既有線鐵路提速開行動車組自動過分相探討

劉偉

（中國鐵路呼和浩特局集團有限公司供電部，內(nèi)蒙古 呼和浩特010050）

在電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中，電分相將接觸網(wǎng)相鄰供電臂間由不同變電所所供不同標稱電壓或相位電進行隔離，以防止異相短路造成接觸網(wǎng)斷線[1]。速度160km/h 及以上線路，由于列車速度高，依靠司機肉眼識別線路的電分相標識已經(jīng)很難保證機車正確過分相，而且司機勞動強度很大，必須采取自動過分相方式。

1 地面磁感應器自動過分相

既有電氣化鐵路線路中，大部分采用地面磁感應器裝置實現(xiàn)列控自動過分相。由車載控制裝置和地面磁感應器兩部分組成。地面磁感應器安裝在軌道上，提供預告信號、強迫斷信號、恢復信號，為車載控制裝置提供是否臨近電分相或已通過電分相判斷依據(jù)。車載控制裝置根據(jù)接收到的地面感應器信號，進行自動過分相功能的相應控制[2]。京包客專呼和浩特至包頭段既有設計為160km/h 客貨混跑線路，接觸網(wǎng)電分相處地面磁感應器設置方式如圖1 所示。

圖1 京包客專呼和浩特至包頭分相磁感應器設置

圖中，電分相中性區(qū)兩端垂直投射到鋼軌上的位置，分別至第一個磁感應器安裝位置的距離為a；b 為第一個磁感應器至第二個磁感應器的距離。京包客專呼和浩特至包頭地面磁感應器a、b 距離規(guī)格為：a=a0+30m，b=265m。

2015 年實施提速開行200km/h 動車組，為滿足開行動車組過分相要求，在線路分相中性區(qū)不小于400 米處附近（列車前進方向）增設“動車合”標識，表示自該標識之后動車組應合主斷路器。線路反方向按相同原則設置[3]，如圖2 所示。

圖2 京包客專呼和浩特至包頭分相標志設置

地面磁感應器自動過分相技術(shù)，車載設備在分相點識別精度上不夠穩(wěn)定，受列車運行速度、橫向擺動及沿線電磁干擾信號等，會引起分相點位置識別信息丟失、誤動作等情況客觀存在[4]。

2 列控自動過分相基本原理

隨著我國高速鐵路發(fā)展，列車運行控制系統(tǒng)已由以地面信號為主的機車信號、列車運行監(jiān)控記錄裝置發(fā)展為以車載信號為主的CTCS-2 級和CTCS-3 級列控系統(tǒng)。京包客專呼和浩特至包頭開行200km/h 動車組前進行了CTCS-2 列控系統(tǒng)改造，列控系統(tǒng)地面應答器中含有電分相信息，具備了動車組列控自動過分相功能。

動車組在正向運行時, 將有三組區(qū)間無源應答器組發(fā)送分相區(qū)信息。第一組設置在分相區(qū)外方第7 個閉塞分區(qū)入口處，第二組為第三組外方最近的應答器組，第三組設置在距分相區(qū)線路允許最高速度運行10s 外方最近的閉塞分區(qū)[5]，如圖3 所示。

圖3 應答器組自動過分相設置

電分相信息包括正、反向斷電標里程，正反向斷電標距離信息。與電分相中性區(qū)不同，列控分相區(qū)起始為電分相正向斷電標至反向斷電標。動車組通過列控系統(tǒng)地面應答器組隨行車信息同步接收電分相信息。過分相區(qū)操作由過分相控制信號控制，當動車組列車運行到距離分相區(qū)一定距離，向列車發(fā)出前方過分相（包含至分相區(qū)的距離、分相區(qū)長度等）信息，在距離分相區(qū)的走行距離時間3s 處，過分相控制信號“有效”狀態(tài)輸出，動車組斷電，通過分相區(qū)130 米處，動車組合電，實現(xiàn)自動過分相功能[6]，過分相過程如圖4 所示。

圖4 列控自動過分相設置

與地面磁感應器過電分相固定地點斷電不同，動車組采用列控自動過分相時，斷電位置是動態(tài)的，它與運行速度有關(guān)，速度高時距電分相遠，速度低時距電分相近。過分相安全無干擾，且理論上能夠提高運營效率。

3 既有線動車組自動過分相比較

2019 年9 月25 日中國鐵路呼和浩特局集團有限公司組織CRH5 型動車組列控自動過分相試驗，通過呼和浩特至包頭下行線電分相數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 列控自動過分相結(jié)果

選取2019 年9 月26 日同一組CRH5 型動車組在京包客專呼和浩特至包頭圖定運行時，下行線地面磁感應器自動過分相數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 地面磁感應器自動過分相結(jié)果

通過表1、表2 中數(shù)據(jù)可以看出，京包客專呼和浩特至包頭既有線提速200km/h 區(qū)段，CRH5 型動車組在采用兩種不同自動過分相方式時，列控自動過分相速度衰減率低，過分相效率相對較高。

4 電分相列控數(shù)據(jù)提報注意事項

4.1 列控自動過分相主要涉及接觸網(wǎng)、信號專業(yè)協(xié)調(diào)配合，分相區(qū)斷/合電位置、斷合電標距離等電分相列控數(shù)據(jù)由接觸網(wǎng)專業(yè)負責提供[6]，信號專業(yè)負責列控數(shù)據(jù)編制。工程實施中，要求緊密配合、相互協(xié)調(diào)，避免列控數(shù)據(jù)編制有誤，出現(xiàn)列控數(shù)據(jù)車地不匹配問題。

4.2 與接觸網(wǎng)電分相LKJ 基礎數(shù)據(jù)提示功能不同，電分相列控數(shù)據(jù)直接參與控車，數(shù)據(jù)精準度要求較高。各專業(yè)采集列控工程數(shù)據(jù)表基礎數(shù)據(jù)時要運用先進的手段，區(qū)段長度避免采用人工皮尺測量，盡量減小人為誤差和設備誤差。

4.3 因與新建高鐵CPⅢ基準定位精度存在差距，既有線列控改造要同步考慮各專業(yè)提報數(shù)據(jù)精準參照點，建議統(tǒng)一以工務專業(yè)數(shù)據(jù)為基礎測量，選取橋梁、隧道等設備作為測量基準點，避免參照存在安裝誤差的百米標等。工程建設中，接觸網(wǎng)、信號專業(yè)施工單位應相互配合，共同測量電分相兩端最近的第三組應答器與電分相之間實際距離，與計算距離進行校核，保證分相列控數(shù)據(jù)精度。

5 結(jié)論

既有線列控工程改造時，列控系統(tǒng)提供電分相信息，具備實現(xiàn)動車組列控自動過電分相功能，過分相無干擾，既能保障動車組行車安全，又能提高通行效率。建議動車組優(yōu)先采用列控自動過分相，地面磁感應器自動過分相作為冗余備用。