陈敏松 中国铁路上海局集团有限公司调度所

由于目前电气化铁路还实现不了全线路同相供电，线路上的电分相存在供电空隙，动车组在通过电分相的过程中，需断开主断，利用速度惯性惰行至下一供电臂，完成过渡。但是由于紧急情况停车、司机误操作等原因，动车组误停分相关系区时有发生，而现有的救援方案过程复杂、耗时过长，对正常的运输秩序干扰较大。

1 现有救援方案介绍

以六跨锚段关节式电分相为例，现有的救援方式，将分相关系区分为四个区域，以列车前进方向第一架受电弓停在分相的具体位置为依据，受电弓所在区域不同，分别采取不同救援方式。受电弓在第1区，动车组直接退行驶出；受电弓在第2区，将列车运行前方供电臂停电，合2#隔离开关，动车组退行驶出；受电弓在第3区，将列车运行后方供电臂停电，合1#隔离开关，动车组前行驶出；受电弓在第4区，动车组直接开行驶出（见图1）。

图1 六跨关节式电分相简图

现有的救援方案以动车组运行方向第一架受电弓作为参照，随车机械师要到达第一架受电弓所在位置，用时较长。因为司机和机械师不是供电专业，在确认受电弓和接触网支柱相对位置过程中，存在位置上报不准确的问题。另外供电调度救援处理过程中，不能和司机和机械师直接联系，信息只能和列车调度员传递，信息传递过程中容易造成理解偏差或遗漏，影响救援方案的制定实施，造成救援时间较长，对列车运行秩序造成影响。

通过对近几年上海局集团公司管内动车组分相处停车救援情况统计分析，平均救援时间都在50 min左右，救援过程中有大量的时间用在信息传递和电话联系上。

2 延伸供电式救援方案提出

高铁线路一般在车站两端和供电臂中间的AT所处布置线路隔开，主要用于灵活供电和隔离故障区段。如图2所示，将C、D单元解环后，将D单元单独停电，然后断开4002GK，使B单元在不停电的情况下，闭合分相隔开3002、3004GK延伸供电至4002GK处，动车组即可升弓开行，完成救援；动车组驶离后断开3002、3004GK，闭合4002GK，恢复D单元供电，C、D单元合环，至此恢复正常供电状态。

图2 合福高铁线部分区段供电简图

具体的倒闸操作顺序描述如下：如图3所示。

图3 延伸式救援方案图示

救援倒闸顺序：解环后D单元停电→断开4002GK→3002、3004GK；

恢复倒闸顺序：断开3002、3004GK→闭合4002GK→D单元送电后合环。

如上所述，此方案只需动车组运行后方一个供电臂停电，最大限度缩小停电范围，减少对运输秩序的干扰。

3 可行性探讨

3.1 隔离开关开断空载线路电流能力问题

延伸供电式救援过程中，需在D单元停电，接触网空载情况下断开和闭合4002GK、3004GK。《接触网安全工作规程》规定隔离开关可以开合不超过10 km（延长公里）线路的空载电流，超过时应经过试验，并经铁路局的批准。即3004GK与4002GK之间的距离如果在10 km以内，满足直接操作的条件。

就上海局管内合福高速线而言，分相距第一把线路隔开在10 km以内的，15处，即在现有规章条件下，满足不停电直接分断隔开实施救援的。剩下9处，分相距第一把线路隔开在10 km以上，需要通过空载电流计算，验证隔离开关的实际开断能力。

3.1.1 接触网空载电流计算

隔离开关需要开断的是线路空载电流。线路在空载时，接触网对地相当一个以空气为介质的电容器，其电容电流：

式中，C为该线路单位长度对地电容；l为上图3004与4002之间的线路长度，AT供电区段整个供电臂约30km，一般在供电臂的1/2处AT所附近布置一把线路隔开，为留一些冗余，l值取20 km；U为接触网对地额定电压。

3.1.2 接触网对地电容计算

根据电磁场理论公式

由式（2）及C=q/U，得出导线对地单位电容

式中，ε0为空气介电常数，取 8.85×10-12；R为导线等值半径；H为导高。

由于接触网由承力索和接触导线组成，可视为分裂导线，其等值半径：

式中，r为接触导线半径；d为接触线与承力索之间的平均中心距离

式中，h为导线高度；f为承力索弛度。

高速铁路导线高度一般为5.3 m，根据合福线接触网设计参数，利用式（5）、式（4）代入式（3），得出接触网对地电容C=13.7×10-12F/m，当l=20 km时，由式(1)得出，其电容电流Ic=2.36A。隔离开关虽然不具有开断负荷电流的能力，但是根据相关规定，可以开合电流不超过5 A的无故障空载线路电流。经过以上计算结果，可以得出现有线路隔开具备开断20 km接触网空载线路的电容电流的能力。

3.2 车站上下行分段绝缘器承受电压能力问题

在接触网线路开关的实际布置中，若车站与电分相距离很近，在车站和电分相之间一般不再布置线路隔开，此时如果通过延伸式供电方式进行救援，车站上下行渡线上方的分段绝缘器必然会承受异相电压。所加的异相电压有两种情况，一是越过分区所分相，所加的异相电压，为分区所所在分相两侧的电压值；二是越过牵引所分相，所加的异相电压，为牵引所分相两侧的电压值。如果其数值过大，可能会造成分段绝缘器的击穿。

从表1可以看出，因高铁线路普遍采用V/X接线的形式，其在牵引所分相处的相位角相差60°，电压差27.5 kV；在分区所处分相相位角相同，压差几乎为零。由此可见，车站上下行渡线分段绝缘器上所加电压最多为27.5 kV。铁路上普遍采用的吴江天龙DXF-(1.6)型分段绝缘器，其额定工作电压为27.5 kV。在货物装卸线、动车临修库等一端有电，另一端停电接地的工作场景中，其耐压性能已经得到了验证，满足耐压条件。

表1 上海局管内部分线路分相处电压及相位关系

因此在进行动车组分相救援时，动车组运行后方如果是车站，车站渡线上不通过列车，就不存在受电弓短接分段绝缘器造成异相短路的风险。因此，也满足延伸式供电救援的条件。

4 总结

动车组分相处停车采用延伸供电式救援方案，实施过程简单，无需判断动车组受电弓所在分相关系区位置，简化救援流程，减少中间联络核对环节，避免对邻线运输造成干扰，对提高运输效率有积极作用，具有较强的可操作性和实用价值。