关节式电分相停车时司乘人员参与救援的探讨

李 智 上海铁路局调度所

我国电气化铁道采用25 kV工频单相交流牵引制供电系统。为了平衡电力系统三相负荷，采用分段换相供电，接触网在各相间采用空气间隙或绝缘器件分割，称为电分相。通过绝缘器件实现电分相，称为器件式分相。器件式分相在运行中会形成一连串硬点，影响弓网接触取流，缩短接触线及受电弓寿命，所以通常使用在速度较低的线路上。在160 km及以上的高速铁路采用关节式电分相，即利用带中性段、空气间隙绝缘的双断口锚段关节形式达到分相的目的，从而保证高速运行时受电弓的良好取流和列车平稳运行的需要。关节式电分相中性段存在无电区时，电力机车（动车组）通过电分相无电区是依靠惯性断电通过的，如果电力机车（动车组）停在该无电区，将失去动力，只能采取救援使其脱离无电区。为此，如何优化救援方案，加快救援速度，对提高运输效率具有重要的意义。本文就电力机车（动车组）落入关节式电分相时救援方案的优化进行探讨。

1 我局管内关节式电分相特点

（1）电分相锚段关节多采用6跨、7跨、9跨结构形式，采用短分相方案，即中性段的长度小于长编组动车组的双弓间距（小于200 m）。以京沪线六跨电分相为例，其结构如图1所示。

图1 六跨关节式电分相结构示意图

（2）区间电分相设置间隔为20～25（km）（直供加回流线供电方式）或50～60（km）（AT供电方式）。一般位于牵引变电所和分区所所在车站的进站信号机外方800 m左右。

（3）电分相均设有远动隔离开关以备电力机车（动车组）落入无电区救援时需要。该开关设置形式有两种，一种隔离开关只在机车前进方向的电分相绝缘断口处设置，使用普遍，户外设置。其结构如图2所示（"○"表示隔离开关）；另一种隔离开关在电分相的两个绝缘断口均设置。在具体实现上又采用了两种形式。一种是不单独设立户外开关，通过设在分区所室内的隔离开关实现。该种形式使用较少，仅用于浙赣线的蒋塘、新塘边等7个分区所处，其结构如图3所示。另一种是单独设立户外开关，如图2所示，目前仅用在沪宁城际铁路。

图2 开关设在接触网关节处的电分相示意图

（4）电分相的电动隔离开关的操作电源为220 V单相电源供电，多引自电力贯通线。接触网电分相处设"禁止双弓"、"断"、"合"等标志牌。地面装设机车自动过分相地面感应装置。

图3 开关设在分区所内的电分相示意图

2 电力机车（动车组）落入关节式电分相无电区的救援方案分析

《行规》规定：电力机车（动车组）牵引机车时禁止在接触网电分相中性区停车。实际运行中，由于行人挡道、机车等信号、司机操作失误等原因电力机车（动车组）停在接触网无电区内的事故时有发生。当电力机车（动车组）落入电分相后，可选择的救援方案有五种。

（1）闭合列车运行方向前方的电分相隔离开关救援。该方案用于列车前进方向设有电分相隔离开关且操作正常时使用，处理流程如图4。

图4 处理流程图

（2）闭合列车前进方向后侧分相开关，列车退行后加速通过。用在列车前进方向无电分相隔离开关或有电分相隔离开关但开关拒动，并且列车运行尾部方向有电分相开关使用正常时。实际运用中，使用列车退行后加速通过电分相救援方案的限制条件较多，主要有：①后方无续行列车且后方站未向该区间发车或出站调车。②有无运转车长（或胜任人员）携带无线调度通信设备、简易紧急制动阀在列车尾部观察协助退行。③非降雾、暴风雪等信号无法辨认的不良情况下。需要指出的是使用该方案救援时机车退行距离应满足机车加速后的速度能达到惰性通过无电区要求，参照《沪宁城际施工图说明书》的计算，电力机车（动车组）通过断电标的时的最低速度为40 km/h（6‰坡度及以下线路）或90 km/h（6‰坡度及以上线路）。

（3）沪宁城际铁路列车停在分区所分相无电区，当前方分相隔离开关拒动，又不具备退行条件时，可闭合列车运行尾部方向的电分相隔离开关后，通过对分区所倒闸操作由列车运行前方侧供电单元通过分区所对后方侧单元越区供电，列车前行驶出无电区。

（4）接触网工区人员赶到现场分合操作电分相隔离开关救援。用于电分相隔离开关拒动时。

（5）机车牵引救援（多为内燃机车）。用于电分相隔离开关拒动时。

表1是几种救援方案的比较。

表1 救援方案比较表

电力机车（动车组）落入无电区是电气化铁路区段的易发故障，根据统计，上海局管内京沪线2008年5月至10月间发生了8件。其中远动开关使用正常3次，使用第1方案救援的平均处理时间为14min；远动开关拒动5次，使用第4方案救援1次，处理时间31 min，使用第5方案救援4次，平均处理时间为49 min。当远动开关拒动而采用第4、第5方案救援时，造成了大面积客车晚点。事后分析开关远动拒动的原因，操作电源失电、设备接点接触不良、操动机构卡滞、通信通道中断等是引起远动操作拒动的主要原因。由于电分相隔离开关多设在户外，工作环境较为恶劣，降低了远动的可靠性。

随着我国高速铁路的快速发展和国民生活水平的提高，广大旅客对铁路的安全正点的要求也不断提高。作为铁路部门，在提高设备检修质量，增强设备可靠性的同时，应尽可能的优化非正常情况下的应急方案，想方设法压缩故障救援的时间。

笔者建议：为缩短电力机车（动车组）落入无电区而远动开关拒动情况下的救援时间，可充分发挥电力机车（动车组）司乘人员的作用，由经过培训的机车司乘人员当地操作隔离开关作为开关拒动情况下的后备救援方案，缩短救援时间。

该方案利用了关节式电分相在故障时保证一个锚段关节可靠绝缘后，电力机车（动车组）即可降弓通过恢复行车的故障救援原理。它与第4种救援方案的显著区别是司机只负责闭合电分相开关，中性段送电后即恢复行车，断开电分相开关恢复正常供电方式的操作由后续赶到的网工区人员执行。对于铁路事故救援指挥部门来说，确定救援方案时一是要求救援速度快，二是要能准确预测救援时间以便调整列车运行。本方案在满足救援时间短、救援时间可准确预测的要求外，还具有通用性强的优点。

经过估算，使用本方案实施救援的时间可控制在 15～20（min）以内。

3 电力机车（动车组）司乘人员参与无电区救援的可行性分析

（1）关节式分相由两个绝缘锚段关节组成，每个绝缘关节的空气间隙大于等于450mm,当闭合一个网上分相开关将其中一个绝缘间隙短接后，另一绝缘间隙仍满足相间电气绝缘要求。（根据我国《高压配电装置设计技术规程》规定，额定电压35（27.5）kV户外配电装置的不同相带电部分间的安全静距为400 mm）。

（2）关节式电分相中性区一般在190 m左右，当电力机车（动车组）掉入无电区，司乘人员的位置处于电分相中部，距电分相隔离开关的距离在100 m左右，司乘人员赶到分相开关实施救援，时间最快。

（3）电力机车（动车组）司乘人员经过供电知识相关培训，可以具备供电专业知识和操作开关的能力。

（4）户外电分相隔离开关设在接触网支柱上，接触网支柱有编号。并且电分相一般设在区间，其中性区附近的接触网设备比较简单，可以认为机车前进方向田野侧的第一台柱上隔离开关就是电分相隔离开关。另外，"禁止双弓"、"断"、"合"等司机常用标志牌的设置与电分相隔离开关的位置也一定，可辅助确认，基本可以杜绝司乘人员找不到开关的情况。

（5）电动隔离开关操作简单，开关的就地控制可以通过分合电动按钮和操作手动操动机构两种方法实现开关分合。将机构箱右上角操作模式选择开关由"远动"打到"当地电动"，按下相应的"分合"电动操作按钮，完成当地电动分合闸；若当地电动失败，将操作模式选择开关打到"当地手动"档，取出摇杆，插入机构箱右边的操作孔，手动均匀摇动摇把，完成分合操作。

优化后的救援方案设想如图5。

图5 优化后的救援方案设想图

值得注意的是当司机当地闭合电分相网上隔离开关后，关节式电分相实际上变成了一个绝缘锚段关节，后续电力机车必须降弓通过该分相，防止接触网相间短路故障。同时，应撤除电分相相邻的两个供电单元的重合闸功能，避免电力机车未降弓通过造成相间短路时供电臂跳闸后重合闸扩大事故影响。

4 电力机车司机参与无电区救援的相关技术工作要求

（1）对电分相隔离开关的操作机构箱的箱锁进行改造，建议改为通用锁，确保救援时机车司乘人员能够及时打开操作机构箱进行操作。

（2）电力机车司机日常业务教育加入操作隔离开关的相关内容。

（3）加强接触网电分相的检修工作，保证电分相两绝缘关节的间隙均能保证可靠的绝缘强度。

（4）加强技术资料的基础工作，保证供电调度员掌握的电分相隔离开关的支柱编号与现场一致。

5 结论

加快电力机车落入无电区的救援速度，首先需要提高远动开关的检修维护质量，增强远动开关动作可靠性。其次，将电力机车（动车组）司乘人员纳入救援体系，丰富了非正常情况下的应急处置预案，缩短了远动开关拒动情况下救援时间，具有很高的实用价值。