神朔铁路地面控制自动带电过分相装置应用现状

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[摘 要]在国内，约60%的地面控制自动带电过分相装置应用于神朔铁路，很大程度上提高了神朔铁路运量。对自动带电过分相装置的技术原理、优点和实际运行中的不足进行了介绍。对于认识和改进具自动带电过分相装置有一定的指导意义。

[关键词]神朔铁路 自动带电过分相 现状

中图分类号：F840.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0282-02

1、自动带电过分相装置应用简介

我国电气化铁道采用分段分相供电方式。在交流牵引供电系统中，接触网一般采用分段换相供电，因此各相之间装设分相装置[1]。不同相位供电臂分相大部分采用器件式绝缘分相、锚段关节分相。列车通过分相方式有手动断电、车载自动断电和地面控制自动带电过分相方式。

现在国内仍然主要采用手动断电和车载自动断电方式，地面控制自动带电过分相装置在全国应用较少，现在神朔线应用的共有13套带电自动过分相装置，全部为万吨运行方式。

地面控制带电自动过分相装置采用地面开关切换的技术。见图一，在接触网分相处嵌入一个转换区，其两端分别由8跨和4跨锚段关节空气绝缘结构1JY、2JY与两相接触网绝缘。同时又可以保证机车受电弓滑过时能连续受流。两侧各三台真空断路器294、294B、294C和292、292B、292C分别跨接在1JY、2JY上，使两相接触网能通过它们轮流向转换区供电，断路器放置于变电所或分区所内高压室。

神朔铁路带电自动过分相在线路边设置五套列车位置传感器（6CG、X4CG、X2CG、W4CG、W2CG），当分相区采用万吨（长分相）方案时，6CG、W4CG、W2CG为工作传感器；当当分相区采用小列（短分相）方案时，6CG、X4CG、X2CG为工作传感器。

地面控制自动过分相转换装置由分相所转换设备、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[2]。由工作传感器将机车位置信息发送给控制屏，经逻辑运算发出相应命令控制开关动作，实现转换区供电相位的自动转换。

当相分段自动转换装置投入使用后，2941、2901、2921闭合，294、294B、292、292B断开，294C、292C闭合。

（1） 无车时，294、294B、292、292B均断开，转换区无电。

（2）上行正向来车时，装置动作如下：

当列车进入6CG时，294闭合，转换区与214馈线接通。

万吨（长分相）模式运行时，当列车进入W4CG时，294断开，292闭合，转换区与212馈线接通（294、292切换时，机车瞬间失电0.13秒）。当列车尾部出清W2CG时，292断开，延时4秒进入无车等待状态。

小列（短分相）模式运行时，闭合接触网隔开2YJ，断开3YJ.当列车进入X4CG时，294断开，292闭合，转换区与212馈线接通（294、292切换时，机车瞬间失电0.13秒）。当列车尾部出清X2CG时，292断开，延时4秒进入无车等待状态。

2、自动带电过分相的优点

地面控制自动过分相系统技术，可以满足高速、高坡、重载铁路运输的需要，最大限度地发挥电力机车、动车组的牵引动力，实现安全、可靠运行，提高铁路的综合运输效益[3]。

（1）采用地面控制自动过分相系统技术，实现了电力机车在主断路器关合状态下，乘务员免操作，带电、带负荷、安全、准确地自动通过电分相的各种状态运行，提高了机车过电分相的准确性，保持了列车通过电分相的牵引力和运行速度，克服了断电、惰行等运行方式通过电分相，失去机车牵引力，有效地缩短了过分相的运行时间，提高了线路的综合运输能力。

（2）避免了乘务员手动误操作带电闯电分相，产生电弧，烧毁接触网等安全隐患，提高了牵引供电系统运行的安全可靠性。

（3）克服了在多台机车编组牵引区段，由于机车操作不同步造成的列车冲动大，以及引发的车辆断钩等运输安全事故。

3、现有自动带电过分相现场应用的不足

自动过分相的优点十分明显，然而在运行中，表现出不稳定现象，仍然有以下不足。

3.1 接触网锚段关节处严重拉弧

由于神朔线现在SS4机车的运输模式为2+2形式，必须满足中部机车进入到中性区，自动过分相才可以转换供电，即6CG和W4CG的距离需要满足C64和4台SS4机车的最长牵引模式，约1030米。另外，5个传感器需要放置于区间同一个自动闭塞区间。在实际施工过程中，躲过站场和长度不足的闭塞区间，分相传感器6CG或W2CG到控制室的距离最远达到4km。

中性区距离变电所达到3km以上，输电线路电压损耗不同，中性区电压和两个供电臂形成电压差，机车在通过锚段关节中心柱时，出现拉弧状况。供电臂负荷越大，中性区距离所内越远，拉弧越严重。拉弧严重损伤接触网和承力索，大大缩短接触网的使用寿命，提高接触网故障几率。

3.2 传感器控制电缆感应电大

现有的自动过分相传感器控制信号为电缆传输方式。电压等级为DC24V。电缆远距离铺设，产生相当大的感应电。感应电引起继电器误动作，甚至损坏组合继电器。

通过改变接地方式，采用SPTYWPL22B数字信号屏蔽电缆，一定程度降低了感应电的影响，但仍未能消除感应电对组合继电器的影响。

继电器误动作，极大影响列车的正常运行。有以下三种情况：

（1）机车全部进入中性区，自动过分相一级报警，中性区失电，机车掉入中性区。

（2）机车到达6CG后，294断路器不闭合，机车从有电区进入无电区，掉入中性区并烧损接触网。

（3）机车到达W4CG后，294断路器不断开，292断路器不闭合，机车在2YJ处将两相电短路，引起供电臂跳闸，自动过分相一级报警，掉入中性区并严重烧损接触网。

3.3 机车停车导致自动过分相一级报警，分相自动退出运行

自动过分相控制系统设置为“上行正向有车时，W4CG显示出清6s后，6CG仍占用，自动过分相一级报警6CG双机故障”， “上行正向有车时，W2CG显示出清6s后，W4CG仍占用，自动过分相一级报警W4CG双机故障”，分相自动退出运行。

实际行车过程中，由于W2CG前面信号灯显示红色，机车断路器断电或者行车中其他原因，机车会停到W4CG或者W2CG处，如图2所示。机车停车后，处于感应死区或者溜车，出现W4CG、W2CG占用后出清情况，分相自动退出运行。

运行中多次出现这种情况，只有通过越区供电将列车牵引出去，才能恢复自动过分相正常运行。

3.4 自动过分相元件损坏

自动过分相是由传感器将信号返回控制屏内，经过继电器进入PLC，PLC逻辑运算后实现断路器的分开和闭合。由于每通过一列车继电器、断路器都要分、合一次，一天分合110次左右，极容易疲劳故障。传感器、继电器、断路器每一个元件设备出现故障，都会引起分相瘫痪，机车掉入中性区甚至烧损接触网。在实际运行中，传感器和钢轨引接线由于外部施工造成损坏，组合继电器和断路器疲劳损坏的情况较为常见，故障表现出没有规律，随机性大，影响着带电自动过分相的稳定运行。

4、结束语

地面控制自动带电过分相装置随着在神朔铁路的陆续投用，很大程度上减轻了机车司机负担，提升了运量。但是由于控制技术因素和电磁干扰，仍然影响着其稳定运行和在其他铁路的广泛应用。随着对自动带电过分相的逐渐认识和现场经验积累，逐步的创新改进完善，具有极大的应用前景。

参考文献

[1]王术合.高速动车组不断电自动过分相的研究[D].北京交通大学，2012（2）.

[2]罗文骥，谢冰.电气化铁道地面带电自动过分相系统技术的研究与应用[J]. 2008年中国铁道学会牵引动力学术年会――动车组、大功率交流传动机车研讨会论文集，2008（2）.

[3]罗文骥，谢冰，普建刚.中国自主研发的地面带电自动过分相系统技术[J].世界轨道交通，2010.5（1）.

作者简介：

冯文杰（1985-），男，硕士研究生，助理工程师，2012年西南交通大学加工自动化硕士学位，现任神朔铁路分公司河东运输段生产技术部变配电主管。