高铁动车组长距离降弓通过方案的研究与实践

赵朝蓬，胡志洪

0 引言

高铁接触网为动车组提供持续的牵引电能及车内空调、客服等设施的可靠电源，它是露天布置的无备用行车设备，经常受内在质量及外部环境影响而跳闸停电，一旦停电将严重影响高铁列车运行秩序，特别在夏季高温时段或行车密度大的高铁上还会造成严重事故。

1 长距离降弓惰行通过方案研究

高铁接触网故障的应急处置方式通常有2种：一是组织供电设备管理单位查找并处理故障后恢复供电；二是组织非正常方式行车，如反方向行车、内燃机车救援动车组等应急处置手段。

针对高铁应急处理存在的诸多问题，原铁道部于2012年提出了“细化供电单元，缩小停电范围，准确判断故障、压缩故障停时”的新指导原则，在该指导原则下研究“降弓惰行通过方案”意义非凡。

“降弓惰行通过方案”是指动车组在运行中降下受电弓，靠自身惯性无动力惰行通过某特定区域的应急行车办法。它在降弓惰行距离较小（一般不超出1 km）的故障处置已得到较广泛应用，但长距离降弓惰行方案还未进行系统研究。动车组的流线型设计，其速度高、加速快、风阻小等特点，为探索与实践长距离降弓惰行通过应急方案提供了有利条件。

当接触网故障是大面积绝缘子闪络或在短时间内无法找到确切故障原因时，面临接触网长时间停电、动车组停运的严重问题，长距离降弓惰行通过方案往往能大显神通。

根据动车组基础数据可以计算出动车组降弓惰行时的坡度、速度、距离等值，表1为某设计院仿真计算的动车组惰行距离数据表。

2 高铁动车组长距离降弓惰行试验

笔者在宁杭高铁、杭甬高铁选取部分线路条件不好的供电臂组织3次“整个供电臂无电，动车组降弓惰行通过”应急演练试验。试验时CRH2-061C动车组内共计80人，天气晴，风力2～3级。

2.1 试验情况

（1）降弓惰行通过659#供电臂。 2013年6 月5日9时36分，动车组在K98+500处降弓时的初速度为300 km/h；当9时44分，在K126+800处升弓时速度降至135 km/h；惰行长度28.3 km，惰行时间8 min，速度值降低了165 km/h。其中，K115至K119，连续4 km位于曲线与上坡处，最大坡度为12.8‰，速度值降低了86 km/h，平均惰行每公里速度值降低21.5 km/h，为该区段速度降幅最大。宁杭高铁 659#供电臂范围内的线路主要参数见表2，该供电臂内无隧道。动车组惰行速度与惰行距离关系曲线见图1。

表1 动车组惰行距离计算表

表2 宁杭高铁659#供电臂范围内的线路主要参数表

图1 动车组惰行速度与惰行距离关系图

（2）降弓惰行通过681#供电臂。2013年6 月5日13时34分，动车组在K260+800处降弓时的初速度为299 km/h；当13时42分，在K285+000处升弓时速度降为163 km/h；惰行长度24.2 km，惰行时间8 min，速度值降低了136 km/h。其中，K267至K271，连续4 km位于曲线、上坡处及隧道内，隧道长度共计3436 m，最大坡度为5.7‰，速度值降低了60 km/h，平均惰行每公里速度降低15 km/h。杭甬高铁681#供电臂范围内的线路主要参数见表3，该供电臂内有隧道。动车组惰行速度与惰行距离关系曲线见图2。

图2 动车组惰行速度与惰行距离关系图

（3）降弓惰行通过680#供电臂。2013年6 月6日13时30分，动车组在K288+400处降弓时初速度为303 km/h；当13时39分，在K258+000处升弓时的速度降至157 km/h；惰行长度30.4 km，惰行时间9 min，速度值降低了146 km/h。其中，K277至K271，连续6 km位于曲线、上坡处及隧道内，隧道长度共计6000 m，坡度最大为3.3‰，速度值降低了84 km/h，平均惰行每公里速度降低14 km/h。杭甬高铁680#供电臂范围内的线路主要参数见表4，该供电臂内有隧道。动车组惰行速度与惰行距离关系曲线见图3。

图3 动车组惰行速度与惰行距离关系图

2.2 影响高铁动车组惰行速度的要素分析

根据上述试验数据及图表分析，直接影响惰行的主要参数有：惰行初速度、线路、隧道、天气、车辆情况等。其影响程度如下：

（1）初速度情况。初速度越高，动车组惰行的距离越长。

（2）线路情况。坡度越大、坡长越大、曲线半径越小对动车组的阻力越大，速度损失也越大。

（3）隧道情况。隧道内的风阻力要比隧道外大，对惰行速度的损失影响较大，隧道越长，速度损失越大。

（4）天气情况。包含风速、风向、雨、雾等，逆风对速度损失影响大，风速越大影响越大。

（5）车辆情况。动车组的流线性越好，对惰行越有利。

表3 杭甬高铁681#供电臂范围内的线路主要参数表

表4 杭甬高铁680#供电臂范围内的线路主要参数表

3 高铁动车组降弓惰行运用及可行性分析

案例1：2011年1月31日8时50分，某高铁接触网 614#供电单元因隔离开关上的鸟巢树枝触碰高压部分而跳闸，送电不成功。经分段送电，确认故障点在供电臂的前半段，电调远动打开AT所处的绝缘锚段关节隔离开关隔离故障区段后，通过分区所末端环供恢复供电臂后半段供电。根据临线动车组司机、供电专业人员登乘观察故障区段接触网无侵限零部件后，经铁路局应急指挥中心研究决定采用K94+500至K107+000降弓惰行通过的办法维持行车。9时40分至14时30分动车组降弓惰行通过无电区段，惰行长度为12.5 km。根据司机记录，降弓初速度为270 km/h，对应升弓时速度为220 km/h；降弓初速度为220 km/h，对应升弓时速度为150 km/h。

案例2：2012年2月22日7时28分，某高铁下行接触网供电臂（某牵引变电所至某分区所）因大雾天气造成大面积绝缘子闪络而停电，将故障区域隔离后供电臂部分恢复供电，供电臂内K144+158至K154+392（某AT所至某分区所）无电依靠动车组降弓惰行通过的方式维持运行。

案例3：2012年7月30日20时15分，因接触网上悬挂有异物，某高铁下行 K1575+255至K1586+000地段降弓并限速160 km/通过，降弓距离近11 km。21时52分，巡查后确认塑料袋挂在隔离开关引线上，不影响行车，当日天窗点内处理完毕。

通过上述3个困难供电臂的试验及案例分析，掌握了影响动车组惰行的要素。实践证明，通过科学的决策与调度指挥，在线路允许速度范围内尽可能提高降弓惰行的初速度，通常情况下动车组降弓惰行通过整个故障供电臂或半个供电臂的方案是可行的。

4 降弓惰行通过方案实施应注意的问题

4.1 前提条件

某特定区段动车组降弓可以通过的条件：一是接触网没有下垂的可能打击或刮碰降弓后的动车组的物体；二是经过测算当动车组不低于某速度时可以惰行通过某特定的降弓范围。

4.2 注意事项

因降弓惰行通过方案涉及降弓的实际距离、存在的具体风险等，需根据实际情况由相关铁路局应急领导小组组织相关处室一起研究、决策后实施，主要考虑降弓通过方案实施的前提条件、线路状况、降弓距离、其它应急方案配套等。

4.3 配套措施与设备条件

（1）供电臂内供电分段的合理设置。供电臂划小单元有利于缩小故障范围，AT所对应的绝缘锚段关节应设置隔离开关并纳入远动，以便形成10～15 km的无电区段。

（2）巧妙利用绝缘锚段关节。关键时刻可以把绝缘关节内的隔离开关打开或把电连接线剪断，靠空气间隙形成电气断口来隔离故障处所，形成局部停电范围。

（3）宣传到位。当动车组为提高速度需要先后退再加速时，一定要通告旅客，以免引起恐慌。

5 结语

在繁忙的高速铁路上遇到接触网停电故障，在具备条件和科学调度指挥下，实施长距离降弓惰行通过故障区段是一种行之有效的应急处置手段，对及时恢复行车具有现实意义。普速铁路、地铁在接触网故障应急处理中，可以结合具体情况参考使用该方案。

[1]《高铁应急预案》. 铁道部铁运[2011]33号文件.

[2]于万聚.高速电气化铁路接触网.成都：西南交通大学出版社，2003.