高速鐵路接觸網分相之探究

胡興榮

【摘要】 ? ?分相是整個行車安全的關鍵，近年時有停進分相案例，本文從最基本原理，講解分相要點，難點，分相區應急措施，意在使動車組司機認識到分相重要性，理清處理思路。

【關鍵詞】 ? ?接觸網分相原理 ? ?過分相控制形式 ? ?轉換跨距錨段分析 ? ?分相區取電風險 ? ?過分相非正常場景分析

引言

高速鐵路接路接觸網作為高速鐵路重要的重要組成部分，其設計的合理性，可靠性，穩定性，對整個運輸制序發揮著至關重要的作用，整個接觸網供電系統，主要由牽引變電所和接觸網兩大部分組成。牽引變電所是電氣化鐵路供電系統中的心臟，無論一般線路還是高速線路都要求它具有高度的可靠性。牽引變電所將電力系統輸電線路電壓從110kV（或220kV）降到27.5kV，經饋電線將電能送至接觸網;接觸網沿鐵路上空架設，電力機車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車，由于牽引供電采用單工頻交流供電方式，且各牽引區段承載能力限制、供電電壓不一致，及為使電力系統三相盡可能平衡，接觸網采用分段換相供電。為防止相間短路，必須在各獨立供電區之間建立分相區，各相間用空氣或絕緣子分割，稱為電分相。分相區停車，如果處理不當會引發嚴重后果，本文通過對分相的系統分析，發現存在問題，提出改進措施。

一、電分相的分類

我國鐵路常用的分相有兩種：分別為器件式分相和關節式分相;高鐵多采用帶中性段的六跨錨段關節式分相和十一跨錨段關節式分相。六跨一般中性區長度不大于190米，無電區長度約為22米左右。

十一跨一般中性區長度為300米左右;無電區長度約為100米。在接觸網電分相前方設斷電標，斷電標設置在電分相中性區段起始位置前第2根支柱上（該支柱距電分相中性區段起始位置不小于80 m）;在接觸網電分相后方設合電標，合電標設置在電分相中性區段終止位置后400 m處附近的接觸網支柱上（該支柱距電分相中性區段終止位置不小于400 m）。

二、自動過分相原理

動車組自動過分相分為兩種：①磁缸過分相②ATP過分相;ATP過分相又分為C2區段的應答器過分相和C3區段的RBC過分相，下面我們來說說它們各自的工作原理。磁缸過分相;在動車組列車上裝有GFX-3A設備;它分為車上的主機和車體轉向架上的GFX-3A的感應器;配合地面的磁缸設備實現自動過分相。在C2區段中使用ATP的應答器過分相，C2CU（CTCS-2主機控制核心單）接收BTM傳來的數據，結合TCR傳來的數據和當前列車速度計算速度曲線實現自動過分相功能。380B在C2狀態下ATP過分相和GFX-3A互為冗余;在C3狀態下就禁用GFX-3A完全依靠RBC過分相。在C3區段，動車組利用RBC實現自動過分相，C3等級下過分相控制，根據RBC發送的分相區信息實現自動過分相。并遵循以下原則：1）車頭距分相區起點10s時（根據當前速度和距離計算出時間）給出過分相提示;2）車頭距分相區起點一定時間（CRH380A/AL為3S，CRH380B/BL為10S）時輸出過分相信號;3）車頭越過分相區終點130米后撤過分相控制信號。C3等級下車載設備一直輸出GFX禁止信號。C2等級過分相控制C2等級下，C2主控單元應答器接收分相區信息（動車組接受應答器信息的裝置BTM）安裝在車頭下方實現自動過分相控制，并遵循以下原則：1）車頭距分相區起點10S時給出過分相語音提示;2）車頭距分相區起點一定時間（CRH380A/AL為3S，CRH380B/BL為10S）時輸出過分相信號控制信號;3）車頭越過分相終點130米后撤過分相信號控制信號。從應答器接收到分相區預告信息后，立即輸出GFX禁止信號;車頭越過分相終點600米后停止輸出GFX禁止信號。2）磁鋼過分相控制：主要為動車組運行至電分相前通過磁感應裝置來實現斷合主斷目的，主要用在ATP無法實現自動過分相場景，比如機信模式，調車模式下過器件式分相（本段入江山存車場）就必須打開GFX。

三、停進分相的原因

在動車組正常運行時，車間對一些關鍵分相都做了相關提示卡，及分相區紅燈的操作要求，一般動車組是不太可能停進分相區，但由于在一些特殊場景下，如行車設備故障（ATP故障、車輛故障產生制動停車）②司機誤操作（ASD動作、380B誤回ASC手柄等造成停車）③司機對擔當區段分相位置不熟悉，分相處所線路縱斷面不清楚，分相前盲目等信號等，則可能停進分相區，停進分相區將嚴重干擾整個運輸秩序，從我段擔當區段看除杭長高鐵大部分十一跨外，其余基本為六跨，整個分相區可分三部分中間為中性無電區，兩邊則為過渡區，滑板經過絕緣錨段關節的過渡區時，兩側接觸線分別由工作支變為非工作支或由非工作支變為工作支。在接觸線等高區域，滑板與兩支接觸線同時接觸，在等高區域外只與一支接觸線接觸。

四、越區供電原理

分相隔離開關是牽引供電系統重要組成部分，一般設置在列車前進方向的接觸網與中性區段之間，當列車誤停中性區段時，可以閉合分相隔離開關，使中性區段帶電，讓列車駛出中性區段。

在閉合分相隔離開關使中性區段帶電時，要求分相另一端供電臂停電，當列車駛離停電供電臂后，將分相隔離開關斷開，并恢復供電。在越區供電時，中性區后方將停電，受電弓位置對于越區供電后是否可以安全，可靠受流取電至關重要。

五、存在的問題

絕緣錨段關節式分相結構分析，列車過分相時，受電弓滑板在通過中間跨距的過程中，先是接觸一個錨段，然后是兩個錨段，最后是轉到另一個錨段的接觸導線上。從帶電接觸線過渡到中性段接觸線，若受電弓處于中性線的起錨點至轉換跨距內這一過渡區段，由于受電弓有一個向接觸網約70N的推力，接觸網被頂起一段高度，在一段距離內受電弓碳滑板存在與帶電接觸網向中性區過渡，越過轉換跨距后過渡完畢（正常過分相時即使主斷斷開也會在此區段產生電弧）。只有在轉換跨距內，帶電接觸網線和中性段接觸網線等高時，才能保證受電弓的可靠取流。當實施越區供電后，當列車可以感應到網壓，在受電弓和中性段接觸網未可靠接觸的情況下取電會造成接觸網拉弧或熔線。由于這個問題存在，那么在實施供電前，司機確認至少一個受電弓的位置處于轉換位置之后至關重要，否則要么無法取電，要么拉弧熔線。并且受電弓會將前一單元向中性區的供的電導入停電單元，可能會對供電安全構成威脅。相當于此時受電弓把前一供電單元通過合隔離開關導通中性無電區，再通過受電弓導通后面停電單元。由于斷電標距中性區在高鐵有不少于80米的距離，因此在現場當列車運行中因某種原因停在分相區時，不論既有機車還是動車組均采取換前弓，檢查是否有網壓，若有網壓，立即大電流啟動列車。此時存在的安全隱患與前述基本相似，只不過是中性段接觸線向帶電接觸線過渡。綜上所述，轉換距這兩段，表面是都是有網壓可取流，但都是不可靠，會造成拉弧或熔斷，真正可取電，必須確認受電弓在轉換距外。由于根據錨段關節設置及網線來判斷可靠受流點對未受過專業培訓的司機是無法做到的，且各種分相結構差異以及受夜間等條件限制現場確認可靠受流點更是困難。

六、建議改進措施

1）供電部門在轉換點處可否設置明顯標識，作為明確停進分相后，司機申請越區供電依據以及作為停于分相區換弓取流依據。目前上海局規定為：按規定向調度員匯報停車的行別、位置及原因、動車組型號及編組情況，并通知機械師。機械師按規定下車（能在車上確認除外）運行方向第一架狀態良好的受電弓位置兩側接觸網支柱號后報告司機，司機轉報列車調度員，其目的就是由供電調度通過接觸網支柱號，判斷前后受電弓位置，以及是否在上述轉換距內。如果能在接觸網線上相對位置設置標識，那就更方便，更精準便于確認，提高處理效率，因為一旦隨車機械師確認錯誤，就可能造成燒網等嚴重后果，一般分相區的兩個轉換距很短，增加標識很容易辨認，通過支柱編號，再加標識，雙重互控安全導向。

2）加強司乘人員業務培訓，熟練掌握分相區應急處置，認識到分相區取電的風險。

參 ?考 ?文 ?獻

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