高速鐵路接觸網(wǎng)分相之探究

胡興榮

【摘要】 ? ?分相是整個行車安全的關(guān)鍵，近年時有停進分相案例，本文從最基本原理，講解分相要點，難點，分相區(qū)應(yīng)急措施，意在使動車組司機認(rèn)識到分相重要性，理清處理思路。

【關(guān)鍵詞】 ? ?接觸網(wǎng)分相原理 ? ?過分相控制形式 ? ?轉(zhuǎn)換跨距錨段分析 ? ?分相區(qū)取電風(fēng)險 ? ?過分相非正常場景分析

引言

高速鐵路接路接觸網(wǎng)作為高速鐵路重要的重要組成部分，其設(shè)計的合理性，可靠性，穩(wěn)定性，對整個運輸制序發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，整個接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電所是電氣化鐵路供電系統(tǒng)中的心臟，無論一般線路還是高速線路都要求它具有高度的可靠性。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kV（或220kV）降到27.5kV，經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng);接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車，由于牽引供電采用單工頻交流供電方式，且各牽引區(qū)段承載能力限制、供電電壓不一致，及為使電力系統(tǒng)三相盡可能平衡，接觸網(wǎng)采用分段換相供電。為防止相間短路，必須在各獨立供電區(qū)之間建立分相區(qū)，各相間用空氣或絕緣子分割，稱為電分相。分相區(qū)停車，如果處理不當(dāng)會引發(fā)嚴(yán)重后果，本文通過對分相的系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)存在問題，提出改進措施。

一、電分相的分類

我國鐵路常用的分相有兩種：分別為器件式分相和關(guān)節(jié)式分相;高鐵多采用帶中性段的六跨錨段關(guān)節(jié)式分相和十一跨錨段關(guān)節(jié)式分相。六跨一般中性區(qū)長度不大于190米，無電區(qū)長度約為22米左右。

十一跨一般中性區(qū)長度為300米左右;無電區(qū)長度約為100米。在接觸網(wǎng)電分相前方設(shè)斷電標(biāo)，斷電標(biāo)設(shè)置在電分相中性區(qū)段起始位置前第2根支柱上（該支柱距電分相中性區(qū)段起始位置不小于80 m）;在接觸網(wǎng)電分相后方設(shè)合電標(biāo)，合電標(biāo)設(shè)置在電分相中性區(qū)段終止位置后400 m處附近的接觸網(wǎng)支柱上（該支柱距電分相中性區(qū)段終止位置不小于400 m）。

二、自動過分相原理

動車組自動過分相分為兩種：①磁缸過分相②ATP過分相;ATP過分相又分為C2區(qū)段的應(yīng)答器過分相和C3區(qū)段的RBC過分相，下面我們來說說它們各自的工作原理。磁缸過分相;在動車組列車上裝有GFX-3A設(shè)備;它分為車上的主機和車體轉(zhuǎn)向架上的GFX-3A的感應(yīng)器;配合地面的磁缸設(shè)備實現(xiàn)自動過分相。在C2區(qū)段中使用ATP的應(yīng)答器過分相，C2CU（CTCS-2主機控制核心單）接收BTM傳來的數(shù)據(jù)，結(jié)合TCR傳來的數(shù)據(jù)和當(dāng)前列車速度計算速度曲線實現(xiàn)自動過分相功能。380B在C2狀態(tài)下ATP過分相和GFX-3A互為冗余;在C3狀態(tài)下就禁用GFX-3A完全依靠RBC過分相。在C3區(qū)段，動車組利用RBC實現(xiàn)自動過分相，C3等級下過分相控制，根據(jù)RBC發(fā)送的分相區(qū)信息實現(xiàn)自動過分相。并遵循以下原則：1）車頭距分相區(qū)起點10s時（根據(jù)當(dāng)前速度和距離計算出時間）給出過分相提示;2）車頭距分相區(qū)起點一定時間（CRH380A/AL為3S，CRH380B/BL為10S）時輸出過分相信號;3）車頭越過分相區(qū)終點130米后撤過分相控制信號。C3等級下車載設(shè)備一直輸出GFX禁止信號。C2等級過分相控制C2等級下，C2主控單元應(yīng)答器接收分相區(qū)信息（動車組接受應(yīng)答器信息的裝置BTM）安裝在車頭下方實現(xiàn)自動過分相控制，并遵循以下原則：1）車頭距分相區(qū)起點10S時給出過分相語音提示;2）車頭距分相區(qū)起點一定時間（CRH380A/AL為3S，CRH380B/BL為10S）時輸出過分相信號控制信號;3）車頭越過分相終點130米后撤過分相信號控制信號。從應(yīng)答器接收到分相區(qū)預(yù)告信息后，立即輸出GFX禁止信號;車頭越過分相終點600米后停止輸出GFX禁止信號。2）磁鋼過分相控制：主要為動車組運行至電分相前通過磁感應(yīng)裝置來實現(xiàn)斷合主斷目的，主要用在ATP無法實現(xiàn)自動過分相場景，比如機信模式，調(diào)車模式下過器件式分相（本段入江山存車場）就必須打開GFX。

三、停進分相的原因

在動車組正常運行時，車間對一些關(guān)鍵分相都做了相關(guān)提示卡，及分相區(qū)紅燈的操作要求，一般動車組是不太可能停進分相區(qū)，但由于在一些特殊場景下，如行車設(shè)備故障（ATP故障、車輛故障產(chǎn)生制動停車）②司機誤操作（ASD動作、380B誤回ASC手柄等造成停車）③司機對擔(dān)當(dāng)區(qū)段分相位置不熟悉，分相處所線路縱斷面不清楚，分相前盲目等信號等，則可能停進分相區(qū)，停進分相區(qū)將嚴(yán)重干擾整個運輸秩序，從我段擔(dān)當(dāng)區(qū)段看除杭長高鐵大部分十一跨外，其余基本為六跨，整個分相區(qū)可分三部分中間為中性無電區(qū)，兩邊則為過渡區(qū)，滑板經(jīng)過絕緣錨段關(guān)節(jié)的過渡區(qū)時，兩側(cè)接觸線分別由工作支變?yōu)榉枪ぷ髦Щ蛴煞枪ぷ髦ё優(yōu)楣ぷ髦АＴ诮佑|線等高區(qū)域，滑板與兩支接觸線同時接觸，在等高區(qū)域外只與一支接觸線接觸。

四、越區(qū)供電原理

分相隔離開關(guān)是牽引供電系統(tǒng)重要組成部分，一般設(shè)置在列車前進方向的接觸網(wǎng)與中性區(qū)段之間，當(dāng)列車誤停中性區(qū)段時，可以閉合分相隔離開關(guān)，使中性區(qū)段帶電，讓列車駛出中性區(qū)段。

在閉合分相隔離開關(guān)使中性區(qū)段帶電時，要求分相另一端供電臂停電，當(dāng)列車駛離停電供電臂后，將分相隔離開關(guān)斷開，并恢復(fù)供電。在越區(qū)供電時，中性區(qū)后方將停電，受電弓位置對于越區(qū)供電后是否可以安全，可靠受流取電至關(guān)重要。

五、存在的問題

絕緣錨段關(guān)節(jié)式分相結(jié)構(gòu)分析，列車過分相時，受電弓滑板在通過中間跨距的過程中，先是接觸一個錨段，然后是兩個錨段，最后是轉(zhuǎn)到另一個錨段的接觸導(dǎo)線上。從帶電接觸線過渡到中性段接觸線，若受電弓處于中性線的起錨點至轉(zhuǎn)換跨距內(nèi)這一過渡區(qū)段，由于受電弓有一個向接觸網(wǎng)約70N的推力，接觸網(wǎng)被頂起一段高度，在一段距離內(nèi)受電弓碳滑板存在與帶電接觸網(wǎng)向中性區(qū)過渡，越過轉(zhuǎn)換跨距后過渡完畢（正常過分相時即使主斷斷開也會在此區(qū)段產(chǎn)生電弧）。只有在轉(zhuǎn)換跨距內(nèi)，帶電接觸網(wǎng)線和中性段接觸網(wǎng)線等高時，才能保證受電弓的可靠取流。當(dāng)實施越區(qū)供電后，當(dāng)列車可以感應(yīng)到網(wǎng)壓，在受電弓和中性段接觸網(wǎng)未可靠接觸的情況下取電會造成接觸網(wǎng)拉弧或熔線。由于這個問題存在，那么在實施供電前，司機確認(rèn)至少一個受電弓的位置處于轉(zhuǎn)換位置之后至關(guān)重要，否則要么無法取電，要么拉弧熔線。并且受電弓會將前一單元向中性區(qū)的供的電導(dǎo)入停電單元，可能會對供電安全構(gòu)成威脅。相當(dāng)于此時受電弓把前一供電單元通過合隔離開關(guān)導(dǎo)通中性無電區(qū)，再通過受電弓導(dǎo)通后面停電單元。由于斷電標(biāo)距中性區(qū)在高鐵有不少于80米的距離，因此在現(xiàn)場當(dāng)列車運行中因某種原因停在分相區(qū)時，不論既有機車還是動車組均采取換前弓，檢查是否有網(wǎng)壓，若有網(wǎng)壓，立即大電流啟動列車。此時存在的安全隱患與前述基本相似，只不過是中性段接觸線向帶電接觸線過渡。綜上所述，轉(zhuǎn)換距這兩段，表面是都是有網(wǎng)壓可取流，但都是不可靠，會造成拉弧或熔斷，真正可取電，必須確認(rèn)受電弓在轉(zhuǎn)換距外。由于根據(jù)錨段關(guān)節(jié)設(shè)置及網(wǎng)線來判斷可靠受流點對未受過專業(yè)培訓(xùn)的司機是無法做到的，且各種分相結(jié)構(gòu)差異以及受夜間等條件限制現(xiàn)場確認(rèn)可靠受流點更是困難。

六、建議改進措施

1）供電部門在轉(zhuǎn)換點處可否設(shè)置明顯標(biāo)識，作為明確停進分相后，司機申請越區(qū)供電依據(jù)以及作為停于分相區(qū)換弓取流依據(jù)。目前上海局規(guī)定為：按規(guī)定向調(diào)度員匯報停車的行別、位置及原因、動車組型號及編組情況，并通知機械師。機械師按規(guī)定下車（能在車上確認(rèn)除外）運行方向第一架狀態(tài)良好的受電弓位置兩側(cè)接觸網(wǎng)支柱號后報告司機，司機轉(zhuǎn)報列車調(diào)度員，其目的就是由供電調(diào)度通過接觸網(wǎng)支柱號，判斷前后受電弓位置，以及是否在上述轉(zhuǎn)換距內(nèi)。如果能在接觸網(wǎng)線上相對位置設(shè)置標(biāo)識，那就更方便，更精準(zhǔn)便于確認(rèn)，提高處理效率，因為一旦隨車機械師確認(rèn)錯誤，就可能造成燒網(wǎng)等嚴(yán)重后果，一般分相區(qū)的兩個轉(zhuǎn)換距很短，增加標(biāo)識很容易辨認(rèn)，通過支柱編號，再加標(biāo)識，雙重互控安全導(dǎo)向。

2）加強司乘人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)，熟練掌握分相區(qū)應(yīng)急處置，認(rèn)識到分相區(qū)取電的風(fēng)險。

參 ?考 ?文 ?獻

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