～C G4作为机车位置传感器。
无车通过时，2台真空负荷开关均断开，中性段无电。
当机车从A相驶来达到C G1处时，真空负荷开关Q F1闭合，中性段接触网由A相供电。
待机车进入中性段、到C G3处时，Q F1分断，Q F2随即迅速闭合，完成中性段的换向过程。
由于此时中性段已由B相供电，机车可以在不用任何附加操纵、负荷基本不变的条件下通过相分段。
待机车驶离C G4处后，Q F2分断、装置回零。
反向来车时，由控制系统自动识别，控制2台真空负荷开关以相反顺序轮流闭合，采用这种方法过分相，断电时间约为0.1s～0.15s。
图1地面开关自动切换方案的工作原理图这种方案的优点是：接触网无供电死区，无须司机操作，机车上主断路器无须动作，自动换相时接触网中性段瞬间断电时间很短，且此时间与行车速度无关，可适用于0～350k m/h速度范围，对行车中可能出现的限速、一度停车等情况均能正常工作。
这种方案的缺点是：(1)真空负荷开关带负荷分断，因而必须考虑在线备份及检修备份。
图2是实用的主接线图。
其中Q F1、Q F2为主用开关，Q F5、Q F4分别为其检修备用开关，当主用开关检修时可以方便地投入工作。
Q F3是Q F1、Q F5的在线备用开关，平时它处于闭合位，当万一Q F1(Q F5)由于灭弧室真空破坏或操作机构原因发生拒分故障时，控制系统则命令Q F3迅速分断，然后再闭合Q F2(Q F4)，以避免造成相间短路。
图中Q S1为三相隔离开关，便于装置的投入或撤出；Q S3为单极隔离开关，在Q F3检修时将其旁路；Q S2单极隔离开关平时处于分断位，只有当装置停用，中性段上恰有机车途停时才闭合。
闭合后，机车得电驶离中性段。
图2实用主接线图Q F1、Q F2——主用开关；Q F3——在线备用开关；Q F4、Q F5——检修备用开关；Q S1——三极隔离开关；Q S2、Q S3——单极隔离开关；J Y1、J Y2——分相绝缘器；F——避雷器；T I——电流互感器；T V——电压互感器；F U——熔断器(2)中性段的长度难于确定。
对于只有1个受电弓的列车或是双机重联、2台机车紧靠的列车，中性段的长度可以按双机长度来确定。
对于双机重联，机车分布在首尾的列车或是多弓动力分散型列车，中性段要按整个列车长度来考虑。
中性段的长度必须考虑本区段运行模式的多样性。
图3过分相区时的电流波形(a)v=40k m/h，网压27.7k V，19级；(b)v=85k m/h，网压29k V,15级(3)过分相区后合闸时的电流冲击比较大，如果机车上不采取措施限制合闸冲击电流，有可能造成电机环火，同时列车冲动也使乘客难于忍受。
图3是637次列车、573号机车两次过分相段时的电流波形，第2次的合闸涌流为机车原负荷的9.5倍。
这可能是由于负荷开关带负荷分断后引起的中性段残压恰与合闸后的电压相位接近叠加造成的。
解决合闸时的电流冲击，可在机车上采取措施，即机车上检测到连续60m s无网压时，把司机给定拉回到0，延时0.5s，然后再重新启动机车。
司机给定由0到最高值约延时6s。
(4)投资巨大，要建分区所，需要有一批管理和操作维护人员。
初步估算其投资比第3种方案超出2个数量级，而且后续的管理维护费用相对也较大。
该方案经过试验改进，现已经在线路上投入使用。
2柱上开关自动断电方案这种方案以瑞士A F公司为代表。
国内福州铁路分局曾从瑞士A F公司引进了2组自动分相装置，装于鹰厦线永安机务段管区内。
其工作原理见图4。
A、B两组真空开关在正常状态下均处于分断位置。
当电力机车运行至a-b之间时，A组开关装置线圈有电流通过，磁铁吸合，真空开关在15m s时间内闭合使c-d段有电。
当电力机车运行至c-d之间时，A组开关的线圈中无电流通过，磁铁释放，15m s时间内A组真空开关断开，使d-e-f-g 为无电区，机车惰行。
当电力机车运行至g-h之间时，B组开关装置线圈有电流通过，同理B组真空开关闭合；当机车驶离i点后，B组开关线圈失电使B组开关断开，但此时该开关不起分断电流作用。
这样A、B两组开关回到初始状态。
图4柱上开关自动断电方案的工作原理图这种方案的优点是：比第1种方案来得简单，无须设立分区所，相应投资要少些，供电死区(d-e-f-g或c-d-e-f)比现有的分相区来得短，无需司机操作，机车上的主断路器不需分断。
这种方案的缺点是：(1)真空开关带负荷分断，需要经常维护，由于是柱式安装，难于实现100%备份。
(2)该方案运行的可靠性与机车通过分相区时的速度有关，即通过速度必须在一定范围内。
如果机车速度太低，机车尚未到达d点就过早地断电，靠惯性闯过供电死区时的速度损失很大，严重时甚至接近停车；如果机车速度太高，机车通过a-c段的时间太短，A组开关线圈得电时间太短，导致A组开关不能正常闭合。
所以这种方案难于适应临时限速、一度停车等特殊情况。
(3)过分相后机车电流有很大的冲击，造成机车主断路器跳闸，如果机车上未采取措施，势必造成机车冲动，影响电机和车钩，使乘客感到不舒适。
这点与第1方案类似。
(4)试验中发现在靠近分相两端产生了一些明显的电弧。
这主要是机车进入分相区a-c段时，由于真空开关线圈的接入，引起加到机车上的网压突降，产生了电弧。
这是本方案不可克服的弊病。
(5)分相区中接触网分段比较多，接触网结构复杂。
(6)当机车向一个方向行驶时，A、B2组开关中只有一组开关动作是必要的，另一组开关动作是多余的。
(7)难于适应多弓运行的列车，一列车过分相会造成真空开关多次动作，且与弓的位置有关。
(8)存在着一定长度的供电死区，因而断电时间比第1种方案长，且与速度有关。
这种方案由于其本身的缺陷，特别是难于适应不同的通过速度，再加上对过分相后的电流冲击未采取相应措施，因而未能实际投入使用。
3车上自动控制断电方案该方案的工作原理是当机车得到过分相预告信号后，首先进行确认，然后封锁触发脉冲，延时断开主断路器，使机车惰行通过无电区。
在通过无电区后，由机车自动检测网压从无到有的跳变并确认，再合主断路器，顺序启动辅机，然后限制电流上升率，启动机车。
该方案中，除分相预告信号与地面设施有关外，其余一切操作都由机车自动完成，无需人工干预。
机车具有自动过广深线全线都采用这一方案自动过分相，所用的S S8分相的功能，实际使用效果好，投资较以上两种方案都少得多。
在离分相区两端约60m处的线路上，左、右各埋1块磁铁，一个分相区只需要4块磁铁。
机车头部靠近铁轨处左右各设1个感应器，当机车通过磁铁时，感应器就接收到信号，再由感应器向机车微机控制系统发送110V电平的预告信号。
机车微机控制系统在收到该预告信号后延迟一定时间，向感应器发出一个20m s宽、110V电平的复位信号，使感应器复位，预告信号随之消失。
所延迟的时间用于完成对预告信号的确认，封锁触发脉冲，等待电机电流衰减和断开主断路器，并留有一定余量。
但延时时间不能太长，必须保证机车开始进入分相区时使感应器复位，以便进行下一次的检测。
当机车驶离分相区时，感应器也相应动作，机车在经过同样延时后再次使感应器复位，而这一次感应器所发的信号没有实际意义，它只是为了线路上车辆双向行驶的需要才设置的。
图5是目前广深线上这些信号的时序图。
图5预告信号与复位信号的时序机车上为了实现自动过分相的功能，一是必须在主断路器前设置25k V 的高压电压互感器，以便检知是否已过了分相区；二是利用微机系统已有的硬件：1个数字输入口用于检知预告信号，2个数字输出口，分别发出感应器复位信号及合主断路器命令。
自动过分相分主断路器命令，可与机车保护用的分主断路器命令合用，由软件来区分主断分的原因。
国产相控电力机车上一般都装有高压互感器，用于提供一次侧电压信号和检测无功功率。
所以为了实现过分相的自动控制，一般不需另行增加设备。
实现机车上过分相的自动控制，对微机控制的机车(如S S8、S S9、S S4B)来说是不难解决的，主要通过软件来实现；而对于模拟控制的相控机车(如S S4改、S S3B、S S6、S S6B)，则需进行改造，加装一些小设备；对于用调压开关进行调压的机车(如S S1、S S3)则较难于实现。
该方案的优点是：(1)投资最低，仅需解决过分相的预告信号问题。
(2)主断路器只分断辅机的小电流，而不需分断牵引电机电流，因而对主断路器电寿命影响不大。
(3)过分相区后能自动控制电流上升率，不会有冲击电流，对列车造成的冲动也比较小，提升了乘客的舒适度。
(4)过分相的自动控制与列车速度无关，可适应低速、常速、准高速和高速的要求。
(5)预告信号的检测采用了2套冗余，所以使用可靠，没有发生过问题。
(6)无需人工干预。
(7)可以适应多弓的列车。
头车在接到分相预告信号后，发出命令到其他动力车，使各动力车几乎同时封锁脉冲和断开主断路器，由各车自己判断是否通过了分相区。
