动车组运行途中登顶处置方案研究

冯启兴

（中国铁路北京局集团有限公司 北京动车段，北京 102600）

动车组在运行区间发生故障,需进行登顶处置时，为保障作业人员人身安全，会采取多项措施进行安全卡控。但过于繁杂的安全卡控措施极大延长了故障处置时间。同时，鉴于铁路线路的特殊性，动车组在正线区间停车时，由一列列车受到干扰而引起的延迟传播可能会对后续的列车造成不确定的影响，进而对整条线路的运输秩序造成影响。这就要求铁路部门在突发事件发生时进行快速处置，保证后续列车尽快地恢复按列车运行图行车，使损失降低到最小[2]。

国内高铁工作者针对弓网故障应急处置中人身安全和行车安全两方面存在的薄弱环节提出了相应对策，并整理出一套应急处置的既定流程。但动车组发生故障需进行登顶处置时，按照既有模式处置的效率已无法满足当下高铁运营的整体需求。

本文对既有动车组登顶处置流程进行分析，并提出解决办法，经现场演练认证，大幅度提高了登顶效率，为该方案的全路推广提供了数据支持。

1 既有登顶处置方案分析

动车组需登顶处置故障时，为确保随车机械师作业人身安全，需要进行接触网断电操作。在正线上进行接触网断电作业时，由于无法判断来电方向，需要在动车组头尾两端均设置接地线[3]。随车机械师需耗费大量体力和时间用于搬运工具备品、与司机当面进行命令签收和确认放电等操作。登顶作业前的各项准备工作和各项确认环节延长了故障整体处置时间，导致处置效率低下。

1.1 动车组放电方式

1.1.1 二系平台动车组放电方式

二系平台（包括CRH2A/B/C/E/G、CRH380A/AL型）动车组断电降弓后，车顶高压系统会残存有大量电荷，如不进行放电操作就直接登顶作业，存在触电人身安全隐患[4]。

二系平台动车组采用的放电方式有两种。（1）闭合接地保护开关放电方式：接触网断电后挂接地杆，通过闭合接地保护开关（EGS），将车顶高压系统残存电荷泄放。（2）升弓放电方式：接触网断电后挂接地杆，通过接触网挂接地杆，升弓可将车顶高压系统残存电荷泄放。

幼儿在学习几何图形之前就对物体的形状有了初步了解，这是他们在生活与探索之中积累的经验。特别是幼儿能够对自己接触过的物体形状拥有比较清晰的认识。例如，幼儿能够知道足球是圆形的，门窗是长方形的等。而在这个阶段，幼儿对图形的认识还无法脱离具体物体单独存在，需要逐渐从具体化的物体向抽象化的图形概念进行转化，这才能够形成抽象意识，从而更加准确地理解和把握几何图形的概念。比如，很多幼儿会用具体的事物代指某种图形，而在经过一段时间的学习后他们则会尝试将物体与形状进行比较，形成初步的图形观念，最终完成几何图形概念抽象化。

由于闭合EGS放电方式较为复杂，且使用EGS放电后还存在空开未恢复到位的情况，接触网供电后升弓合主断导致接触网顶闸的错误操作隐患，因此二系平台动车组大都采用升弓放电方式。

“G40次”问题发生后，暴露出在车顶受电弓均被击打损坏的极端情况下，存在无法通过升弓进行放电操作的可能[5]。而通过闭合EGS放电操作流程复杂，存在错误操作安全隐患，必须要求随车机械师与司机共同确认，给应急处置工作增加了新的卡控环节，带来新的操作风险。这种情况下，急需寻求二系平台动车组新的放电操作方法。

1.1.2 欧系平台动车组放电方式

欧系平台动车组断电降弓后，因受电弓等的分布电容贮存的能量极小，可以忽略，登顶作业不涉及到高压部件内部电容的泄放。残留电荷主要集中在车顶高压母线的分布电容中。该动车组可通过车顶高压互感器进行泄放，泄放时间一般在1 s内，不需要再进行单独放电[6]。所以，欧系平台动车组登顶处置方案不需要对车顶高压部件放电环节进行优化。

1.2 安全信息确认

在登顶处置过程中有3次安全信息需随车机械师与司机当面进行联控确认。这些当面联控需求在很大程度上，延长了作业时间，降低了处置效率。

（1）随车机械师下车作业前，需由司机向行车调度员提出下车申请、接触网断电申请及邻线限速160 km/h申请。调度命令下达后，司机会要求随车机械师签收调度命令[7]。由于随车机械师在提出登顶作业申请后，需要提前准备接触网断电的工具备品，而这些工具分布在动车组不同车厢的备品柜内。调度命令下达后，随车机械师需从车厢处前往司机室签收调度命令，再返回车厢内准备工具。延长了工具、备品的准备时间；

（2）接触网停电后，随车机械师需前往司机室与司机共同升弓进行接触网网压确认。确认接触网无网压后方能进行验电挂杆操作，延长了作业时间；

（3）在动车组首尾端接地线设置完毕后，二系平台动车组需进行放电操作，此项操作要求随车机械师前往司机室确认司机操作情况，延长了作业时间。

1.3 应急工具备品

接触网接地装置和登顶作业工具备品种类繁多，随车机械师行走路线繁杂。接触网断电后，随车机械师需分别将两套接地装置搬送至首尾司机室，以便在动车组首尾端挂设接地线。同时还需准备相关的劳动防护用品[8]。动车组首尾两端挂杆完毕后，随车机械师需将登顶作业工具和登顶梯运送至故障车处。

在登顶处置过程中，应急工具备品的搬运流程如下：

（1）随车机械师将登顶工具运送至故障车厢处；（2）带上一套接地杆、接地线、验电笔、绝缘鞋、绝缘手套、安全帽到主控端司机室，与司机签认命令后下车验电挂杆；（3）带上另一套接地杆、接地线、验电笔、绝缘鞋、绝缘手套、安全帽到另一端验电挂杆；（4）到故障车处登顶处理故障，完毕后再至两端撤杆。

随车机械师最短行程为车组总长的3.5倍。以验证时使用的CRH380CL型长编动车组为例，总行走路程为1 500 m，且为负重11.4 kg行走（接地杆总重9 kg、验电笔1.4 kg、绝缘鞋及手套重1 kg）。各项准备工作完成后才能登顶处置故障。登顶时还需负重攀爬登顶梯，对随车机械师的体能和身体素质是一个极大的考验。

综上，由于二系平台动车组放电方式复杂，随车机械师与司机的诸多联控环节均需在司机室当面完成，随车机械师接触网断电操作和登顶作业需要准备的工具繁多，且对挂杆位置有明确要求，导致随车机械师将大量的时间和精力用在路线行走和工具准备上，致使故障整体处置时间延长，处置效率低下。

2 优化方案及验证情况

为了优化动车组登顶处置流程，在保证随车机械师人身安全的前提下缩短故障处置时间，本文从二系平台动车组放电方式变更、接触网断电后挂杆方式变更、安全信息确认方式优化、随车备品工具管理优化4个方面进行了方案改进。

2.1 二系平台动车组放电方式变更

针对二系平台动车组，接触网断电且接地线设置完毕后，由升弓放电变更为直接闭合主断放电。接触网断电后挂接地杆，闭合真空断路器（VCB）,车顶高压系统残存电荷可通过牵引变压器原边绕组进行泄放，具体原理如图1所示。

图1 降弓闭合真空断路器放电原理图

操作方法是在接触网断电挂接地杆后，车辆降弓状态下，在主控端司机室按下“VCB合”按钮，通过故障显示灯“VCB”灯熄灭来确认VCB闭合，放电即完毕。

2.2 接触网断电后挂杆方式变更

区间停车时，接触网断电后，由在动车组首尾端接触网挂杆变更为在受损受电弓两端邻近接触网腕臂处各挂设一根接地杆。遇多架受电弓损坏时，在多架受损受电弓外侧邻近接触网腕臂各挂设一根接地杆。通过改变挂杆位置（首尾端挂杆变更为故障车厢两端挂杆）和挂杆方法（在接触网上挂杆变更为在接触网腕臂上挂杆），随车机械师在提出登顶需求后，即可提前将相关工具备品运送至故障车厢并开始各项准备工作。同时，区间停车时，受作业空间限制，尤其当非会车侧线路边缘距钢轨不足2.5 m时，需申请封闭临线以便在会车侧验电挂杆，对接触网进行验电挂杆的难度较大，还会给运输秩序带来更大的影响。若变更为在接触网腕臂处验电挂杆，在便于随车机械师操作的同时，还可将对运输秩序地影响降至最低。

2.3 安全信息确认方式优化

随车机械师确认需登顶处置故障后，改为使用电台通知司机，由司机向行车调度员提出登顶作业请求。待调度命令下达后，司机通过电台通知随车机械师调度命令。随车机械师无需到司机室确认调度命令即可从故障车非会车侧就近车门处下车，提前进行接触网断电的相关工作准备。

随车机械师将接地杆设置完毕后，可电台通知司机。由司机闭合主断进行放电操作。操作完成后由司机电台通知随车机械师已完成放电。随车机械师与司机通过电台二次确认后即可进行登顶作业，提高登顶作业人身安全关键信息确认效率。

2.4 随车备品工具管理优化

根据受电弓常见故障情况，将登顶作业需要的工具整合到一个作业工具包内。随车机械师可直接背包登顶，省去准备工具的时间；将绝缘手套、安全帽等绝缘用品打包整合到绝缘工具包内，将接地线与接地杆连接紧固到位并使用扎带捆绑，便于搬运的同时减少接地工具组装时间；根据不同车型实际情况，将上述工具备品放置在受电弓所在车厢或者就近车厢，缩短随车机械师取用时间。

2.5 新方案验证情况

通过变更放电方式和挂杆方式、整合工具备品、优化信息确认流程，有效地降低了随车机械师作业强度和难度，缩短了人身安全防护工作准备时间，提高了处置效率。经多次现场演练，以长编动车组为例，新方案与原处置方案之间各环节时间对比如表1所示。

从表1可知，同车型、同人员、登顶处置时间均为10 min的情况下，新处置方案总作业时长为51 min，原处置方案总时长为89 min。采用新方案比旧方案节省近38 min，显著缩短了故障处置时间。

表1 方案优化前后演练作业时长写实表

3 结束语

目前动车组发生故障后进行应急处置时，是以保证绝对安全为核心。随着民众对于高铁服务要求的不断提升，高铁发生故障后，在保证安全的前提下，对应急处置效率提出了更高的要求。针对动车组发生需登顶处置故障后的操作流程，通过对放电方式、挂杆方式、工具备品和信息确认4个环节的改进，优化了故障处置流程，缩短了故障处置时间。通过现场多次对新方案进行演练验证，该方案已获得北京局集团公司和铁路总公司的认可，并已在全路范围内推广使用。