關(guān)節(jié)式電分相停車時司乘人員參與救援的探討

李 智 上海鐵路局調(diào)度所

我國電氣化鐵道采用25 kV工頻單相交流牽引制供電系統(tǒng)。為了平衡電力系統(tǒng)三相負(fù)荷，采用分段換相供電，接觸網(wǎng)在各相間采用空氣間隙或絕緣器件分割，稱為電分相。通過絕緣器件實現(xiàn)電分相，稱為器件式分相。器件式分相在運(yùn)行中會形成一連串硬點，影響弓網(wǎng)接觸取流，縮短接觸線及受電弓壽命，所以通常使用在速度較低的線路上。在160 km及以上的高速鐵路采用關(guān)節(jié)式電分相，即利用帶中性段、空氣間隙絕緣的雙斷口錨段關(guān)節(jié)形式達(dá)到分相的目的，從而保證高速運(yùn)行時受電弓的良好取流和列車平穩(wěn)運(yùn)行的需要。關(guān)節(jié)式電分相中性段存在無電區(qū)時，電力機(jī)車（動車組）通過電分相無電區(qū)是依靠慣性斷電通過的，如果電力機(jī)車（動車組）停在該無電區(qū)，將失去動力，只能采取救援使其脫離無電區(qū)。為此，如何優(yōu)化救援方案，加快救援速度，對提高運(yùn)輸效率具有重要的意義。本文就電力機(jī)車（動車組）落入關(guān)節(jié)式電分相時救援方案的優(yōu)化進(jìn)行探討。

1 我局管內(nèi)關(guān)節(jié)式電分相特點

（1）電分相錨段關(guān)節(jié)多采用6跨、7跨、9跨結(jié)構(gòu)形式，采用短分相方案，即中性段的長度小于長編組動車組的雙弓間距（小于200 m）。以京滬線六跨電分相為例，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 六跨關(guān)節(jié)式電分相結(jié)構(gòu)示意圖

（2）區(qū)間電分相設(shè)置間隔為20～25（km）（直供加回流線供電方式）或50～60（km）（AT供電方式）。一般位于牽引變電所和分區(qū)所所在車站的進(jìn)站信號機(jī)外方800 m左右。

（3）電分相均設(shè)有遠(yuǎn)動隔離開關(guān)以備電力機(jī)車（動車組）落入無電區(qū)救援時需要。該開關(guān)設(shè)置形式有兩種，一種隔離開關(guān)只在機(jī)車前進(jìn)方向的電分相絕緣斷口處設(shè)置，使用普遍，戶外設(shè)置。其結(jié)構(gòu)如圖2所示（"○"表示隔離開關(guān)）；另一種隔離開關(guān)在電分相的兩個絕緣斷口均設(shè)置。在具體實現(xiàn)上又采用了兩種形式。一種是不單獨(dú)設(shè)立戶外開關(guān)，通過設(shè)在分區(qū)所室內(nèi)的隔離開關(guān)實現(xiàn)。該種形式使用較少，僅用于浙贛線的蔣塘、新塘邊等7個分區(qū)所處，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。另一種是單獨(dú)設(shè)立戶外開關(guān)，如圖2所示，目前僅用在滬寧城際鐵路。

圖2 開關(guān)設(shè)在接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)處的電分相示意圖

（4）電分相的電動隔離開關(guān)的操作電源為220 V單相電源供電，多引自電力貫通線。接觸網(wǎng)電分相處設(shè)"禁止雙弓"、"斷"、"合"等標(biāo)志牌。地面裝設(shè)機(jī)車自動過分相地面感應(yīng)裝置。

圖3 開關(guān)設(shè)在分區(qū)所內(nèi)的電分相示意圖

2 電力機(jī)車（動車組）落入關(guān)節(jié)式電分相無電區(qū)的救援方案分析

《行規(guī)》規(guī)定：電力機(jī)車（動車組）牽引機(jī)車時禁止在接觸網(wǎng)電分相中性區(qū)停車。實際運(yùn)行中，由于行人擋道、機(jī)車等信號、司機(jī)操作失誤等原因電力機(jī)車（動車組）停在接觸網(wǎng)無電區(qū)內(nèi)的事故時有發(fā)生。當(dāng)電力機(jī)車（動車組）落入電分相后，可選擇的救援方案有五種。

（1）閉合列車運(yùn)行方向前方的電分相隔離開關(guān)救援。該方案用于列車前進(jìn)方向設(shè)有電分相隔離開關(guān)且操作正常時使用，處理流程如圖4。

圖4 處理流程圖

（2）閉合列車前進(jìn)方向后側(cè)分相開關(guān)，列車退行后加速通過。用在列車前進(jìn)方向無電分相隔離開關(guān)或有電分相隔離開關(guān)但開關(guān)拒動，并且列車運(yùn)行尾部方向有電分相開關(guān)使用正常時。實際運(yùn)用中，使用列車退行后加速通過電分相救援方案的限制條件較多，主要有：①后方無續(xù)行列車且后方站未向該區(qū)間發(fā)車或出站調(diào)車。②有無運(yùn)轉(zhuǎn)車長（或勝任人員）攜帶無線調(diào)度通信設(shè)備、簡易緊急制動閥在列車尾部觀察協(xié)助退行。③非降霧、暴風(fēng)雪等信號無法辨認(rèn)的不良情況下。需要指出的是使用該方案救援時機(jī)車退行距離應(yīng)滿足機(jī)車加速后的速度能達(dá)到惰性通過無電區(qū)要求，參照《滬寧城際施工圖說明書》的計算，電力機(jī)車（動車組）通過斷電標(biāo)的時的最低速度為40 km/h（6‰坡度及以下線路）或90 km/h（6‰坡度及以上線路）。

（3）滬寧城際鐵路列車停在分區(qū)所分相無電區(qū)，當(dāng)前方分相隔離開關(guān)拒動，又不具備退行條件時，可閉合列車運(yùn)行尾部方向的電分相隔離開關(guān)后，通過對分區(qū)所倒閘操作由列車運(yùn)行前方側(cè)供電單元通過分區(qū)所對后方側(cè)單元越區(qū)供電，列車前行駛出無電區(qū)。

（4）接觸網(wǎng)工區(qū)人員趕到現(xiàn)場分合操作電分相隔離開關(guān)救援。用于電分相隔離開關(guān)拒動時。

（5）機(jī)車牽引救援（多為內(nèi)燃機(jī)車）。用于電分相隔離開關(guān)拒動時。

表1是幾種救援方案的比較。

表1 救援方案比較表

電力機(jī)車（動車組）落入無電區(qū)是電氣化鐵路區(qū)段的易發(fā)故障，根據(jù)統(tǒng)計，上海局管內(nèi)京滬線2008年5月至10月間發(fā)生了8件。其中遠(yuǎn)動開關(guān)使用正常3次，使用第1方案救援的平均處理時間為14min；遠(yuǎn)動開關(guān)拒動5次，使用第4方案救援1次，處理時間31 min，使用第5方案救援4次，平均處理時間為49 min。當(dāng)遠(yuǎn)動開關(guān)拒動而采用第4、第5方案救援時，造成了大面積客車晚點。事后分析開關(guān)遠(yuǎn)動拒動的原因，操作電源失電、設(shè)備接點接觸不良、操動機(jī)構(gòu)卡滯、通信通道中斷等是引起遠(yuǎn)動操作拒動的主要原因。由于電分相隔離開關(guān)多設(shè)在戶外，工作環(huán)境較為惡劣，降低了遠(yuǎn)動的可靠性。

隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展和國民生活水平的提高，廣大旅客對鐵路的安全正點的要求也不斷提高。作為鐵路部門，在提高設(shè)備檢修質(zhì)量，增強(qiáng)設(shè)備可靠性的同時，應(yīng)盡可能的優(yōu)化非正常情況下的應(yīng)急方案，想方設(shè)法壓縮故障救援的時間。

筆者建議：為縮短電力機(jī)車（動車組）落入無電區(qū)而遠(yuǎn)動開關(guān)拒動情況下的救援時間，可充分發(fā)揮電力機(jī)車（動車組）司乘人員的作用，由經(jīng)過培訓(xùn)的機(jī)車司乘人員當(dāng)?shù)夭僮鞲綦x開關(guān)作為開關(guān)拒動情況下的后備救援方案，縮短救援時間。

該方案利用了關(guān)節(jié)式電分相在故障時保證一個錨段關(guān)節(jié)可靠絕緣后，電力機(jī)車（動車組）即可降弓通過恢復(fù)行車的故障救援原理。它與第4種救援方案的顯著區(qū)別是司機(jī)只負(fù)責(zé)閉合電分相開關(guān)，中性段送電后即恢復(fù)行車，斷開電分相開關(guān)恢復(fù)正常供電方式的操作由后續(xù)趕到的網(wǎng)工區(qū)人員執(zhí)行。對于鐵路事故救援指揮部門來說，確定救援方案時一是要求救援速度快，二是要能準(zhǔn)確預(yù)測救援時間以便調(diào)整列車運(yùn)行。本方案在滿足救援時間短、救援時間可準(zhǔn)確預(yù)測的要求外，還具有通用性強(qiáng)的優(yōu)點。

經(jīng)過估算，使用本方案實施救援的時間可控制在 15～20（min）以內(nèi)。

3 電力機(jī)車（動車組）司乘人員參與無電區(qū)救援的可行性分析

（1）關(guān)節(jié)式分相由兩個絕緣錨段關(guān)節(jié)組成，每個絕緣關(guān)節(jié)的空氣間隙大于等于450mm,當(dāng)閉合一個網(wǎng)上分相開關(guān)將其中一個絕緣間隙短接后，另一絕緣間隙仍滿足相間電氣絕緣要求。（根據(jù)我國《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，額定電壓35（27.5）kV戶外配電裝置的不同相帶電部分間的安全靜距為400 mm）。

（2）關(guān)節(jié)式電分相中性區(qū)一般在190 m左右，當(dāng)電力機(jī)車（動車組）掉入無電區(qū)，司乘人員的位置處于電分相中部，距電分相隔離開關(guān)的距離在100 m左右，司乘人員趕到分相開關(guān)實施救援，時間最快。

（3）電力機(jī)車（動車組）司乘人員經(jīng)過供電知識相關(guān)培訓(xùn)，可以具備供電專業(yè)知識和操作開關(guān)的能力。

（4）戶外電分相隔離開關(guān)設(shè)在接觸網(wǎng)支柱上，接觸網(wǎng)支柱有編號。并且電分相一般設(shè)在區(qū)間，其中性區(qū)附近的接觸網(wǎng)設(shè)備比較簡單，可以認(rèn)為機(jī)車前進(jìn)方向田野側(cè)的第一臺柱上隔離開關(guān)就是電分相隔離開關(guān)。另外，"禁止雙弓"、"斷"、"合"等司機(jī)常用標(biāo)志牌的設(shè)置與電分相隔離開關(guān)的位置也一定，可輔助確認(rèn)，基本可以杜絕司乘人員找不到開關(guān)的情況。

（5）電動隔離開關(guān)操作簡單，開關(guān)的就地控制可以通過分合電動按鈕和操作手動操動機(jī)構(gòu)兩種方法實現(xiàn)開關(guān)分合。將機(jī)構(gòu)箱右上角操作模式選擇開關(guān)由"遠(yuǎn)動"打到"當(dāng)?shù)仉妱?，按下相應(yīng)的"分合"電動操作按鈕，完成當(dāng)?shù)仉妱臃趾祥l；若當(dāng)?shù)仉妱邮?，將操作模式選擇開關(guān)打到"當(dāng)?shù)厥謩?檔，取出搖桿，插入機(jī)構(gòu)箱右邊的操作孔，手動均勻搖動搖把，完成分合操作。

優(yōu)化后的救援方案設(shè)想如圖5。

圖5 優(yōu)化后的救援方案設(shè)想圖

值得注意的是當(dāng)司機(jī)當(dāng)?shù)亻]合電分相網(wǎng)上隔離開關(guān)后，關(guān)節(jié)式電分相實際上變成了一個絕緣錨段關(guān)節(jié)，后續(xù)電力機(jī)車必須降弓通過該分相，防止接觸網(wǎng)相間短路故障。同時，應(yīng)撤除電分相相鄰的兩個供電單元的重合閘功能，避免電力機(jī)車未降弓通過造成相間短路時供電臂跳閘后重合閘擴(kuò)大事故影響。

4 電力機(jī)車司機(jī)參與無電區(qū)救援的相關(guān)技術(shù)工作要求

（1）對電分相隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)箱的箱鎖進(jìn)行改造，建議改為通用鎖，確保救援時機(jī)車司乘人員能夠及時打開操作機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行操作。

（2）電力機(jī)車司機(jī)日常業(yè)務(wù)教育加入操作隔離開關(guān)的相關(guān)內(nèi)容。

（3）加強(qiáng)接觸網(wǎng)電分相的檢修工作，保證電分相兩絕緣關(guān)節(jié)的間隙均能保證可靠的絕緣強(qiáng)度。

（4）加強(qiáng)技術(shù)資料的基礎(chǔ)工作，保證供電調(diào)度員掌握的電分相隔離開關(guān)的支柱編號與現(xiàn)場一致。

5 結(jié)論

加快電力機(jī)車落入無電區(qū)的救援速度，首先需要提高遠(yuǎn)動開關(guān)的檢修維護(hù)質(zhì)量，增強(qiáng)遠(yuǎn)動開關(guān)動作可靠性。其次，將電力機(jī)車（動車組）司乘人員納入救援體系，豐富了非正常情況下的應(yīng)急處置預(yù)案，縮短了遠(yuǎn)動開關(guān)拒動情況下救援時間，具有很高的實用價值。