地面控制自动过分相在神朔线的应用

2016-08-11韩涛

铁道运营技术 2016年3期

关键词：过分接触网手动

韩涛

（神华神朔铁路分公司河东运输段，助理工程师，陕西　神木　719316）

地面控制自动过分相在神朔线的应用

韩涛

（神华神朔铁路分公司河东运输段，助理工程师，陕西神木719316）

摘要：本文简单介绍地面控制自动过分相的组成、原理及应用，详细分析了地面控制自动过分相在神朔线实际应用中存在的优点与不足，并提出了优化控制程序和接触网相分段方案、信号传输使用光缆等改进措施，使之更符合神朔铁路自身的特点。

关键词：神朔铁路；地面控制自动过分相；应用；改进

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.03.013

由于我国电气化铁道均采用25 kV单相工频交流供电方式，为了平衡三相供电负荷，提高电力系统利用率，电气化铁道的牵引变电所采用系统轮换接线，换相分段供电，于是接触网必须要设置电分相装置。电分相装置包括器件式分相绝缘器和锚段关节式分相。目前机车通过分相的方式有手动断电、车载断电自动转换、柱上断载自动转换和地面控制自动控制过分相等方式。

目前神朔线使用的电分相装置为器件式分相和地面控制自动控制过分相。地面控制自动控制过分相全部用于神朔线上行线路，均为上坡地段，最大坡度为12‰。针对地面控制自动过分相在神朔线实际应用中造成接触网拉弧或相间短路、手动分相模式下机车容易掉入中性区、自动过分相故障率高导致越区供电频繁等存在问题，提出改进措施，使之更符合神朔铁路自身的特点。

1　地面控制自动过分相装置概述

地面控制自动过分相转换装置由分相所转换设备（见图1）、接触网电分相、列车位置传感器、电动断电标、分相所控制设备、后台监控计算机等六部分组成〔1〕。

接触网电分相采用了“8+N+4”跨锚段关节空气绝缘结构（见图2），共有三个断口，两个绝缘结构1 JY、2 JY分别与接触网绝缘。神木北方向侧三台真空断路器294、294 B、294 C跨接在1JY上，朔州方向侧三台真空断路器292、292 B、292 C跨接在2JY上，使两相接触网轮流向转换区供电。线路边设置5套列车位置传感器（6 CG、X 4 CG、X 2 CG、W 4 CG、W 2 CG），转换区接触网转换柱上设置了三台电动隔离开关QS 1、QS 2、QS 3，当分相区采用万吨（长分相）方案时，QS 1、QS 2常开，QS 3常闭，6 CG、W 4 CG、W 2 CG为工作传感器；分相区采用小列（短分相）方案时，QS1、QS3常开，QS2闭合，6 CG、X 4 CG、X 2 CG为工作传感器。控制屏接受工作传感器提供的机车位置信息，经逻辑运算后发出指令控制断路器动作，实现转换区电相位的自动转换，使得机车不断电、带负荷通过电分相。

图1　神朔铁路地面控制自动过分相示意图（万t模式）

图2　“8+N+4”接触网电分相示意图

相分段自动转换装置投入运行后，2941、2902、2921闭合，294、294 B、292、292 B断开，294 C、292 C闭合。无车时，转换区无电。上行正向来车时，列车进入6 CG，294闭合，转换区接通神木方向馈线。万吨（长分相）模式运行时，列车进入W 4 CG，294断开，292闭合，转换区与朔州方向馈线接通（294、292同步切换，机车瞬间失电0.13s），列车尾部出清W 2 CG时，292断开，延时4 s进入无车等待状态。小列（短分相）模式运行时，列车进入X 4 CG时，294断开，292闭合，转换区与朔州方向馈线接通（294、292同步切换，机车瞬间失电0.13 s），列车尾部出清X 2 CG时，292断开，延时4 s进入无车等待状态。

目前神朔线地面控制自动过分相全部采用万吨（长分相）模式，不支持反向行车，上行反向行车时，系统不转换，机车手动断电通过分相区。

2　地面控制自动过分相的优点

1）地面控制自动过分相满足了神朔铁路高坡、重载的需要〔2〕，最大限度地发挥了电力机车的牵引动力，控制、带负荷、自动过分相，充分保持了列车通过电分相的牵引力和运行速度，有效缩短了过分相的运行时间（使用自动过分相的区间每列车平均压缩运行时间3～4 min）从而提高了神朔铁路的综合运输能力。

2）克服了断电、惰行通过电分相的弊端〔3〕，如列车失去牵引力，延长运行时间，避免了乘务员控制过分相，产生拉弧，甚至烧毁接触网的安全隐患。

3）地面控制自动过分相采用关节式分相，避免了器件式分相对电力机车受电弓的硬点冲击。

3　地面控制自动过分相存在的问题

1）造成接触网拉弧或相间短路。神朔铁路上行线路神木北-朔州方向为重车方向，双机重联牵引，小列由2台SS4G或SS4B型机车牵引，采用“2+0”模式；万吨采用主2加从2的“2+2”模式由4台SS4G或SS4B型机车牵引，或者采用主2加从1的“2+1”模式由三台神华号HXDl型交流机车牵引。当电力机车通过“8+N+4”接触网电分相时，列车行驶至6CG位置，若此时自动过分相系统发生故障（6CG双机故障，294、294 B拒合故障，组合继电器误动作，控制电缆断线，PLC死机等等），使得294和294 B均未能闭合，列车从有电区进入无电区，经过1JY的中心柱时会产生电弧，甚至烧伤吊弦，CTA-150铜合金接触线上产生密集分布的麻点，影响后续机车取流。实际运行标明，拉弧区段主要集中在8跨锚段关节的第三跨和第四跨。

当机车行驶至W 4 CG位置时，若此时自动过分相系统发生故障（如294实际未断开，但断开信号返回），在294未断开的情况下，292完成转换，导致神木北方向和朔州方向馈线接通，造成两相短路，烧毁接触网，并引起变电所跳闸。运行过程标明，两相短路主要发生在“8+N+4”的4跨绝缘锚段关节的中心柱所在的两个跨距，曾经数次烧断吊弦，烧伤承力索，导致承力索断股。

2）手动分相模式下机车容易掉入中性区。手动分相模式是地面控制自动过分相故障状态下的一种临时过分相模式，起到辅助作用，然而神朔线上行地面控制自动过分相均处于上坡地段，最大坡度为12‰，而八跨中性区过长，断合标间距离过大，使得手动分相模式下机车容易掉入中性区，增加了救援困难，需要通过越区供电才能把机车救出中性区。从神朔线上行地面控制自动过分相断合标位置表（表1）可以看出，神朔线上行地面控制自动过分相断合标间距最小为253 m，最大为300 m，平均288 m。神朔线上行为重车方向，列车限速80 km/h，一般通过分相时速度不超过60 km/h，加上黄羊城、保德、桥头、王家寨分相区段均为上坡，坡度都在10‰～12‰之间，手动分相模式下，列车容易停在中性区。

表1　神朔线上行地面控制自动过分相断合标位置表

3）自动过分相故障率高，导致越区供电频繁自动过分相钢轨引接线跨接在钢轨两端，传感器采集机车位置信号，通过控制电缆传输信号至组合继电器，然后至PLC，PLC逻辑运算后，发出信号控制断路器的分合，以完成转换区电相位的转换，其中任意一个节点出现故障，都会导致自动过分相故障，而部分节点故障（如控制电缆断线，PLC故障，传感器双机故障等）引起自动过分相一级报警，自动过分相瘫痪，且机车很有可能停在中性区。

神朔铁路万t重车采用“2+2”或“2+1”模式，以C80万t为例，共牵引116辆C 80，主2和从2机车距离长达726 m。为了救援万吨列车（主2机车功率不足，不能启动万t列车），需要向转换区供电，必须确认从2机车也进入转换区才能向转换区送电，若贸然送电，可能导致两相短路，烧毁接触网。而分相所一般距离接触网电分相转化区3～5 km，且汽车不易到达，步行至少需20 min才能到达，延误救援时间。因此，由机车司机确定机车停在中性区后，电调下令采取越区供电方式（神木北方向馈线停电，接通1 JY、2 JY、3 JY，朔州方向馈线越区至神木北方向馈线）救援机车。

由于前面所述手动分相模式的缺陷，自动分相故障处理期间，只能采取越区供电的方式临时供电，但同时也限制了车流密度，影响了运输生产。

4　神朔线自动过分相的改进方案

1）优化控制程序既有程序默认，6 CG双机全部占用为占用，全部出清为出清，使得6 CG没有起到热备用作用。若列车行驶至6 CG位置时，6 CG单机故障，程序判定为未占用，294不转换，转换区无电，列车掉入中性区，并造成接触网拉弧。

若改变程序判定，改为6 CG单机占用为占用，单机出清为出清，则6 CG单机故障时，系统判定6 CG单机占用为占用，则294断路器仍然能够转换，程序只需发6 CG单机故障的二级报警继续运行即可，这样就可以减少接触网拉弧，同时也减少了列车掉入中性区的概率。

2）优化接触网相分段方案神朔线上行自动过分相的接触网转换方案采用“8+N+4”的形式，但由于前文所述断合标间距离过大，手动分相模式实际上基本不使用，使得自动过分相故障时越区供电频繁，限制车流密度，影响运输生产。

从接触网相分段示意图（见图3）可看出，在既有接触网转换方案的基础上，利用分段绝缘器和8跨形成一个约30 m的无电区，断合标按《铁路技术管理规程》规定的设置。自动过分相运行模式下，QS 4闭合，把分段绝缘器短接，断标侧向显示，列车控制自动过分相；手动分相模式下，QS 2闭合，QS 4断开，断标正向显示，列车手动断电过分相。