陳敏松 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司調(diào)度所

由于目前電氣化鐵路還實(shí)現(xiàn)不了全線(xiàn)路同相供電，線(xiàn)路上的電分相存在供電空隙，動(dòng)車(chē)組在通過(guò)電分相的過(guò)程中，需斷開(kāi)主斷，利用速度慣性惰行至下一供電臂，完成過(guò)渡。但是由于緊急情況停車(chē)、司機(jī)誤操作等原因，動(dòng)車(chē)組誤停分相關(guān)系區(qū)時(shí)有發(fā)生，而現(xiàn)有的救援方案過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，對(duì)正常的運(yùn)輸秩序干擾較大。

1 現(xiàn)有救援方案介紹

以六跨錨段關(guān)節(jié)式電分相為例，現(xiàn)有的救援方式，將分相關(guān)系區(qū)分為四個(gè)區(qū)域，以列車(chē)前進(jìn)方向第一架受電弓停在分相的具體位置為依據(jù)，受電弓所在區(qū)域不同，分別采取不同救援方式。受電弓在第1區(qū)，動(dòng)車(chē)組直接退行駛出；受電弓在第2區(qū)，將列車(chē)運(yùn)行前方供電臂停電，合2#隔離開(kāi)關(guān)，動(dòng)車(chē)組退行駛出；受電弓在第3區(qū)，將列車(chē)運(yùn)行后方供電臂停電，合1#隔離開(kāi)關(guān)，動(dòng)車(chē)組前行駛出；受電弓在第4區(qū)，動(dòng)車(chē)組直接開(kāi)行駛出（見(jiàn)圖1）。

圖1 六跨關(guān)節(jié)式電分相簡(jiǎn)圖

現(xiàn)有的救援方案以動(dòng)車(chē)組運(yùn)行方向第一架受電弓作為參照，隨車(chē)機(jī)械師要到達(dá)第一架受電弓所在位置，用時(shí)較長(zhǎng)。因?yàn)樗緳C(jī)和機(jī)械師不是供電專(zhuān)業(yè)，在確認(rèn)受電弓和接觸網(wǎng)支柱相對(duì)位置過(guò)程中，存在位置上報(bào)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。另外供電調(diào)度救援處理過(guò)程中，不能和司機(jī)和機(jī)械師直接聯(lián)系，信息只能和列車(chē)調(diào)度員傳遞，信息傳遞過(guò)程中容易造成理解偏差或遺漏，影響救援方案的制定實(shí)施，造成救援時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)列車(chē)運(yùn)行秩序造成影響。

通過(guò)對(duì)近幾年上海局集團(tuán)公司管內(nèi)動(dòng)車(chē)組分相處停車(chē)救援情況統(tǒng)計(jì)分析，平均救援時(shí)間都在50 min左右，救援過(guò)程中有大量的時(shí)間用在信息傳遞和電話(huà)聯(lián)系上。

2 延伸供電式救援方案提出

高鐵線(xiàn)路一般在車(chē)站兩端和供電臂中間的AT所處布置線(xiàn)路隔開(kāi)，主要用于靈活供電和隔離故障區(qū)段。如圖2所示，將C、D單元解環(huán)后，將D單元單獨(dú)停電，然后斷開(kāi)4002GK，使B單元在不停電的情況下，閉合分相隔開(kāi)3002、3004GK延伸供電至4002GK處，動(dòng)車(chē)組即可升弓開(kāi)行，完成救援；動(dòng)車(chē)組駛離后斷開(kāi)3002、3004GK，閉合4002GK，恢復(fù)D單元供電，C、D單元合環(huán)，至此恢復(fù)正常供電狀態(tài)。

圖2 合福高鐵線(xiàn)部分區(qū)段供電簡(jiǎn)圖

具體的倒閘操作順序描述如下：如圖3所示。

圖3 延伸式救援方案圖示

救援倒閘順序：解環(huán)后D單元停電→斷開(kāi)4002GK→3002、3004GK；

恢復(fù)倒閘順序：斷開(kāi)3002、3004GK→閉合4002GK→D單元送電后合環(huán)。

如上所述，此方案只需動(dòng)車(chē)組運(yùn)行后方一個(gè)供電臂停電，最大限度縮小停電范圍，減少對(duì)運(yùn)輸秩序的干擾。

3 可行性探討

3.1 隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)斷空載線(xiàn)路電流能力問(wèn)題

延伸供電式救援過(guò)程中，需在D單元停電，接觸網(wǎng)空載情況下斷開(kāi)和閉合4002GK、3004GK?！督佑|網(wǎng)安全工作規(guī)程》規(guī)定隔離開(kāi)關(guān)可以開(kāi)合不超過(guò)10 km（延長(zhǎng)公里）線(xiàn)路的空載電流，超過(guò)時(shí)應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，并經(jīng)鐵路局的批準(zhǔn)。即3004GK與4002GK之間的距離如果在10 km以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足直接操作的條件。

就上海局管內(nèi)合福高速線(xiàn)而言，分相距第一把線(xiàn)路隔開(kāi)在10 km以?xún)?nèi)的，15處，即在現(xiàn)有規(guī)章條件下，滿(mǎn)足不停電直接分?jǐn)喔糸_(kāi)實(shí)施救援的。剩下9處，分相距第一把線(xiàn)路隔開(kāi)在10 km以上，需要通過(guò)空載電流計(jì)算，驗(yàn)證隔離開(kāi)關(guān)的實(shí)際開(kāi)斷能力。

3.1.1 接觸網(wǎng)空載電流計(jì)算

隔離開(kāi)關(guān)需要開(kāi)斷的是線(xiàn)路空載電流。線(xiàn)路在空載時(shí)，接觸網(wǎng)對(duì)地相當(dāng)一個(gè)以空氣為介質(zhì)的電容器，其電容電流：

式中，C為該線(xiàn)路單位長(zhǎng)度對(duì)地電容；l為上圖3004與4002之間的線(xiàn)路長(zhǎng)度，AT供電區(qū)段整個(gè)供電臂約30km，一般在供電臂的1/2處AT所附近布置一把線(xiàn)路隔開(kāi)，為留一些冗余，l值取20 km；U為接觸網(wǎng)對(duì)地額定電壓。

3.1.2 接觸網(wǎng)對(duì)地電容計(jì)算

根據(jù)電磁場(chǎng)理論公式

由式（2）及C=q/U，得出導(dǎo)線(xiàn)對(duì)地單位電容

式中，ε0為空氣介電常數(shù)，取 8.85×10-12；R為導(dǎo)線(xiàn)等值半徑；H為導(dǎo)高。

由于接觸網(wǎng)由承力索和接觸導(dǎo)線(xiàn)組成，可視為分裂導(dǎo)線(xiàn)，其等值半徑：

式中，r為接觸導(dǎo)線(xiàn)半徑；d為接觸線(xiàn)與承力索之間的平均中心距離

式中，h為導(dǎo)線(xiàn)高度；f為承力索弛度。

高速鐵路導(dǎo)線(xiàn)高度一般為5.3 m，根據(jù)合福線(xiàn)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)，利用式（5）、式（4）代入式（3），得出接觸網(wǎng)對(duì)地電容C=13.7×10-12F/m，當(dāng)l=20 km時(shí)，由式(1)得出，其電容電流Ic=2.36A。隔離開(kāi)關(guān)雖然不具有開(kāi)斷負(fù)荷電流的能力，但是根據(jù)相關(guān)規(guī)定，可以開(kāi)合電流不超過(guò)5 A的無(wú)故障空載線(xiàn)路電流。經(jīng)過(guò)以上計(jì)算結(jié)果，可以得出現(xiàn)有線(xiàn)路隔開(kāi)具備開(kāi)斷20 km接觸網(wǎng)空載線(xiàn)路的電容電流的能力。

3.2 車(chē)站上下行分段絕緣器承受電壓能力問(wèn)題

在接觸網(wǎng)線(xiàn)路開(kāi)關(guān)的實(shí)際布置中，若車(chē)站與電分相距離很近，在車(chē)站和電分相之間一般不再布置線(xiàn)路隔開(kāi)，此時(shí)如果通過(guò)延伸式供電方式進(jìn)行救援，車(chē)站上下行渡線(xiàn)上方的分段絕緣器必然會(huì)承受異相電壓。所加的異相電壓有兩種情況，一是越過(guò)分區(qū)所分相，所加的異相電壓，為分區(qū)所所在分相兩側(cè)的電壓值；二是越過(guò)牽引所分相，所加的異相電壓，為牽引所分相兩側(cè)的電壓值。如果其數(shù)值過(guò)大，可能會(huì)造成分段絕緣器的擊穿。

從表1可以看出，因高鐵線(xiàn)路普遍采用V/X接線(xiàn)的形式，其在牽引所分相處的相位角相差60°，電壓差27.5 kV；在分區(qū)所處分相相位角相同，壓差幾乎為零。由此可見(jiàn)，車(chē)站上下行渡線(xiàn)分段絕緣器上所加電壓最多為27.5 kV。鐵路上普遍采用的吳江天龍DXF-(1.6)型分段絕緣器，其額定工作電壓為27.5 kV。在貨物裝卸線(xiàn)、動(dòng)車(chē)臨修庫(kù)等一端有電，另一端停電接地的工作場(chǎng)景中，其耐壓性能已經(jīng)得到了驗(yàn)證，滿(mǎn)足耐壓條件。

表1 上海局管內(nèi)部分線(xiàn)路分相處電壓及相位關(guān)系

因此在進(jìn)行動(dòng)車(chē)組分相救援時(shí)，動(dòng)車(chē)組運(yùn)行后方如果是車(chē)站，車(chē)站渡線(xiàn)上不通過(guò)列車(chē)，就不存在受電弓短接分段絕緣器造成異相短路的風(fēng)險(xiǎn)。因此，也滿(mǎn)足延伸式供電救援的條件。

4 總結(jié)

動(dòng)車(chē)組分相處停車(chē)采用延伸供電式救援方案，實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需判斷動(dòng)車(chē)組受電弓所在分相關(guān)系區(qū)位置，簡(jiǎn)化救援流程，減少中間聯(lián)絡(luò)核對(duì)環(huán)節(jié)，避免對(duì)鄰線(xiàn)運(yùn)輸造成干擾，對(duì)提高運(yùn)輸效率有積極作用，具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用價(jià)值。