神朔鐵路地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)中性區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化

呂順凱

0 引言

神朔鐵路西起大柳塔站，東至朔州西站，與神延鐵路接軌，和北同蒲鐵路、朔黃鐵路、包神鐵路貫通，電氣化復(fù)線全長(zhǎng)266 km，是我國(guó)繼大秦鐵路之后第二條西煤東運(yùn)大通道，主要承擔(dān)國(guó)家能源集團(tuán)所屬神府、東勝煤田煤炭及部分地方煤炭外運(yùn)任務(wù)，2012—2019 年，連續(xù)8 年突破2 億噸運(yùn)輸大關(guān)。

地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)于2006 年起在神朔鐵路試點(diǎn)運(yùn)行，2012 年完成適用萬噸重載列車的技術(shù)改造，滿足了神朔鐵路高坡、重載線路運(yùn)能持續(xù)增長(zhǎng)的需求。地面自動(dòng)過分相技術(shù)的運(yùn)用最大限度地發(fā)揮了電力機(jī)車的牽引力控制，充分保持了列車通過電分相時(shí)的運(yùn)行速度，縮短了過分相的運(yùn)行時(shí)間（每列車通過自動(dòng)過分相區(qū)間用時(shí)平均壓縮3～4 min），顯著提高了神朔鐵路的運(yùn)輸能力[1]。

現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)有效解決了重載列車斷電通過長(zhǎng)大坡道分相導(dǎo)致的降速、坡停等問題，消除了司乘人員手動(dòng)控制過分相時(shí)由于操作不當(dāng)引起的拉弧甚至燒毀接觸網(wǎng)的安全隱患，而且錨段關(guān)節(jié)式分相的應(yīng)用避免了器件式分相對(duì)電力機(jī)車受電弓的硬點(diǎn)沖擊，“人-機(jī)-網(wǎng)”綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。但同時(shí)，隨著現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)數(shù)量的增加及線路運(yùn)量的加大，設(shè)備故障頻率也同步增加[2]?，F(xiàn)有中性區(qū)按照萬噸重載運(yùn)煤專列“同收同放”極限需求設(shè)計(jì)[3]，長(zhǎng)度超過1.2 km，當(dāng)?shù)孛孀詣?dòng)過分相系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，列車無法滑行通過，線路暫時(shí)中斷，越區(qū)送電操作復(fù)雜費(fèi)時(shí)，嚴(yán)重影響運(yùn)能；而且導(dǎo)致地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間帶重負(fù)荷工作，不利于今后小型化和簡(jiǎn)統(tǒng)化的發(fā)展，急需優(yōu)化設(shè)計(jì)改造。

1 地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)原理及其構(gòu)成

地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)的工作原理較簡(jiǎn)單，即依據(jù)列車位置檢測(cè)信號(hào)，按照預(yù)定控制邏輯進(jìn)行開關(guān)切換，使得通常狀態(tài)下不帶電的中性區(qū)在不同時(shí)段交替帶電，實(shí)現(xiàn)列車無感知平穩(wěn)通過，但由于其串聯(lián)于牽引供電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)可用性、可靠性、可維護(hù)性及安全性要求極高，涵蓋供電、接觸網(wǎng)、信號(hào)及控制等多個(gè)專業(yè)，屬于交叉學(xué)科復(fù)雜工程。

圖1 為地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖中的PT1～PT3 分別為A 臂、B 臂、中性區(qū)的電壓互感器；CT1～CT3 分別為A 臂、B 臂、中性區(qū)的電流互感器；PS1～PS4 分別駛?cè)胫行詤^(qū)前、中性區(qū)內(nèi)切換以及駛出中性區(qū)的列車位置檢測(cè)傳感器，通常采用功能豐富、安全性好的計(jì)軸裝置，正向行車采用PS1、PS3 和PS4，反向行車采用PS4、PS2和PS1；K1～K2 為執(zhí)行單元，早期普遍采用選相斷路器，目前已示范應(yīng)用可靠性更高、毫秒級(jí)切換且可以精確選相的高壓電力電子開關(guān)；JY1～JY2為空氣絕緣錨段關(guān)節(jié)，滿足機(jī)車受電弓在各區(qū)間平穩(wěn)過渡和連續(xù)受流，兩者之間即為中性區(qū)。

圖1 地面過分相系統(tǒng)構(gòu)成

按照功能單元?jiǎng)澐?，地面自?dòng)過分相系統(tǒng)主要包括位置檢測(cè)單元、邏輯控制單元、安全保護(hù)單元、執(zhí)行單元、接觸網(wǎng)中性區(qū)等，各單元間的關(guān)聯(lián)關(guān)系見圖2。

圖2 地面過分相單元關(guān)聯(lián)關(guān)系

2 地面自動(dòng)過分相中性區(qū)設(shè)計(jì)原則

中性區(qū)是地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)的重要組成部分，機(jī)車需要在中性區(qū)完成電壓和（或）相位不同的高壓電源切換，設(shè)置是否合理將直接影響過分相時(shí)的行車及供電系統(tǒng)安全。

中性區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮多方面因素，主要包括列車的相關(guān)信息，如列車的編組方式、長(zhǎng)度、車速等，過分相系統(tǒng)自身的一些技術(shù)參數(shù)，如位置檢測(cè)時(shí)間、程序運(yùn)行周期、預(yù)定切換時(shí)間、開關(guān)分合時(shí)間和故障情況下保護(hù)動(dòng)作所需時(shí)間，以及地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜編組列車的邏輯控制策略等。

地面過分相系統(tǒng)中性區(qū)設(shè)計(jì)目前尚無統(tǒng)一的規(guī)范性文件，參考接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)式電分相設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定[4]，同時(shí)結(jié)合地面自動(dòng)過分相的工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成，編制無電區(qū)長(zhǎng)度需求計(jì)算式如下：

式中：L0為地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)進(jìn)行電源切換前中性區(qū)內(nèi)第一臺(tái)機(jī)車的第一個(gè)前軸至最后一臺(tái)機(jī)車的受電弓之間的距離，m；V為線路允許的最高運(yùn)行速度或該電分相處線路限制的運(yùn)行速度，m/s；T為地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)的位置檢測(cè)時(shí)間、程序運(yùn)行周期、預(yù)定切換時(shí)間、開關(guān)分合時(shí)間以及故障保護(hù)動(dòng)作等時(shí)間之和，s；L1為預(yù)留安全距離，依據(jù)線路類別、運(yùn)行速度、共線列車等綜合因素選擇，m。

中性區(qū)包含過渡區(qū)與無電區(qū)，構(gòu)成示意圖見圖3，具體設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)線路情況，合理設(shè)置錨段關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)形式及位置，確保無電區(qū)長(zhǎng)度滿足安全行車需求。

圖3 中性區(qū)構(gòu)成示意圖

3 神朔鐵路中性區(qū)設(shè)置現(xiàn)狀及存在的主要問題

與常規(guī)鐵路單機(jī)或雙機(jī)固定編組方式不同，神朔鐵路采用SS4 型直流機(jī)車和神華號(hào)HXD1 型交流機(jī)車牽引5 000 噸或萬噸級(jí)列車，編組方式多樣，包括“2+0”、“3+0”、“2+1”和“2+2”等數(shù)種類型[5]?！?+0”和“3+0”表示多臺(tái)電力機(jī)車均在列車前部牽引，運(yùn)煤敞車全部掛于機(jī)車之后；“2+1”和“2+2”表示列車前部和中間均有電力機(jī)車，部分運(yùn)煤敞車掛于前部電力機(jī)車和中部電力機(jī)車之間，部分運(yùn)煤敞車掛于中部電力機(jī)車之后。敞車型號(hào)包括C64、C70、C80 等，敞車的數(shù)量根據(jù)型號(hào)不同存在差異。

神朔鐵路現(xiàn)有地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)中性區(qū)長(zhǎng)度按照各種復(fù)雜編組類型列車的受電弓均能夠“同收同放”的一次性全包絡(luò)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)形式如圖4 所示。

圖4 現(xiàn)有中性區(qū)結(jié)構(gòu)形式示意圖

基于各項(xiàng)已知條件，包括神朔鐵路線路運(yùn)行的SS4 機(jī)車長(zhǎng)度為32.832 m，神華號(hào)HXD1 機(jī)車長(zhǎng)度為35.304 m，線路允許最高運(yùn)行速度為80 km/h，地面自動(dòng)過分相位置檢測(cè)及開關(guān)分合等時(shí)間之和小于0.5 s，安全距離設(shè)定為列車以線路允許最高運(yùn)行速度運(yùn)行0.5 s 的距離等，按照式（1）將各種編組方式下無電區(qū)長(zhǎng)度需求進(jìn)行計(jì)算并整理，如表1所示。

表1 無電區(qū)長(zhǎng)度需求計(jì)算 m

由表1 可知，在考慮充分安全裕量的前提下，滿足全部編組類型列車受電弓一次性“同收同放”的中性區(qū)長(zhǎng)度必須大于1 033 m；“2+1”和“2+2”編組列車由于在前部和中部機(jī)車之間加掛敞車，導(dǎo)致整列編組受電弓一次性換相等效長(zhǎng)度過長(zhǎng)，是造成中性區(qū)長(zhǎng)度超過1 033 m 的主要原因。

目前神朔鐵路地面過分相系統(tǒng)中性區(qū)設(shè)置均采用“8+N+4”超長(zhǎng)絕緣錨段關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，平均長(zhǎng)度超1.2 km，可一次性完成整列編組中全部機(jī)車供電電源的切換，滿足各種復(fù)雜編組列車應(yīng)用需求，但是由于涉及多次技術(shù)改造，構(gòu)成復(fù)雜，故障點(diǎn)多，且存在列車無法滑行通過，停于分相時(shí)救援組織困難等一系列問題。

神朔鐵路現(xiàn)有中性區(qū)存在以下主要問題：

（1）對(duì)線路運(yùn)能的影響。神朔鐵路地面自動(dòng)過分相裝置均位于上坡地段，最大坡度達(dá)12‰，同時(shí)，由于上行方向?yàn)橹剀?，列車限?0 km/h，通過分相時(shí)的速度一般不超過60 km/h，中性區(qū)長(zhǎng)達(dá)1.2 km，使得地面自動(dòng)過分相故障由人工控制過分相時(shí)列車無法滑行通過，導(dǎo)致線路中斷，需采取越區(qū)供電。而越區(qū)供電需要電力調(diào)度、生產(chǎn)調(diào)度、牽引變電所值班人員多方參與，操作復(fù)雜費(fèi)時(shí)，并且列車在坡停狀態(tài)下速度恢復(fù)慢，長(zhǎng)時(shí)間占據(jù)單線閉塞區(qū)間，以及越區(qū)供電情況下需要限制列車追蹤間隔，都將極大影響整條線路的運(yùn)輸能力和效率。

（2）對(duì)系統(tǒng)自身的影響。地面自動(dòng)過分相各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與中性區(qū)密切相關(guān)，尤其是采用超長(zhǎng)中性區(qū)時(shí)，執(zhí)行單元（K1 和K2）的額定電流和散熱條件等均需依據(jù)各種編組列車的峰值容量及全部機(jī)車在中性區(qū)內(nèi)的累計(jì)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行等效設(shè)計(jì)，導(dǎo)致系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)容量較大且長(zhǎng)期在高負(fù)荷工況下運(yùn)行，不利于今后系統(tǒng)小型化和簡(jiǎn)統(tǒng)化發(fā)展。

（3）對(duì)巡視檢修的影響。神朔鐵路地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)中性區(qū)是由供電專業(yè)歸口提出需求，工務(wù)專業(yè)建設(shè)維護(hù)，雙方共同巡視的交叉區(qū)域。中性區(qū)構(gòu)成復(fù)雜，故障點(diǎn)多，增加了線路巡視和檢修工作量，同時(shí)，進(jìn)行故障處理時(shí)，需多方到場(chǎng)協(xié)同，不利于現(xiàn)場(chǎng)快速恢復(fù)。

4 地面過分相中性區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

由上述分析可知，如果能夠可靠檢測(cè)中部機(jī)車，將“2+1”和2+2”編組列車等效視為連掛運(yùn)行的2 列獨(dú)立短編組列車，在中部機(jī)車通過中性區(qū)時(shí)進(jìn)行二次換相，即可減少對(duì)無電區(qū)的需求，有效縮減中性區(qū)的長(zhǎng)度。同時(shí)，需將邏輯控制策略進(jìn)行優(yōu)化，在確保安全及兼容“2+0 和“3+0”編組列車通行的前提下，實(shí)現(xiàn)“2+1”和“2+2”編組列車二次換相。另外，還需依據(jù)線路的情況，對(duì)中性區(qū)的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

4.1 中部機(jī)車檢測(cè)方案

確保中部機(jī)車被安全、可靠、準(zhǔn)確檢測(cè)是地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)中性區(qū)優(yōu)化的核心，邏輯控制單元需要依據(jù)中部機(jī)車運(yùn)行位置選擇第二次換相的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)刻?；谙到y(tǒng)現(xiàn)有配置情況，在新增設(shè)備最少及工程量最小的前提下，提出一種基于“電流加計(jì)軸”和“雙激光雷達(dá)”的雙重安全檢測(cè)方案（圖5），能夠適應(yīng)機(jī)車各種運(yùn)行工況，消除單一檢測(cè)方式存在的盲區(qū)。

圖5 雙重安全檢測(cè)方案示意圖

4.1.1 電流加計(jì)軸檢測(cè)

機(jī)車通過JY1 進(jìn)入中性區(qū)之后，將從中性區(qū)獲取電能，流經(jīng)中性區(qū)電流互感器的電流顯著增加，而且由于神朔鐵路地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)中性區(qū)的線路坡度為10‰～12‰，在整個(gè)過分相過程中，機(jī)車均需維持高功率輸出，因此可以將閾值限制的中性區(qū)電流作為中部機(jī)車進(jìn)入的檢測(cè)依據(jù)，可靠性很高。但是對(duì)于中部機(jī)車是否全部進(jìn)入中性區(qū)，僅通過電流無法獲知，需通過計(jì)軸裝置輔助檢測(cè)。電流加計(jì)軸檢測(cè)方案如圖6 所示。

圖6 電流加計(jì)軸檢測(cè)方案示意圖

計(jì)軸裝置是鐵路信號(hào)系統(tǒng)中用于列車位置檢測(cè)和完整性檢查的重要設(shè)備，以安裝在鋼軌軌腰上的傳感器為探測(cè)手段，直接計(jì)取和檢查經(jīng)過列車的軸數(shù)，并通過計(jì)算比較判別區(qū)段是否有車占用，因其具有工作不受道床、軌道狀態(tài)和氣候條件的影響，附屬設(shè)備較少，可靠性高，抗干擾性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，已在地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)中應(yīng)用。計(jì)軸傳感器有2 個(gè)磁頭，列車通過時(shí)，輪對(duì)將切割磁感線，導(dǎo)致接收端接收到的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化，每切割一次，計(jì)軸裝置記錄一次，同時(shí)通過2 個(gè)接收端的時(shí)間差判別機(jī)車行進(jìn)方向，計(jì)算列車運(yùn)行速度。檢測(cè)中部機(jī)車是否全部進(jìn)入中性區(qū)時(shí)，由于計(jì)軸傳感器無法有效區(qū)分機(jī)車和貨車敞車的輪對(duì)，因此需要間接判別。判別方法主要包括兩種，第一種是采用計(jì)軸裝置輸出的輪對(duì)新增計(jì)數(shù)，第二種是通過計(jì)軸裝置測(cè)算的列車運(yùn)行速度與時(shí)間進(jìn)行積分，進(jìn)而計(jì)算出距離，優(yōu)先采用更為直接和便捷的輪對(duì)計(jì)數(shù)法。

采用電流加計(jì)軸檢測(cè)時(shí)無需新增硬件，中性區(qū)電流信號(hào)通過電流互感器CT3 采集，輪對(duì)計(jì)數(shù)信號(hào)使用計(jì)軸傳感器（正向行車時(shí)為PS2，反向行車時(shí)為PS3）輸出的脈沖。當(dāng)中性區(qū)電流超過設(shè)定閾值，邏輯控制裝置計(jì)算進(jìn)入中性區(qū)的新增輪對(duì)數(shù)量，進(jìn)而判斷中部機(jī)車是否已完全進(jìn)入。

4.1.2 雙激光雷達(dá)探測(cè)

為消除機(jī)車惰行工況電流檢測(cè)存在的盲區(qū)，采用雙激光雷達(dá)探測(cè)作為在線同步檢測(cè)方案（圖7），提高檢測(cè)的安全性。目前，激光雷達(dá)已在汽車自動(dòng)駕駛、空間測(cè)繪、物體識(shí)別和安防等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其利用光頻波段的電磁波向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)，然后將其接收到的同波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)相比較，獲得目標(biāo)的位置（距離、方位和高度）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、姿態(tài)）等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤和識(shí)別，具有距離和速度分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕且不受無線電波干擾等優(yōu)勢(shì)。憑借激光雷達(dá)“精準(zhǔn)、快速、高效”的特點(diǎn)，能夠可靠檢測(cè)進(jìn)入中性區(qū)的中部機(jī)車。

圖7 雙激光雷達(dá)探測(cè)方案示意圖

機(jī)車受電弓本體是激光雷達(dá)探測(cè)的主要目標(biāo)。通過測(cè)量激光信號(hào)的時(shí)間差、相位差確定距離，經(jīng)水平旋轉(zhuǎn)掃描或相控掃描測(cè)量角度，根據(jù)這2 個(gè)數(shù)據(jù)建立二維的極坐標(biāo)系，再通過獲取不同俯仰角度的信號(hào)獲得第三維的高度信息，經(jīng)信號(hào)處理后，激光雷達(dá)可生成精確的受電弓三維立體圖像。由于電力機(jī)車與運(yùn)煤敞車存在一定的高度差，而工作中的受電弓又高于機(jī)車車體，因此可以通過檢測(cè)高度差的方式限定檢測(cè)區(qū)域，縮短受電弓檢測(cè)時(shí)間。

分別在中性區(qū)前及中性區(qū)內(nèi)的接觸網(wǎng)支柱側(cè)邊安裝1#和2#激光雷達(dá)，當(dāng)激光雷達(dá)檢測(cè)到運(yùn)行中的機(jī)車受電弓時(shí)，通過電纜硬接線方式送出若干對(duì)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)采用光纖與邏輯控制單元進(jìn)行極低延時(shí)通信，準(zhǔn)確記錄和傳送受電弓通過檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻、機(jī)車運(yùn)行速度、受電弓數(shù)量等信息。中部機(jī)車進(jìn)入中性區(qū)前，通過1#激光雷達(dá)檢測(cè)中部機(jī)車受電弓的數(shù)量等相關(guān)信息，并結(jié)合機(jī)車運(yùn)行速度及通過的時(shí)刻，預(yù)判抵達(dá)2#激光雷達(dá)的時(shí)間，增強(qiáng)可靠性；中部機(jī)車進(jìn)入中性區(qū)通過2#激光雷達(dá)時(shí)，與1#激光雷達(dá)檢測(cè)受電弓的數(shù)量進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時(shí)，說明中部機(jī)車已全部進(jìn)入。

4.2 控制邏輯設(shè)計(jì)優(yōu)化

4.2.1 現(xiàn)有控制邏輯

由于現(xiàn)有中性區(qū)長(zhǎng)度超過1.2 km，可一次性完成整列編組中全部機(jī)車高壓電源的切換，因此目前的控制邏輯如下：

（1）列車抵達(dá)PS1 位置，閉合左側(cè)開關(guān)K1，中性區(qū)帶A 相電。

（2）列車抵達(dá)PS3 位置，分?jǐn)嘧髠?cè)開關(guān)K1，閉合右側(cè)開關(guān)K2，電源切換，中性區(qū)由A 相電轉(zhuǎn)換為B 相電。

（3）列車完全通過PS4，分?jǐn)嘤覀?cè)開關(guān)K2，中性區(qū)恢復(fù)初始無電狀態(tài)，等待下一趟機(jī)車到來。

現(xiàn)有控制邏輯流程如圖8 所示。

圖8 現(xiàn)有控制邏輯流程

4.2.2 控制邏輯優(yōu)化

為滿足“2+1”和“2+2”編組列車的二次換相需求，同時(shí)兼容“2+0”和“3+0”編組列車，確保各種編組列車均能夠安全通行，將控制邏輯進(jìn)行如下優(yōu)化：

（1）列車抵達(dá)PS1 位置，閉合左側(cè)開關(guān)K1，中性區(qū)帶A 相電。

（2）列車抵達(dá)PS3 位置，分?jǐn)嘧髠?cè)開關(guān)K1，閉合右側(cè)開關(guān)K2，電源切換，中性區(qū)由A 相電轉(zhuǎn)換為B 相電。

（3）列車抵達(dá)PS4 位置，分?jǐn)嘤覀?cè)開關(guān)K2，閉合左側(cè)開關(guān)K1，中性區(qū)由B 相電轉(zhuǎn)換為A 相電。

（4）如果檢測(cè)到中部機(jī)車并確認(rèn)中部機(jī)車已完全進(jìn)入中性區(qū)，分?jǐn)嘧髠?cè)開關(guān)K1，閉合右側(cè)開關(guān)K2，進(jìn)行第二次換相，中性區(qū)由A 相電轉(zhuǎn)換為B 相電；如果未檢測(cè)到中部機(jī)車，保持K1 和K2的當(dāng)前狀態(tài)。

（5）列車完全通過PS4，分?jǐn)喈?dāng)前閉合的開關(guān)，中性區(qū)恢復(fù)初始無電狀態(tài)，等待下一趟列車到來。

優(yōu)化后的控制邏輯流程如圖9 所示。

圖9 優(yōu)化后的控制邏輯流程

4.3 結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

通過中部機(jī)車的可靠檢測(cè)與邏輯優(yōu)化，將“2+1”和“2+2”方式編組列車等效視為2 列單獨(dú)的列車，進(jìn)行2 次切換，則無電區(qū)的長(zhǎng)度只需大于“2+0”和“3+0”編組對(duì)無電區(qū)需求的較大值，即大于“3+0”編組的112 m。按照接觸網(wǎng)跨距為40 m進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化方案可采用“4+4”構(gòu)成的九跨絕緣錨段關(guān)節(jié)，中性區(qū)長(zhǎng)度小于280 m，無電區(qū)長(zhǎng)度大于120 m，滿足現(xiàn)有各種復(fù)雜編組列車地面自動(dòng)過分相需求[6]。與現(xiàn)有1.2 km中性區(qū)相比，優(yōu)化后長(zhǎng)度縮減達(dá)76.67%，小于列車斷電滑行距離，當(dāng)?shù)孛孀詣?dòng)過分相系統(tǒng)故障時(shí)，司機(jī)人工操控列車能夠安全通過。中性區(qū)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)形式示意圖見圖10。

圖10 中性區(qū)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)形式示意圖

5 結(jié)語

中性區(qū)是地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)置是否合理將直接影響列車過分相時(shí)的行車安全及運(yùn)營(yíng)效率。神朔鐵路現(xiàn)有中性區(qū)按照萬噸重載運(yùn)煤專列“同收同放”極限需求設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度超過1.2 km，構(gòu)成復(fù)雜，故障點(diǎn)多，且存在列車無法滑行通過、停于分相區(qū)救援困難等一系列問題。為此，本文全面分析了地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)原理、構(gòu)成及中性區(qū)的設(shè)計(jì)原則，提出了一種基于“電流加計(jì)軸”和“雙激光雷達(dá)”的中部機(jī)車雙重檢測(cè)方案，優(yōu)化了系統(tǒng)控制邏輯，可顯著縮短各種復(fù)雜編組列車對(duì)于中性區(qū)長(zhǎng)度的要求，并對(duì)現(xiàn)有中性區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，中性區(qū)長(zhǎng)度縮減超900 m；當(dāng)?shù)孛孀詣?dòng)過分相系統(tǒng)故障時(shí)，列車能夠在人工控制方式下滑行通過，無需中斷行車和越區(qū)供電，有效降低對(duì)線路運(yùn)能的影響，而且也相應(yīng)減少了地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)的等效負(fù)荷，有利于今后系統(tǒng)小型化和簡(jiǎn)統(tǒng)化發(fā)展。同時(shí)，隨著地面自動(dòng)過分相系統(tǒng)在電氣化鐵路進(jìn)一步推廣應(yīng)用，對(duì)于存在類似復(fù)雜編組方式的客貨混運(yùn)、高低速列車混跑、重載鐵路等其他線路中性區(qū)設(shè)計(jì)，本文研究?jī)?nèi)容也具有重要的指導(dǎo)意義。