高鐵動(dòng)車組長(zhǎng)距離降弓通過(guò)方案的研究與實(shí)踐

趙朝蓬，胡志洪

0 引言

高鐵接觸網(wǎng)為動(dòng)車組提供持續(xù)的牽引電能及車內(nèi)空調(diào)、客服等設(shè)施的可靠電源，它是露天布置的無(wú)備用行車設(shè)備，經(jīng)常受內(nèi)在質(zhì)量及外部環(huán)境影響而跳閘停電，一旦停電將嚴(yán)重影響高鐵列車運(yùn)行秩序，特別在夏季高溫時(shí)段或行車密度大的高鐵上還會(huì)造成嚴(yán)重事故。

1 長(zhǎng)距離降弓惰行通過(guò)方案研究

高鐵接觸網(wǎng)故障的應(yīng)急處置方式通常有2種：一是組織供電設(shè)備管理單位查找并處理故障后恢復(fù)供電；二是組織非正常方式行車，如反方向行車、內(nèi)燃機(jī)車救援動(dòng)車組等應(yīng)急處置手段。

針對(duì)高鐵應(yīng)急處理存在的諸多問(wèn)題，原鐵道部于2012年提出了“細(xì)化供電單元，縮小停電范圍，準(zhǔn)確判斷故障、壓縮故障停時(shí)”的新指導(dǎo)原則，在該指導(dǎo)原則下研究“降弓惰行通過(guò)方案”意義非凡。

“降弓惰行通過(guò)方案”是指動(dòng)車組在運(yùn)行中降下受電弓，靠自身慣性無(wú)動(dòng)力惰行通過(guò)某特定區(qū)域的應(yīng)急行車辦法。它在降弓惰行距離較?。ㄒ话悴怀? km）的故障處置已得到較廣泛應(yīng)用，但長(zhǎng)距離降弓惰行方案還未進(jìn)行系統(tǒng)研究。動(dòng)車組的流線型設(shè)計(jì)，其速度高、加速快、風(fēng)阻小等特點(diǎn)，為探索與實(shí)踐長(zhǎng)距離降弓惰行通過(guò)應(yīng)急方案提供了有利條件。

當(dāng)接觸網(wǎng)故障是大面積絕緣子閃絡(luò)或在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法找到確切故障原因時(shí)，面臨接觸網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間停電、動(dòng)車組停運(yùn)的嚴(yán)重問(wèn)題，長(zhǎng)距離降弓惰行通過(guò)方案往往能大顯神通。

根據(jù)動(dòng)車組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出動(dòng)車組降弓惰行時(shí)的坡度、速度、距離等值，表1為某設(shè)計(jì)院仿真計(jì)算的動(dòng)車組惰行距離數(shù)據(jù)表。

2 高鐵動(dòng)車組長(zhǎng)距離降弓惰行試驗(yàn)

筆者在寧杭高鐵、杭甬高鐵選取部分線路條件不好的供電臂組織3次“整個(gè)供電臂無(wú)電，動(dòng)車組降弓惰行通過(guò)”應(yīng)急演練試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)CRH2-061C動(dòng)車組內(nèi)共計(jì)80人，天氣晴，風(fēng)力2～3級(jí)。

2.1 試驗(yàn)情況

（1）降弓惰行通過(guò)659#供電臂。 2013年6 月5日9時(shí)36分，動(dòng)車組在K98+500處降弓時(shí)的初速度為300 km/h；當(dāng)9時(shí)44分，在K126+800處升弓時(shí)速度降至135 km/h；惰行長(zhǎng)度28.3 km，惰行時(shí)間8 min，速度值降低了165 km/h。其中，K115至K119，連續(xù)4 km位于曲線與上坡處，最大坡度為12.8‰，速度值降低了86 km/h，平均惰行每公里速度值降低21.5 km/h，為該區(qū)段速度降幅最大。寧杭高鐵 659#供電臂范圍內(nèi)的線路主要參數(shù)見(jiàn)表2，該供電臂內(nèi)無(wú)隧道。動(dòng)車組惰行速度與惰行距離關(guān)系曲線見(jiàn)圖1。

表1 動(dòng)車組惰行距離計(jì)算表

表2 寧杭高鐵659#供電臂范圍內(nèi)的線路主要參數(shù)表

圖1 動(dòng)車組惰行速度與惰行距離關(guān)系圖

（2）降弓惰行通過(guò)681#供電臂。2013年6 月5日13時(shí)34分，動(dòng)車組在K260+800處降弓時(shí)的初速度為299 km/h；當(dāng)13時(shí)42分，在K285+000處升弓時(shí)速度降為163 km/h；惰行長(zhǎng)度24.2 km，惰行時(shí)間8 min，速度值降低了136 km/h。其中，K267至K271，連續(xù)4 km位于曲線、上坡處及隧道內(nèi)，隧道長(zhǎng)度共計(jì)3436 m，最大坡度為5.7‰，速度值降低了60 km/h，平均惰行每公里速度降低15 km/h。杭甬高鐵681#供電臂范圍內(nèi)的線路主要參數(shù)見(jiàn)表3，該供電臂內(nèi)有隧道。動(dòng)車組惰行速度與惰行距離關(guān)系曲線見(jiàn)圖2。

圖2 動(dòng)車組惰行速度與惰行距離關(guān)系圖

（3）降弓惰行通過(guò)680#供電臂。2013年6 月6日13時(shí)30分，動(dòng)車組在K288+400處降弓時(shí)初速度為303 km/h；當(dāng)13時(shí)39分，在K258+000處升弓時(shí)的速度降至157 km/h；惰行長(zhǎng)度30.4 km，惰行時(shí)間9 min，速度值降低了146 km/h。其中，K277至K271，連續(xù)6 km位于曲線、上坡處及隧道內(nèi)，隧道長(zhǎng)度共計(jì)6000 m，坡度最大為3.3‰，速度值降低了84 km/h，平均惰行每公里速度降低14 km/h。杭甬高鐵680#供電臂范圍內(nèi)的線路主要參數(shù)見(jiàn)表4，該供電臂內(nèi)有隧道。動(dòng)車組惰行速度與惰行距離關(guān)系曲線見(jiàn)圖3。

圖3 動(dòng)車組惰行速度與惰行距離關(guān)系圖

2.2 影響高鐵動(dòng)車組惰行速度的要素分析

根據(jù)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖表分析，直接影響惰行的主要參數(shù)有：惰行初速度、線路、隧道、天氣、車輛情況等。其影響程度如下：

（1）初速度情況。初速度越高，動(dòng)車組惰行的距離越長(zhǎng)。

（2）線路情況。坡度越大、坡長(zhǎng)越大、曲線半徑越小對(duì)動(dòng)車組的阻力越大，速度損失也越大。

（3）隧道情況。隧道內(nèi)的風(fēng)阻力要比隧道外大，對(duì)惰行速度的損失影響較大，隧道越長(zhǎng)，速度損失越大。

（4）天氣情況。包含風(fēng)速、風(fēng)向、雨、霧等，逆風(fēng)對(duì)速度損失影響大，風(fēng)速越大影響越大。

（5）車輛情況。動(dòng)車組的流線性越好，對(duì)惰行越有利。

表3 杭甬高鐵681#供電臂范圍內(nèi)的線路主要參數(shù)表

表4 杭甬高鐵680#供電臂范圍內(nèi)的線路主要參數(shù)表

3 高鐵動(dòng)車組降弓惰行運(yùn)用及可行性分析

案例1：2011年1月31日8時(shí)50分，某高鐵接觸網(wǎng) 614#供電單元因隔離開(kāi)關(guān)上的鳥(niǎo)巢樹(shù)枝觸碰高壓部分而跳閘，送電不成功。經(jīng)分段送電，確認(rèn)故障點(diǎn)在供電臂的前半段，電調(diào)遠(yuǎn)動(dòng)打開(kāi)AT所處的絕緣錨段關(guān)節(jié)隔離開(kāi)關(guān)隔離故障區(qū)段后，通過(guò)分區(qū)所末端環(huán)供恢復(fù)供電臂后半段供電。根據(jù)臨線動(dòng)車組司機(jī)、供電專業(yè)人員登乘觀察故障區(qū)段接觸網(wǎng)無(wú)侵限零部件后，經(jīng)鐵路局應(yīng)急指揮中心研究決定采用K94+500至K107+000降弓惰行通過(guò)的辦法維持行車。9時(shí)40分至14時(shí)30分動(dòng)車組降弓惰行通過(guò)無(wú)電區(qū)段，惰行長(zhǎng)度為12.5 km。根據(jù)司機(jī)記錄，降弓初速度為270 km/h，對(duì)應(yīng)升弓時(shí)速度為220 km/h；降弓初速度為220 km/h，對(duì)應(yīng)升弓時(shí)速度為150 km/h。

案例2：2012年2月22日7時(shí)28分，某高鐵下行接觸網(wǎng)供電臂（某牽引變電所至某分區(qū)所）因大霧天氣造成大面積絕緣子閃絡(luò)而停電，將故障區(qū)域隔離后供電臂部分恢復(fù)供電，供電臂內(nèi)K144+158至K154+392（某AT所至某分區(qū)所）無(wú)電依靠動(dòng)車組降弓惰行通過(guò)的方式維持運(yùn)行。

案例3：2012年7月30日20時(shí)15分，因接觸網(wǎng)上懸掛有異物，某高鐵下行 K1575+255至K1586+000地段降弓并限速160 km/通過(guò)，降弓距離近11 km。21時(shí)52分，巡查后確認(rèn)塑料袋掛在隔離開(kāi)關(guān)引線上，不影響行車，當(dāng)日天窗點(diǎn)內(nèi)處理完畢。

通過(guò)上述3個(gè)困難供電臂的試驗(yàn)及案例分析，掌握了影響動(dòng)車組惰行的要素。實(shí)踐證明，通過(guò)科學(xué)的決策與調(diào)度指揮，在線路允許速度范圍內(nèi)盡可能提高降弓惰行的初速度，通常情況下動(dòng)車組降弓惰行通過(guò)整個(gè)故障供電臂或半個(gè)供電臂的方案是可行的。

4 降弓惰行通過(guò)方案實(shí)施應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 前提條件

某特定區(qū)段動(dòng)車組降弓可以通過(guò)的條件：一是接觸網(wǎng)沒(méi)有下垂的可能打擊或刮碰降弓后的動(dòng)車組的物體；二是經(jīng)過(guò)測(cè)算當(dāng)動(dòng)車組不低于某速度時(shí)可以惰行通過(guò)某特定的降弓范圍。

4.2 注意事項(xiàng)

因降弓惰行通過(guò)方案涉及降弓的實(shí)際距離、存在的具體風(fēng)險(xiǎn)等，需根據(jù)實(shí)際情況由相關(guān)鐵路局應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組組織相關(guān)處室一起研究、決策后實(shí)施，主要考慮降弓通過(guò)方案實(shí)施的前提條件、線路狀況、降弓距離、其它應(yīng)急方案配套等。

4.3 配套措施與設(shè)備條件

（1）供電臂內(nèi)供電分段的合理設(shè)置。供電臂劃小單元有利于縮小故障范圍，AT所對(duì)應(yīng)的絕緣錨段關(guān)節(jié)應(yīng)設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)并納入遠(yuǎn)動(dòng)，以便形成10～15 km的無(wú)電區(qū)段。

（2）巧妙利用絕緣錨段關(guān)節(jié)。關(guān)鍵時(shí)刻可以把絕緣關(guān)節(jié)內(nèi)的隔離開(kāi)關(guān)打開(kāi)或把電連接線剪斷，靠空氣間隙形成電氣斷口來(lái)隔離故障處所，形成局部停電范圍。

（3）宣傳到位。當(dāng)動(dòng)車組為提高速度需要先后退再加速時(shí)，一定要通告旅客，以免引起恐慌。

5 結(jié)語(yǔ)

在繁忙的高速鐵路上遇到接觸網(wǎng)停電故障，在具備條件和科學(xué)調(diào)度指揮下，實(shí)施長(zhǎng)距離降弓惰行通過(guò)故障區(qū)段是一種行之有效的應(yīng)急處置手段，對(duì)及時(shí)恢復(fù)行車具有現(xiàn)實(shí)意義。普速鐵路、地鐵在接觸網(wǎng)故障應(yīng)急處理中，可以結(jié)合具體情況參考使用該方案。

[1]《高鐵應(yīng)急預(yù)案》. 鐵道部鐵運(yùn)[2011]33號(hào)文件.

[2]于萬(wàn)聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng).成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.