电气化铁道地面带电自动过分相系统探讨

(国家能源集团 神朔铁路分公司河东运输段，山西 忻州 036100)

0 引言

2007年，铁路部在全国铁路科技大会上表示，创新铁路发展关键技术的瓶颈，通过大规模铁路建设分析，创建世界一流水平客运专线，加大力量深化高速铁路建设和运营管理等领域基础理论研究与关键技术[1]。长行程高速列车具有大量相点，目前车载过分相方案，列车动力丢失明显，无法使运行时间压缩，高速列车维护量比较大，维护停运的时间比较长，要求全新自动过分相方案使高速列车丢失少、降低维护停运时间和维护工作量的需求得到满足。

1 地面控制自动过分相系统的建设规范

我国自主研发的地面控制自动过分相系统已经投入使用，主要包括控制网、地面和车载三部分。还能够细化成为操作执行、控制保护、位置识别、车载兼容、接触网中性段转换区和运动监控构成。 此系统工程创新实现相控关合、电子信息、自动控制、高压电器、光纤通信、运动监控等创新技术的集成，工程设计包括接触网、牵引供变电、行车组织等专业，还包括土建、信号、通信、机务和电力等专业，满足《铁路运输通信设计规范》《铁路电力牵引供电设计规范》的需求[2]。

2 地面带电自动过分相技术的构成

地面带电自动过分相系统主要构成包括机车兼容、列车识别、运动监控、操作执行等构成，集成远程监控、电子信息、同步关合、自动控制等先进技术，能够灵活的利用箱式、房建等地面分相设置方案。

2.1 分相所全备用系统主接线

通过电气化铁道27.5 kV实现系统主接线的创建，满足相应规范的标准需求。系统通过灵台主用真空断路器设置主接线，共有4台备用真空断路器，分别为3 zk、4 zk、11 zk、22 zk，通过接线网锚段跨接空气间隙。主接线具有3台避雷器与馈线电动隔离开关，还要设置智能选择相位电压互感器，系统全备用主接线。通过机车受电弓的数量、列车的运行速度与编组的运输方式对接触网电分相绝缘锚段关节中性转换区的长度进行确定。空气绝缘能够使机车受电弓平稳的过渡与连续受流需求得到满足，以铁路线路设置列车的识别装置，在逻辑控制子系统实现机车运行位置的信息发送[3]。

2.2 地面带电自动过分相系统的工作原理

机车在系统正常运行过程中，驶入位置要识别装置ICG范围，利用轨道电路的ICG动作实现真空断路器的闭合启动与控制，A相电源对机车实现输入中性段转换区的供电。在机车驶入中性段转换区位置对装置2CG范围进行识别，对真空断路器IZK断开进行控制盒启动，在100～130 ms失电之后，对2 K真空断路器跟随光合进行启动和控制，实现转换区通过A相电源输入朝着B相电源输入转变，持续为行驶机车进行供电；转换区机车运行的过程中，机务乘务员没有任何的操作。机车在列车位置识别装置3CG中运行过程中，系统能够有效执行子系统，将真空断路器断开，转换区也无法实现供电，恢复中性段无电区，自动转换接触网的电分相中性段转换区中的各个相位电源，并且对其进行连续供电。在合闸状态下运行机车断路器，并且实现带负荷、带电、免操作，能够自动通过电分相区段[4]。

如果系统出现故障，装置能够自动的区分情况，转换并且启动备用真空断路器的装置。以此，将全备用系统主接线作为基础，能够满足不同情况的需求。避免系统断电，利用备用断路器实现设置，从而实现自动过分相的转换。

2.3 接触网电分相设计

在设计电分相的过程中，通过带中性区双断口绝缘锚段的关节实现，利用高速专线铁路实现暂行规定的设置，动车、列车等，受电弓指的是中性段转换区，因此转变成为一次供电电源，此属于同收同放型的转换。以此，在中性段转换区长度设置的过程中，通过线段所允许的受电弓数量、高度行车速度、电力机车编组方式与动车等因素进行综合计算确定，实现列车辨识电路和传感器设备的精准设置。单双电力机车牵引区段可以实现八跨区双断口绝缘锚段关节电分相的使用，在组合雷车、重载动车组的牵引区段设置，此称之为N+n方式的电分相[5]。

计算中性段转换区长度的公式为：

L=J+0.5V+安全距离

公式中的J指的是列车与动车组编组列车前轴到整列车全部受电弓距离，单位设置为m；V指的是线路允许最高运行速度；以共线列车、运行速度、线路类别等因素对安全距离进行选择。根据《铁路技术管理规程》实现电动断电标、禁止双弓标和运行速度等综合因素进行选择。

2.4 外部供电电源

分相设置两路独立外部供电电源，设置电压等级为交流220V，容量设置为5kVA。通过电力电缆方式到电源配电箱的设置，在交直流电源屏中使用双电源。

2.5 分相所视频安全监控

使用专用系统设计，供变电、接触网、通信专业要实现的协调和沟通，使一条线路制式、设备和标准统一化得到实现，避免出现运营交接投运补设和设计漏项的情况。

2.6 光缆通道设计

优先利用分相所控制屏，通过光缆与临近牵引变电所、分区所进行沟通，利用RS485接口和供电运动通道系统中接入；然后与调度所调度端相互连接，被动单元与运动终端为分相，利用点对点方式上传信息，和调度端总体设计结合，使调度所对分相所设备的遥信控制与远动遥控进行实现。

在分区所与变电所没有设置在分相所运动监控系统中的时候，通过分相所控制屏和光缆相互连接，并且和就近车站通信机械室进行连接，通过RS485接口和专门设置的供电运动通道进行连接，与调度所的调度端进行连通，实现调度端的设计，对调度所分相所设备进行遥控、遥信的监控[6]。

3 结语

高速铁路地面自动过分相系统技术研究能够使高速列车分相时动力丢失多且运行时间延长的问题得到解决，降低动车组过分相失电间隔时间，并且和动车组速度没有关系。动车组过分相的开关不分闸，使动车组主开关维护工作量降低，缩短列车维护停运的时间，并且创新列车位置检测信号技术和自动控制保护等技术，为我国高速铁路地面自动过分相系统的设计提供了借鉴。