在电气化铁路牵引供电系统中，铁路能量路由器(railway energy router

RER)用于回收列车制动能量、接入光伏等新能源，同时改善负序、无功等电能质量，但是既有结构包含两套逆变器和变压器，存在成本高、工程应用难的问题。为此，提出一种基于跨相式单相逆变器的新型铁路能量路由器结构，其交流侧跨接α/β相牵引母线、直流侧接入光伏储能。首先，推导新型结构的数学模型和工作原理；然后，针对逆变器传统两端口模式转变为RER的三端口模式存在的有功/无功耦合问题，提出增加无功补偿装置的硬件解耦方法；其次，针对新型RER三端口间多向能流问题，提出一种多层协调优化控制策略。最后，基于典型工况及实测数据，进行了仿真验证，结果表明：三相电压不平衡度从2.52%降低至1.58%，平均功率因数从0.688上升至0.966，再生制动回收率61.65%，光伏消纳率94.16%；主设备容量降低42.31%，成本降低37.23%，说明所提新型RER在实现现有RER相同功能的前提下大幅降低了成本，具有重要的理论和工程价值。