徐鹽鐵路引入徐州東樞紐牽引供電方案研究

楊孝忠

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 北京 102600)

1 項(xiàng)目背景

徐鹽鐵路引入徐州東樞紐，該樞紐承擔(dān)京滬高鐵、鄭徐高鐵以及連徐高鐵等4條線路。樞紐地區(qū)牽引供電方案的合理性尤為重要，本文對(duì)徐鹽鐵路引入徐州東樞紐的供電方案進(jìn)行論證比較，選擇最為適合的供電方案[1－3]。

2 項(xiàng)目概況

2.1 線路概況

徐鹽鐵路位于蘇北地區(qū)，西起徐州東站，經(jīng)宿遷、淮安至鹽城，正線長(zhǎng)度315 km，設(shè)計(jì)速度250 km/h，是江蘇腹地最重要的鐵路大動(dòng)脈之一，有江蘇鐵路“金腰帶”之稱(chēng)，2019年12月16日，全線建成通車(chē)[4－6]。

2.2 徐鹽鐵路引入徐州東樞紐概況

本線正線引入徐州東站新建徐蘭場(chǎng)，新建京滬上下行聯(lián)絡(luò)線引入既有京滬場(chǎng)，新建徐州東動(dòng)車(chē)運(yùn)用所及動(dòng)車(chē)走行線。

徐州地區(qū)相關(guān)工程[7]:

(1)京滬場(chǎng)上行聯(lián)絡(luò)線5.84 km；

(2)京滬場(chǎng)下行聯(lián)絡(luò)線5.636 km；

(3)動(dòng)車(chē)所上行走行線1.687 km；

(4)動(dòng)車(chē)所下行線6.233 km；

(5)徐州東動(dòng)車(chē)運(yùn)用所。

徐州鐵路樞紐總圖及徐州東站站所關(guān)系如圖1和圖2所示。

圖2 徐州東站站所關(guān)系

3 徐州東樞紐供電方案研究

3.1 既有徐州東樞紐供電設(shè)施概況

(1)既有徐州東牽引變電所

采用220 kV進(jìn)線電源，既有饋線為9回，其中上海方向7回、北京方向2回。

(2)既有徐州東動(dòng)車(chē)存車(chē)場(chǎng)開(kāi)閉所

采用單母線接線，2進(jìn)2出。

3.2 徐州東樞紐供電方案比選

本次研究徐鹽鐵路引入徐州東樞紐考慮3個(gè)方案。

3.2.1 供電方案1

(1)供電方案

正線采用AT供電方式，京滬上下行聯(lián)絡(luò)線、徐州東動(dòng)車(chē)運(yùn)用所及動(dòng)車(chē)走行線采用帶回流線的直接供電方式[8－10]。

結(jié)合全線供電設(shè)施分布以及既有徐州東牽引變電所饋線情況，利用徐州東牽引變電所北京方向預(yù)留間隔新增兩回饋線為本線正線供電[11]。

為便于運(yùn)營(yíng)維護(hù)、縮小故障范圍，樞紐內(nèi)實(shí)行分束供電，新設(shè)徐州東開(kāi)閉所采用單母線分段接線，2進(jìn)10出。

徐州東動(dòng)車(chē)存車(chē)場(chǎng)開(kāi)閉所新增4回饋線為動(dòng)車(chē)運(yùn)用所供電，供電方案見(jiàn)圖3。

圖3 徐州東樞紐供電方案1示意

(2)徐州東牽引變電所改造內(nèi)容

新增2回AT饋線，對(duì)既有2回饋線電流互感器進(jìn)行增容更換。

(3)接觸網(wǎng)工程內(nèi)容

①改造原既有京滬場(chǎng)徐州東上下半場(chǎng)供電線為開(kāi)閉所2回進(jìn)線，同時(shí)從開(kāi)閉所出2回供電線給既有徐州東上下半場(chǎng)供電。

②從新建開(kāi)閉所出2回供電線給既有西北聯(lián)絡(luò)線供電。

3.2.2 供電方案2

(1)供電方案

供電方式及正線、動(dòng)車(chē)所供電方案同方案1。

徐州東開(kāi)閉所進(jìn)線電源一回T接徐州東動(dòng)車(chē)開(kāi)閉所獨(dú)立供電線(主用，考慮動(dòng)車(chē)所負(fù)荷與正線負(fù)荷的時(shí)間差)，一回T接徐鹽線正線(備用)，饋線為徐淮場(chǎng)上下場(chǎng)和京滬上下行聯(lián)絡(luò)線供電(2進(jìn)4出)，供電方案見(jiàn)圖4。

圖4 徐州東樞紐供電方案2示意

(2)徐州東牽引變電所改造內(nèi)容

新增2回AT饋線。

(3)接觸網(wǎng)工程內(nèi)容

從徐州東動(dòng)車(chē)運(yùn)用所開(kāi)閉所供電線T接一回供電線至徐州東開(kāi)閉所。

3.2.3 供電方案3

結(jié)合全線供電設(shè)施分布以及既有徐州東牽引變電所饋線預(yù)留情況，將徐州東站徐蘭場(chǎng)鹽城方向出站端電分相改移至鄭徐方向。

在徐州東動(dòng)車(chē)所至徐蘭場(chǎng)上下行動(dòng)車(chē)走行線設(shè)置電分相。

京滬上下行聯(lián)絡(luò)線電分相由靠近后馬莊站改移至靠近徐州東站京滬場(chǎng)方向。

徐鹽線正線供電線上網(wǎng)點(diǎn)調(diào)整至徐蘭場(chǎng)鄭徐方向電分相處。

在既有徐州東牽引變電所北京方向饋線新增一面直供方式饋線柜至徐州東開(kāi)閉所作為進(jìn)線電源，同時(shí)從徐鹽正線T接一路電源作為開(kāi)閉所備用電源；開(kāi)閉所饋出4回供電線分別為徐蘭場(chǎng)上下半場(chǎng)及京滬上下行聯(lián)絡(luò)線供電。供電方案見(jiàn)圖5。

圖5 徐州東樞紐供電方案3示意

(1)徐州東牽引變電所改造內(nèi)容

新增2回AT饋線及1回直供饋線。

(2)接觸網(wǎng)工程內(nèi)容

①?gòu)男熘輺|牽引所新增1回饋線作為徐州東開(kāi)閉所的進(jìn)線電源。

②從徐鹽正線T接一回供電線至徐州東開(kāi)閉所。

③將徐州東站徐蘭場(chǎng)鹽城方向出站端電分相改移至鄭徐方向。

④在徐州東動(dòng)車(chē)所至徐蘭場(chǎng)上下行動(dòng)車(chē)走行線設(shè)置電分相。

⑤京滬上下行聯(lián)絡(luò)線電分相由靠近后馬莊站改移至靠近徐州東站京滬場(chǎng)方向。

⑥徐鹽線正線供電線上網(wǎng)點(diǎn)調(diào)整至徐蘭場(chǎng)鄭徐方向電分相處。

3.3 方案比選

各方案的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 方案比選

從以上分析可以看出，三個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，從整個(gè)大樞紐方案看，考慮保證既有京滬高鐵的運(yùn)行可靠性，減少對(duì)其的影響，方案2和方案3較方案1好。

方案3較方案2雖然保證開(kāi)閉所一回獨(dú)立供電線且減少正線供電線的長(zhǎng)度，但增加電分相是否存在技術(shù)難點(diǎn)需要重點(diǎn)分析，需對(duì)方案3增加電分相進(jìn)行檢算。

3.4 方案3設(shè)置電分相檢算分析

3.4.1 徐州東站鹽城方向電分相改移至鄭徐方向

電分相設(shè)置位置見(jiàn)表2。

表2 徐鹽正線電分相設(shè)置位置

通過(guò)電分相檢算可知:

(1)該電分相位置距前后方信號(hào)機(jī)距離滿(mǎn)足文獻(xiàn)[8]中11.5.5.2條“列車(chē)過(guò)分相斷電區(qū)距最近信號(hào)機(jī)不宜小于550 m”的規(guī)定。

(2)根據(jù)文獻(xiàn)[8]11.5.5.2條“電分相不宜設(shè)置在連續(xù)大坡道、變坡點(diǎn)、大電流及出站加速區(qū)段”的規(guī)定，電分相不宜設(shè)置在一離去(指從反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)至正向第一個(gè)閉塞分區(qū)分界點(diǎn)處的區(qū)間信號(hào)標(biāo)志牌或區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)的距離)區(qū)段，但該電分相設(shè)置在徐州東線路所與徐州東站徐蘭場(chǎng)間，屬于一離去區(qū)段。

(3)電分相距上一架信號(hào)機(jī)的距離，應(yīng)滿(mǎn)足列車(chē)在上一架信號(hào)機(jī)前停車(chē)再重新起動(dòng)時(shí)，能夠無(wú)電通過(guò)電分相[12－13]。經(jīng)過(guò)牽引計(jì)算，該電分相在上一架信號(hào)機(jī)前停車(chē)再啟動(dòng)的速度為73 km/h。

3.4.2 徐州東動(dòng)車(chē)所上下行動(dòng)車(chē)走行線設(shè)置電分相

由于動(dòng)走線區(qū)間距離過(guò)短，若采用關(guān)節(jié)式電分相，不滿(mǎn)足文獻(xiàn)[8]中11.5.5.2條“列車(chē)過(guò)分相斷電區(qū)距最近信號(hào)機(jī)不宜小于550 m”的規(guī)定。因此，動(dòng)走線電分相需要采用器件式。

在上、下行動(dòng)車(chē)走行線設(shè)置電分相的位置見(jiàn)表3。

表3 動(dòng)走線電分相設(shè)置位置

電分相檢算說(shuō)明:

(1)該電分相位置距前后方信號(hào)機(jī)距離不滿(mǎn)足文獻(xiàn)[8]“列車(chē)過(guò)分相斷電區(qū)距最近信號(hào)機(jī)不宜小于550 m”的規(guī)定(474 m)。

(2)動(dòng)走線上行電分相雖設(shè)置在0‰的坡度上，但相鄰變坡點(diǎn)后有長(zhǎng)478 m的26‰的上坡，見(jiàn)圖6。

圖6 動(dòng)走線電分相示意

(3)電分相距上一架信號(hào)機(jī)的距離，應(yīng)滿(mǎn)足列車(chē)在上一架信號(hào)機(jī)前停車(chē)再重新起動(dòng)時(shí)，能夠無(wú)電通過(guò)電分相。經(jīng)過(guò)牽引計(jì)算，該電分相在信號(hào)機(jī)前停車(chē)再啟動(dòng)的速度為53 km/h。

3.4.3 京滬上下行聯(lián)絡(luò)線電分相改至徐州東京滬方向

京滬上下行聯(lián)絡(luò)線電分相位置調(diào)整后，該電分相設(shè)置位置見(jiàn)表4。

表4 京滬聯(lián)絡(luò)線電分相設(shè)置位置

電分相檢算說(shuō)明:

(1)該電分相位置距前后方信號(hào)機(jī)距離滿(mǎn)足文獻(xiàn)[8]中11.5.5.2條“列車(chē)過(guò)分相斷電區(qū)距最近信號(hào)機(jī)不宜小于550 m”的規(guī)定。

(2)根據(jù)文獻(xiàn)[8]“電分相不宜設(shè)置在連續(xù)大坡道、變坡點(diǎn)、大電流及出站加速區(qū)段”的規(guī)定，電分相不宜設(shè)置在一離去區(qū)段，該電分相設(shè)置在后馬莊站與徐州東站京滬場(chǎng)間，屬于一離去區(qū)段。

(3)電分相距上一架信號(hào)機(jī)的距離，應(yīng)滿(mǎn)足列車(chē)在上一架信號(hào)機(jī)前停車(chē)再重新啟動(dòng)時(shí)，能夠無(wú)電通過(guò)電分相。經(jīng)過(guò)牽引計(jì)算，該電分相在信號(hào)機(jī)前停車(chē)再啟動(dòng)的速度為74 km/h。

3.4.4 方案3設(shè)置電分相存在的問(wèn)題

(1)引入鄭徐高鐵設(shè)置的電分相位于一離去區(qū)段，在規(guī)范中屬于“不宜”。

(2)在徐州東動(dòng)車(chē)所至徐蘭場(chǎng)上下行動(dòng)車(chē)走行線設(shè)置電分相僅能設(shè)置器件式分相，不滿(mǎn)足上海局1266號(hào)文要求，且若取消區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)，動(dòng)走線通過(guò)能力降低，出入動(dòng)車(chē)所的時(shí)間間隔由4 min延長(zhǎng)至7 min，對(duì)運(yùn)輸效率有影響；動(dòng)走線上行電分相雖設(shè)置在0‰的坡度上，但相鄰變坡點(diǎn)后有長(zhǎng)478 m的26‰的上坡。

(3)京滬上下行聯(lián)絡(luò)線電分相由靠近后馬莊方向改至靠近徐州東京滬場(chǎng)方向，供電距離分別為1.35 km和1.65 km，若此區(qū)段故障，將影響京滬上海方向正線供電，京滬線供電可靠性相對(duì)降低。

綜上所述，方案3設(shè)置的3個(gè)分相均存在一些技術(shù)難點(diǎn)，不符合規(guī)范推薦的要求，且動(dòng)走線設(shè)置分相后對(duì)運(yùn)輸效率有一定的影響，京滬上下行聯(lián)絡(luò)線設(shè)置分相降低了京滬線供電的可靠性，故方案3不宜推薦。

3.5 徐州東樞紐牽引供電推薦方案

綜上分析，徐鹽鐵路引入徐州東樞紐后牽引供電方案推薦采用方案2。

4 結(jié)束語(yǔ)

徐州東樞紐涉及京滬高鐵、鄭徐高鐵、徐鹽高鐵、徐連高鐵等多條線路的引入，還建設(shè)有動(dòng)車(chē)所、存車(chē)場(chǎng)及大型站場(chǎng)，樞紐內(nèi)供電方案的合理性直接影響著供電的安全運(yùn)行，本文對(duì)樞紐供電方案進(jìn)行分析研究，并重點(diǎn)檢算引入樞紐后設(shè)置電分相的可實(shí)施性，最終確定最適合本樞紐的牽引供電方案，在后續(xù)項(xiàng)目中對(duì)于樞紐供電方案的研究具有一定的借鑒意義。