關節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。為了平衡電力系統三相負荷，采用分段換相供電，接觸網在各相間采用空氣間隙或絕緣器件分割，稱為電分相。通過絕緣器件實現電分相，稱為器件式分相。器件式分相在運行中會形成一連串硬點，影響弓網接觸取流，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節式電分相，即利用帶中性段、空氣間隙絕緣的雙斷口錨段關節形式達到分相的目的，從而保證高速運行時受電弓的良好取流和列車平穩運行的需要。關節式電分相中性段存在無電區時，電力機車（動車組）通過電分相無電區是依靠慣性斷電通過的，如果電力機車（動車組）停在該無電區，將失去動力，只能采取救援使其脫離無電區。為此，如何優化救援方案，加快救援速度，對提高運輸效率具有重要的意義。本文就電力機車（動車組）落入關節式電分相時救援方案的優化進行探討。

1 我局管內關節式電分相特點

（1）電分相錨段關節多采用6跨、7跨、9跨結構形式，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，其結構如圖1所示。

圖1 六跨關節式電分相結構示意圖

（2）區間電分相設置間隔為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所所在車站的進站信號機外方800 m左右。

（3）電分相均設有遠動隔離開關以備電力機車（動車組）落入無電區救援時需要。該開關設置形式有兩種，一種隔離開關只在機車前進方向的電分相絕緣斷口處設置，使用普遍，戶外設置。其結構如圖2所示（"○"表示隔離開關）；另一種隔離開關在電分相的兩個絕緣斷口均設置。在具體實現上又采用了兩種形式。一種是不單獨設立戶外開關，通過設在分區所室內的隔離開關實現。該種形式使用較少，僅用于浙贛線的蔣塘、新塘邊等7個分區所處，其結構如圖3所示。另一種是單獨設立戶外開關，如圖2所示，目前僅用在滬寧城際鐵路。

圖2 開關設在接觸網關節處的電分相示意圖

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

圖3 開關設在分區所內的電分相示意圖

2 電力機車（動車組）落入關節式電分相無電區的救援方案分析

《行規》規定：電力機車（動車組）牽引機車時禁止在接觸網電分相中性區停車。實際運行中，由于行人擋道、機車等信號、司機操作失誤等原因電力機車（動車組）停在接觸網無電區內的事故時有發生。當電力機車（動車組）落入電分相后，可選擇的救援方案有五種。

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

圖4 處理流程圖

（2）閉合列車前進方向后側分相開關，列車退行后加速通過。用在列車前進方向無電分相隔離開關或有電分相隔離開關但開關拒動，并且列車運行尾部方向有電分相開關使用正常時。實際運用中，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后方無續行列車且后方站未向該區間發車或出站調車。②有無運轉車長（或勝任人員）攜帶無線調度通信設備、簡易緊急制動閥在列車尾部觀察協助退行。③非降霧、暴風雪等信號無法辨認的不良情況下。需要指出的是使用該方案救援時機車退行距離應滿足機車加速后的速度能達到惰性通過無電區要求，參照《滬寧城際施工圖說明書》的計算，電力機車（動車組）通過斷電標的時的最低速度為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所分相無電區，當前方分相隔離開關拒動，又不具備退行條件時，可閉合列車運行尾部方向的電分相隔離開關后，通過對分區所倒閘操作由列車運行前方側供電單元通過分區所對后方側單元越區供電，列車前行駛出無電區。

（4）接觸網工區人員趕到現場分合操作電分相隔離開關救援。用于電分相隔離開關拒動時。

（5）機車牽引救援（多為內燃機車）。用于電分相隔離開關拒動時。

表1是幾種救援方案的比較。

表1 救援方案比較表

電力機車（動車組）落入無電區是電氣化鐵路區段的易發故障，根據統計，上海局管內京滬線2008年5月至10月間發生了8件。其中遠動開關使用正常3次，使用第1方案救援的平均處理時間為14min；遠動開關拒動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。當遠動開關拒動而采用第4、第5方案救援時，造成了大面積客車晚點。事后分析開關遠動拒動的原因，操作電源失電、設備接點接觸不良、操動機構卡滯、通信通道中斷等是引起遠動操作拒動的主要原因。由于電分相隔離開關多設在戶外，工作環境較為惡劣，降低了遠動的可靠性。

隨著我國高速鐵路的快速發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，在提高設備檢修質量，增強設備可靠性的同時，應盡可能的優化非正常情況下的應急方案，想方設法壓縮故障救援的時間。

筆者建議：為縮短電力機車（動車組）落入無電區而遠動開關拒動情況下的救援時間，可充分發揮電力機車（動車組）司乘人員的作用，由經過培訓的機車司乘人員當地操作隔離開關作為開關拒動情況下的后備救援方案，縮短救援時間。

該方案利用了關節式電分相在故障時保證一個錨段關節可靠絕緣后，電力機車（動車組）即可降弓通過恢復行車的故障救援原理。它與第4種救援方案的顯著區別是司機只負責閉合電分相開關，中性段送電后即恢復行車，斷開電分相開關恢復正常供電方式的操作由后續趕到的網工區人員執行。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，二是要能準確預測救援時間以便調整列車運行。本方案在滿足救援時間短、救援時間可準確預測的要求外，還具有通用性強的優點。

經過估算，使用本方案實施救援的時間可控制在 15～20（min）以內。

3 電力機車（動車組）司乘人員參與無電區救援的可行性分析

（1）關節式分相由兩個絕緣錨段關節組成，每個絕緣關節的空氣間隙大于等于450mm,當閉合一個網上分相開關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。（根據我國《高壓配電裝置設計技術規程》規定，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）關節式電分相中性區一般在190 m左右，當電力機車（動車組）掉入無電區，司乘人員的位置處于電分相中部，距電分相隔離開關的距離在100 m左右，司乘人員趕到分相開關實施救援，時間最快。

（3）電力機車（動車組）司乘人員經過供電知識相關培訓，可以具備供電專業知識和操作開關的能力。

（4）戶外電分相隔離開關設在接觸網支柱上，接觸網支柱有編號。并且電分相一般設在區間，其中性區附近的接觸網設備比較簡單，可以認為機車前進方向田野側的第一臺柱上隔離開關就是電分相隔離開關。另外，"禁止雙弓"、"斷"、"合"等司機常用標志牌的設置與電分相隔離開關的位置也一定，可輔助確認，基本可以杜絕司乘人員找不到開關的情況。

（5）電動隔離開關操作簡單，開關的就地控制可以通過分合電動按鈕和操作手動操動機構兩種方法實現開關分合。將機構箱右上角操作模式選擇開關由"遠動"打到"當地電動"，按下相應的"分合"電動操作按鈕，完成當地電動分合閘；若當地電動失敗，將操作模式選擇開關打到"當地手動"檔，取出搖桿，插入機構箱右邊的操作孔，手動均勻搖動搖把，完成分合操作。

優化后的救援方案設想如圖5。

圖5 優化后的救援方案設想圖

值得注意的是當司機當地閉合電分相網上隔離開關后，關節式電分相實際上變成了一個絕緣錨段關節，后續電力機車必須降弓通過該分相，防止接觸網相間短路故障。同時，應撤除電分相相鄰的兩個供電單元的重合閘功能，避免電力機車未降弓通過造成相間短路時供電臂跳閘后重合閘擴大事故影響。

4 電力機車司機參與無電區救援的相關技術工作要求

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

（2）電力機車司機日常業務教育加入操作隔離開關的相關內容。

（3）加強接觸網電分相的檢修工作，保證電分相兩絕緣關節的間隙均能保證可靠的絕緣強度。

（4）加強技術資料的基礎工作，保證供電調度員掌握的電分相隔離開關的支柱編號與現場一致。

5 結論

加快電力機車落入無電區的救援速度，首先需要提高遠動開關的檢修維護質量，增強遠動開關動作可靠性。其次，將電力機車（動車組）司乘人員納入救援體系，豐富了非正常情況下的應急處置預案，縮短了遠動開關拒動情況下救援時間，具有很高的實用價值。