成灌線接觸網(wǎng)電分相地面磁感裝置的設(shè)計(jì)與安裝

唐偉

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司電氣化設(shè)計(jì)研究院，工程師，四川 成都 610031）

成灌鐵路，又稱(chēng)成灌快速鐵路，是成都軌道交通中投入運(yùn)營(yíng)的第1條線路，也是中國(guó)第1條市域鐵路。線路等級(jí)為客運(yùn)專(zhuān)線，雙線，自動(dòng)閉塞。速度目標(biāo)值：成都至郫縣西為120 km/h，郫縣西至青城山為220 km/h；最大坡度為20‰。最小曲線半徑：速度220 km/h地段為2 200 m，120 km/h地段為600 m。正線線間距4.4 m。安靖（不含）至青城山正線及離堆公園支線采用無(wú)砟軌道；成都至安靖區(qū)間及所有站線均采用有砟軌道。

成灌線牽引供電采用單相工頻25 k V交流供電制式，采用帶回流線的直接供電方式。全線新建崇義變電所、郫縣東分區(qū)所、青城山分區(qū)所、安靖開(kāi)閉所、石馬村開(kāi)閉所，改建成都紅花堰變電所。

接觸網(wǎng)采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛，正線接觸線采用CTSH-120，張力20 k N，承力索采用JTMH-95，張力15 k N。在崇義變電所、郫縣東分區(qū)所分相處設(shè)置八跨三斷口錨段關(guān)節(jié)式電分相［1］；在成都變電所分相處設(shè)置器件式電分相。列車(chē)經(jīng)過(guò)電分相時(shí)，通過(guò)列車(chē)車(chē)載過(guò)分相裝置感應(yīng)地面磁感裝置的磁性信號(hào)，來(lái)控制列車(chē)自動(dòng)斷電過(guò)分相［2］。

1 自動(dòng)過(guò)分相的設(shè)置及實(shí)施

成灌線采用CTCS-2列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，并安裝了地面過(guò)分相應(yīng)答器，但是由于動(dòng)車(chē)組車(chē)載設(shè)備軟件尚未升級(jí)，目前僅能識(shí)別該信息，但未進(jìn)行邏輯處理，所以該方式尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)過(guò)分相。只有通過(guò)設(shè)置地面磁感裝置，以配合車(chē)載感應(yīng)接收器來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)過(guò)分相。

1.1 設(shè)計(jì)位置 成灌線自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)主要由地面磁感裝置（也稱(chēng)地面磁感器）、車(chē)載感應(yīng)接收器（簡(jiǎn)稱(chēng)車(chē)感器）和自動(dòng)過(guò)分相控制裝置3個(gè)部分組成。在每個(gè)分相區(qū)前后分別埋設(shè)2個(gè)地面磁感器。地面磁感裝置及標(biāo)志牌的設(shè)置位置，如圖1所示。

圖1 成灌線電分相處地面磁感裝置設(shè)置位置示意圖（以下行線為例）

1.2 工作原理 機(jī)車(chē)過(guò)分相信號(hào)的感應(yīng)、處理，由地面磁感應(yīng)器、感應(yīng)接收器和過(guò)分相控制裝置共同完成。機(jī)車(chē)過(guò)分相的控制，由微機(jī)柜及機(jī)車(chē)控制回路完成。微機(jī)柜對(duì)機(jī)車(chē)過(guò)分相的自動(dòng)控制，與司機(jī)操作控制并聯(lián)，當(dāng)司機(jī)操作控制過(guò)分相時(shí)，自動(dòng)控制起監(jiān)視作用。

機(jī)車(chē)運(yùn)行至G1（G4）點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)過(guò)分相控制裝置接收到感應(yīng)接收器感應(yīng)的預(yù)告地面定位信號(hào)，控制裝置向微機(jī)柜發(fā)出過(guò)分相預(yù)告信號(hào)，微機(jī)柜根據(jù)此時(shí)機(jī)車(chē)的運(yùn)行速度，控制電機(jī)電流平穩(wěn)下降到0，發(fā)出斷“主斷”信號(hào)給控制電路，控制電路控制機(jī)車(chē)斷劈相機(jī)斷“主斷”（預(yù)告模式）；同時(shí)，司機(jī)室蜂鳴器響3 s，提醒司機(jī)過(guò)分相區(qū)。當(dāng)G1（G4）信號(hào)失效時(shí)，機(jī)車(chē)運(yùn)行至G2（G3）點(diǎn)，自動(dòng)過(guò)分相控制裝置接收到感應(yīng)接收器感應(yīng)的強(qiáng)迫地面定位信號(hào)，控制裝置向微機(jī)柜發(fā)出過(guò)分相強(qiáng)迫斷信號(hào)，微機(jī)柜立即封電機(jī)電流，發(fā)出斷“主斷”信號(hào)給控制電路，控制電路控制機(jī)車(chē)斷劈相機(jī)斷“主斷”。在正常接收到G1（G4）信號(hào)時(shí)，G2（G3）信號(hào)不起作用（強(qiáng)迫斷模式）。

機(jī)車(chē)通過(guò)無(wú)電區(qū)后，根據(jù)接收G3（G1）點(diǎn)，自動(dòng)過(guò)分相控制裝置接收到感應(yīng)接收器感應(yīng)的合閘地面定位信號(hào)，則通過(guò)預(yù)告信號(hào)通道向微機(jī)柜送出合“主斷”信號(hào)，司機(jī)室蜂鳴器響3 s，提醒司機(jī)已通過(guò)分相區(qū)。微機(jī)柜發(fā)出合“主斷”給控制電路，控制電路控制機(jī)車(chē)合劈相機(jī)合“主斷”。預(yù)備好后，微機(jī)柜控制電機(jī)電流緩慢恢復(fù)到過(guò)分相前工況。在正常接收 G3（G1）信號(hào)時(shí)，G4（G2）信號(hào)不起作用。

1.3 實(shí)施方案 成灌線無(wú)砟軌道區(qū)段，地面磁感器安裝在上軌道板上，為了保證列車(chē)能感應(yīng)到地面感應(yīng)器的信號(hào)，磁感器的安裝高度和對(duì)鋼軌的安裝距離均有著嚴(yán)格要求，現(xiàn)有的有砟軌道磁枕方式不能直接應(yīng)用于無(wú)砟軌道。因此，成灌線采用了后植入錨栓方式來(lái)安裝地面磁感器。

由于無(wú)砟軌道板均為預(yù)制式，如果采用在軌道板上預(yù)留凹坑，或預(yù)留錨栓孔的方式來(lái)安裝地面磁感器，可能會(huì)存在預(yù)留位置錯(cuò)誤或距分相距離不滿(mǎn)足要求的問(wèn)題。而采用后置入錨栓方式安裝地面磁感器，則能保證安裝位置的準(zhǔn)確。接觸網(wǎng)施工單位能夠根據(jù)電分相的現(xiàn)場(chǎng)位置調(diào)整地面磁感器的安裝位置。

2 自動(dòng)過(guò)分相性能檢測(cè)及分析

根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案，在成灌線2處變電所、1處分區(qū)所的電分相位置安裝了電分相地面磁感裝置。2010年3月，鐵科院利用CRH 2-010A試驗(yàn)車(chē)對(duì)成灌線進(jìn)行了接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，地面電分相磁感裝置能和動(dòng)車(chē)組正確配合，列車(chē)上的感應(yīng)接收器能感應(yīng)接收到地面的預(yù)告信號(hào)（G1）和恢復(fù)信號(hào)（G3），并能根據(jù)此信號(hào)斷/合主斷路器的工作電流，保證了動(dòng)車(chē)組安全通過(guò)分相區(qū)。成灌線全線成都變電所（成變）、郫縣東分區(qū)所（郫變）、崇義變電所（崇變）自動(dòng)過(guò)分相檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1［3］。

表1 自動(dòng)過(guò)分相檢測(cè)結(jié)果

在通過(guò)電分相時(shí)，列車(chē)能根據(jù)地面磁感裝置的位置和信號(hào)及時(shí)斷/合主斷路器，使列車(chē)不帶電通過(guò)電分相區(qū)，達(dá)到了電分相的設(shè)計(jì)目的和要求。

CRH 2-010A綜合檢測(cè)車(chē)分別在成灌線上行線、下行線，以200 km/h速度通過(guò)崇義變電所電分相時(shí)的網(wǎng)壓波形，見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 成灌上行線崇義變電所電分相網(wǎng)壓波形圖

圖3 成灌下行線崇義變電所電分相網(wǎng)壓波形圖

從圖中可以看出，當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)崇義變電所電分相時(shí)，上行線、下行線地面磁感裝置的預(yù)告信號(hào)（G1）能正常工作，能發(fā)出信號(hào)使“主斷”斷開(kāi)，列車(chē)電壓降為0，列車(chē)不帶電通過(guò)電分相區(qū)；當(dāng)預(yù)告信號(hào)正常工作時(shí)，迫斷信號(hào)（G2）不起作用；在經(jīng)過(guò)G3點(diǎn)時(shí)，G3點(diǎn)處的地面磁感裝置能給出合“主斷”信號(hào)，使列車(chē)電壓恢復(fù)到過(guò)分相前的工作電壓，確保了列車(chē)安全通過(guò)電分相區(qū)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)動(dòng)態(tài)檢測(cè)分析和1年多來(lái)的安全運(yùn)營(yíng)，表明成灌線接觸網(wǎng)電分相設(shè)計(jì)方案合理，安全可靠，地面磁感裝置在無(wú)砟軌道板上的安裝簡(jiǎn)單，牢固可靠，便于維護(hù)檢修，能正確激發(fā)列車(chē)上的感應(yīng)接收器，與動(dòng)車(chē)組配合正常，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)車(chē)組自動(dòng)過(guò)分相功能。

此種方式對(duì)于其它無(wú)砟軌道鐵路電分相地面磁感裝置的設(shè)計(jì)，具有很好的借鑒和參考作用，能夠廣泛應(yīng)用于采用CTCS-2列控系統(tǒng)的無(wú)砟軌道鐵路中。

［1］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(zhuān)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(huì)，天津，2007.

［2］于萬(wàn)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.

［3］鐵科院.成都至都江堰鐵路動(dòng)態(tài)檢測(cè)報(bào)告［R］.北京：鐵科院，2010.