動車組運(yùn)行途中登頂處置方案研究

馮啟興

（中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司 北京動車段，北京 102600）

動車組在運(yùn)行區(qū)間發(fā)生故障,需進(jìn)行登頂處置時，為保障作業(yè)人員人身安全，會采取多項措施進(jìn)行安全卡控。但過于繁雜的安全卡控措施極大延長了故障處置時間。同時，鑒于鐵路線路的特殊性，動車組在正線區(qū)間停車時，由一列列車受到干擾而引起的延遲傳播可能會對后續(xù)的列車造成不確定的影響，進(jìn)而對整條線路的運(yùn)輸秩序造成影響。這就要求鐵路部門在突發(fā)事件發(fā)生時進(jìn)行快速處置，保證后續(xù)列車盡快地恢復(fù)按列車運(yùn)行圖行車，使損失降低到最小[2]。

國內(nèi)高鐵工作者針對弓網(wǎng)故障應(yīng)急處置中人身安全和行車安全兩方面存在的薄弱環(huán)節(jié)提出了相應(yīng)對策，并整理出一套應(yīng)急處置的既定流程。但動車組發(fā)生故障需進(jìn)行登頂處置時，按照既有模式處置的效率已無法滿足當(dāng)下高鐵運(yùn)營的整體需求。

本文對既有動車組登頂處置流程進(jìn)行分析，并提出解決辦法，經(jīng)現(xiàn)場演練認(rèn)證，大幅度提高了登頂效率，為該方案的全路推廣提供了數(shù)據(jù)支持。

1 既有登頂處置方案分析

動車組需登頂處置故障時，為確保隨車機(jī)械師作業(yè)人身安全，需要進(jìn)行接觸網(wǎng)斷電操作。在正線上進(jìn)行接觸網(wǎng)斷電作業(yè)時，由于無法判斷來電方向，需要在動車組頭尾兩端均設(shè)置接地線[3]。隨車機(jī)械師需耗費(fèi)大量體力和時間用于搬運(yùn)工具備品、與司機(jī)當(dāng)面進(jìn)行命令簽收和確認(rèn)放電等操作。登頂作業(yè)前的各項準(zhǔn)備工作和各項確認(rèn)環(huán)節(jié)延長了故障整體處置時間，導(dǎo)致處置效率低下。

1.1 動車組放電方式

1.1.1 二系平臺動車組放電方式

二系平臺（包括CRH2A/B/C/E/G、CRH380A/AL型）動車組斷電降弓后，車頂高壓系統(tǒng)會殘存有大量電荷，如不進(jìn)行放電操作就直接登頂作業(yè)，存在觸電人身安全隱患[4]。

二系平臺動車組采用的放電方式有兩種。（1）閉合接地保護(hù)開關(guān)放電方式：接觸網(wǎng)斷電后掛接地桿，通過閉合接地保護(hù)開關(guān)（EGS），將車頂高壓系統(tǒng)殘存電荷泄放。（2）升弓放電方式：接觸網(wǎng)斷電后掛接地桿，通過接觸網(wǎng)掛接地桿，升弓可將車頂高壓系統(tǒng)殘存電荷泄放。

幼兒在學(xué)習(xí)幾何圖形之前就對物體的形狀有了初步了解，這是他們在生活與探索之中積累的經(jīng)驗。特別是幼兒能夠?qū)ψ约航佑|過的物體形狀擁有比較清晰的認(rèn)識。例如，幼兒能夠知道足球是圓形的，門窗是長方形的等。而在這個階段，幼兒對圖形的認(rèn)識還無法脫離具體物體單獨(dú)存在，需要逐漸從具體化的物體向抽象化的圖形概念進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這才能夠形成抽象意識，從而更加準(zhǔn)確地理解和把握幾何圖形的概念。比如，很多幼兒會用具體的事物代指某種圖形，而在經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)后他們則會嘗試將物體與形狀進(jìn)行比較，形成初步的圖形觀念，最終完成幾何圖形概念抽象化。

由于閉合EGS放電方式較為復(fù)雜，且使用EGS放電后還存在空開未恢復(fù)到位的情況，接觸網(wǎng)供電后升弓合主斷導(dǎo)致接觸網(wǎng)頂閘的錯誤操作隱患，因此二系平臺動車組大都采用升弓放電方式。

“G40次”問題發(fā)生后，暴露出在車頂受電弓均被擊打損壞的極端情況下，存在無法通過升弓進(jìn)行放電操作的可能[5]。而通過閉合EGS放電操作流程復(fù)雜，存在錯誤操作安全隱患，必須要求隨車機(jī)械師與司機(jī)共同確認(rèn)，給應(yīng)急處置工作增加了新的卡控環(huán)節(jié)，帶來新的操作風(fēng)險。這種情況下，急需尋求二系平臺動車組新的放電操作方法。

1.1.2 歐系平臺動車組放電方式

歐系平臺動車組斷電降弓后，因受電弓等的分布電容貯存的能量極小，可以忽略，登頂作業(yè)不涉及到高壓部件內(nèi)部電容的泄放。殘留電荷主要集中在車頂高壓母線的分布電容中。該動車組可通過車頂高壓互感器進(jìn)行泄放，泄放時間一般在1 s內(nèi)，不需要再進(jìn)行單獨(dú)放電[6]。所以，歐系平臺動車組登頂處置方案不需要對車頂高壓部件放電環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。

1.2 安全信息確認(rèn)

在登頂處置過程中有3次安全信息需隨車機(jī)械師與司機(jī)當(dāng)面進(jìn)行聯(lián)控確認(rèn)。這些當(dāng)面聯(lián)控需求在很大程度上，延長了作業(yè)時間，降低了處置效率。

（1）隨車機(jī)械師下車作業(yè)前，需由司機(jī)向行車調(diào)度員提出下車申請、接觸網(wǎng)斷電申請及鄰線限速160 km/h申請。調(diào)度命令下達(dá)后，司機(jī)會要求隨車機(jī)械師簽收調(diào)度命令[7]。由于隨車機(jī)械師在提出登頂作業(yè)申請后，需要提前準(zhǔn)備接觸網(wǎng)斷電的工具備品，而這些工具分布在動車組不同車廂的備品柜內(nèi)。調(diào)度命令下達(dá)后，隨車機(jī)械師需從車廂處前往司機(jī)室簽收調(diào)度命令，再返回車廂內(nèi)準(zhǔn)備工具。延長了工具、備品的準(zhǔn)備時間；

（2）接觸網(wǎng)停電后，隨車機(jī)械師需前往司機(jī)室與司機(jī)共同升弓進(jìn)行接觸網(wǎng)網(wǎng)壓確認(rèn)。確認(rèn)接觸網(wǎng)無網(wǎng)壓后方能進(jìn)行驗電掛桿操作，延長了作業(yè)時間；

（3）在動車組首尾端接地線設(shè)置完畢后，二系平臺動車組需進(jìn)行放電操作，此項操作要求隨車機(jī)械師前往司機(jī)室確認(rèn)司機(jī)操作情況，延長了作業(yè)時間。

1.3 應(yīng)急工具備品

接觸網(wǎng)接地裝置和登頂作業(yè)工具備品種類繁多，隨車機(jī)械師行走路線繁雜。接觸網(wǎng)斷電后，隨車機(jī)械師需分別將兩套接地裝置搬送至首尾司機(jī)室，以便在動車組首尾端掛設(shè)接地線。同時還需準(zhǔn)備相關(guān)的勞動防護(hù)用品[8]。動車組首尾兩端掛桿完畢后，隨車機(jī)械師需將登頂作業(yè)工具和登頂梯運(yùn)送至故障車處。

在登頂處置過程中，應(yīng)急工具備品的搬運(yùn)流程如下：

（1）隨車機(jī)械師將登頂工具運(yùn)送至故障車廂處；（2）帶上一套接地桿、接地線、驗電筆、絕緣鞋、絕緣手套、安全帽到主控端司機(jī)室，與司機(jī)簽認(rèn)命令后下車驗電掛桿；（3）帶上另一套接地桿、接地線、驗電筆、絕緣鞋、絕緣手套、安全帽到另一端驗電掛桿；（4）到故障車處登頂處理故障，完畢后再至兩端撤桿。

隨車機(jī)械師最短行程為車組總長的3.5倍。以驗證時使用的CRH380CL型長編動車組為例，總行走路程為1 500 m，且為負(fù)重11.4 kg行走（接地桿總重9 kg、驗電筆1.4 kg、絕緣鞋及手套重1 kg）。各項準(zhǔn)備工作完成后才能登頂處置故障。登頂時還需負(fù)重攀爬登頂梯，對隨車機(jī)械師的體能和身體素質(zhì)是一個極大的考驗。

綜上，由于二系平臺動車組放電方式復(fù)雜，隨車機(jī)械師與司機(jī)的諸多聯(lián)控環(huán)節(jié)均需在司機(jī)室當(dāng)面完成，隨車機(jī)械師接觸網(wǎng)斷電操作和登頂作業(yè)需要準(zhǔn)備的工具繁多，且對掛桿位置有明確要求，導(dǎo)致隨車機(jī)械師將大量的時間和精力用在路線行走和工具準(zhǔn)備上，致使故障整體處置時間延長，處置效率低下。

2 優(yōu)化方案及驗證情況

為了優(yōu)化動車組登頂處置流程，在保證隨車機(jī)械師人身安全的前提下縮短故障處置時間，本文從二系平臺動車組放電方式變更、接觸網(wǎng)斷電后掛桿方式變更、安全信息確認(rèn)方式優(yōu)化、隨車備品工具管理優(yōu)化4個方面進(jìn)行了方案改進(jìn)。

2.1 二系平臺動車組放電方式變更

針對二系平臺動車組，接觸網(wǎng)斷電且接地線設(shè)置完畢后，由升弓放電變更為直接閉合主斷放電。接觸網(wǎng)斷電后掛接地桿，閉合真空斷路器（VCB）,車頂高壓系統(tǒng)殘存電荷可通過牽引變壓器原邊繞組進(jìn)行泄放，具體原理如圖1所示。

圖1 降弓閉合真空斷路器放電原理圖

操作方法是在接觸網(wǎng)斷電掛接地桿后，車輛降弓狀態(tài)下，在主控端司機(jī)室按下“VCB合”按鈕，通過故障顯示燈“VCB”燈熄滅來確認(rèn)VCB閉合，放電即完畢。

2.2 接觸網(wǎng)斷電后掛桿方式變更

區(qū)間停車時，接觸網(wǎng)斷電后，由在動車組首尾端接觸網(wǎng)掛桿變更為在受損受電弓兩端鄰近接觸網(wǎng)腕臂處各掛設(shè)一根接地桿。遇多架受電弓損壞時，在多架受損受電弓外側(cè)鄰近接觸網(wǎng)腕臂各掛設(shè)一根接地桿。通過改變掛桿位置（首尾端掛桿變更為故障車廂兩端掛桿）和掛桿方法（在接觸網(wǎng)上掛桿變更為在接觸網(wǎng)腕臂上掛桿），隨車機(jī)械師在提出登頂需求后，即可提前將相關(guān)工具備品運(yùn)送至故障車廂并開始各項準(zhǔn)備工作。同時，區(qū)間停車時，受作業(yè)空間限制，尤其當(dāng)非會車側(cè)線路邊緣距鋼軌不足2.5 m時，需申請封閉臨線以便在會車側(cè)驗電掛桿，對接觸網(wǎng)進(jìn)行驗電掛桿的難度較大，還會給運(yùn)輸秩序帶來更大的影響。若變更為在接觸網(wǎng)腕臂處驗電掛桿，在便于隨車機(jī)械師操作的同時，還可將對運(yùn)輸秩序地影響降至最低。

2.3 安全信息確認(rèn)方式優(yōu)化

隨車機(jī)械師確認(rèn)需登頂處置故障后，改為使用電臺通知司機(jī)，由司機(jī)向行車調(diào)度員提出登頂作業(yè)請求。待調(diào)度命令下達(dá)后，司機(jī)通過電臺通知隨車機(jī)械師調(diào)度命令。隨車機(jī)械師無需到司機(jī)室確認(rèn)調(diào)度命令即可從故障車非會車側(cè)就近車門處下車，提前進(jìn)行接觸網(wǎng)斷電的相關(guān)工作準(zhǔn)備。

隨車機(jī)械師將接地桿設(shè)置完畢后，可電臺通知司機(jī)。由司機(jī)閉合主斷進(jìn)行放電操作。操作完成后由司機(jī)電臺通知隨車機(jī)械師已完成放電。隨車機(jī)械師與司機(jī)通過電臺二次確認(rèn)后即可進(jìn)行登頂作業(yè)，提高登頂作業(yè)人身安全關(guān)鍵信息確認(rèn)效率。

2.4 隨車備品工具管理優(yōu)化

根據(jù)受電弓常見故障情況，將登頂作業(yè)需要的工具整合到一個作業(yè)工具包內(nèi)。隨車機(jī)械師可直接背包登頂，省去準(zhǔn)備工具的時間；將絕緣手套、安全帽等絕緣用品打包整合到絕緣工具包內(nèi)，將接地線與接地桿連接緊固到位并使用扎帶捆綁，便于搬運(yùn)的同時減少接地工具組裝時間；根據(jù)不同車型實際情況，將上述工具備品放置在受電弓所在車廂或者就近車廂，縮短隨車機(jī)械師取用時間。

2.5 新方案驗證情況

通過變更放電方式和掛桿方式、整合工具備品、優(yōu)化信息確認(rèn)流程，有效地降低了隨車機(jī)械師作業(yè)強(qiáng)度和難度，縮短了人身安全防護(hù)工作準(zhǔn)備時間，提高了處置效率。經(jīng)多次現(xiàn)場演練，以長編動車組為例，新方案與原處置方案之間各環(huán)節(jié)時間對比如表1所示。

從表1可知，同車型、同人員、登頂處置時間均為10 min的情況下，新處置方案總作業(yè)時長為51 min，原處置方案總時長為89 min。采用新方案比舊方案節(jié)省近38 min，顯著縮短了故障處置時間。

表1 方案優(yōu)化前后演練作業(yè)時長寫實表

3 結(jié)束語

目前動車組發(fā)生故障后進(jìn)行應(yīng)急處置時，是以保證絕對安全為核心。隨著民眾對于高鐵服務(wù)要求的不斷提升，高鐵發(fā)生故障后，在保證安全的前提下，對應(yīng)急處置效率提出了更高的要求。針對動車組發(fā)生需登頂處置故障后的操作流程，通過對放電方式、掛桿方式、工具備品和信息確認(rèn)4個環(huán)節(jié)的改進(jìn)，優(yōu)化了故障處置流程，縮短了故障處置時間。通過現(xiàn)場多次對新方案進(jìn)行演練驗證，該方案已獲得北京局集團(tuán)公司和鐵路總公司的認(rèn)可，并已在全路范圍內(nèi)推廣使用。