南京動車所供電現狀分析及改進方案探討

李如意 上海鐵路局調度所

2010年8月3 日3：05滬寧城際621、622供電單元設備維修施工結束后，621、622單元恢復供電。但是，由于城際南京西開閉所2921隔離開關臨時故障，不能由622單元供電，無法恢復正常供電方式，南京動車所（寧樞紐20單元）又倒換到京滬線寧樞紐07單元供電。3：37至5：17寧樞紐20單元和滬寧城際622單元共發生3次同時跳閘。后查明事故原因是未能再次啟用南京動車走行線（聯1、聯2線）接觸網分相功能，造成南京動車運用所至南京城際運行的0DJ5621次、0G7121次、0G7021次3趟回空動車組經過南京動車走行聯1線時將絕緣錨段關節功能分相短接造成跳閘。為防止此類事故的再次發生，南京動車所（寧樞紐20單元）行車限制卡補充規定，即當南京動車所由京滬線南京樞紐07供電單元供電時，禁止動車組、電力機車通過聯1、聯2線分相處。

由此可知，如若南京動車走行線（聯1、聯2線）分相處網上隔離開關故障或南京西開閉所城際622單元電源進線292DL等所內設備發生故障，從而造成南京動車所不能由滬寧城際622單元供電，將直接影響南京動車所動車組進出庫，也勢必會給滬寧城際高鐵列車運行秩序造成極大的影響。因此有必要探討解決南京動車所電源切換，動車組無法通過動車走行線進出庫的問題。

1 現狀

現行南京動車所是由既有南京動車所和南京西存車場改建而成，主要擔負滬寧城際動車組列車的停放、設備檢查、維修和清洗作業及日常運用的整備、清潔和排污作業。滬寧城際場經南京動車走行線（聯1、聯2線）連結南京動車所。南京動車走行線（聯1、聯2線）因需上跨既有京滬正線，線路坡度高達30‰。考慮到南京動車所電源的重要性以及設置6跨關節式接觸網分相會影響動車組的惰行通過，因而對南京地區牽引供電系統和南京動車走行線（聯1、聯2線）接觸網分相進行局部改造（如圖1），新設11跨3斷口分相，以滿足動車組正常進入庫要求。

圖1 南京地區供電示意圖

1.1 供電運行方式

（如圖2）

圖2 南京動車所供電簡圖

1.1.1 滬寧城際南京西開閉所

二路電源：城際622單元作為主用，京滬南京樞紐07單元作為備用。兩路電源不設置自投功能。

二路饋出：一路饋出為南京動車所南京樞紐20單元電源，另一路為既有南京西箱式開閉所主用電源。

1.1.2 既有南京西箱式開閉所

二路電源：滬寧城際南京西開閉所一路饋出為主用電源，京滬線上行南京樞紐08單元進線為應急備用進線電源，主用進線與應急備用進線電源間不設置自投功能。

四路饋出：其中三路分別提供南京樞紐15、16、17單元。另一路饋線南京動車所停用，斷路器（296DL）在分位。

1.2行車組織模式

在正常供電方式下，動車所及動車走行線（聯1、聯2線）由城際上行622單元供電。取消南京動車走行線上、下行分相功能，即通過合上滬寧城際南京動車走行線（聯1、聯2線）上、下行分相中性段隔離開關(FX3001GK、FX3003GK、FX3002GK、FX3004GK)，使得接觸網關節式分相功能改為接觸網絕緣錨段關節。

非正常供電方式下，動車所及動車走行線（聯1、聯2線）由既有京滬線下行南京樞紐07單元供電。必須斷開分相中性 段 所 有 隔 離 開 關 (FX3001GK、FX3003GK、FX3002GK、FX3004GK)，恢復南京動車走行線（聯1、聯2線）接觸網分相功能。禁止動車組、電力機車經過聯1、聯2線分相處。

2 現有方案不足及其影響

（1）電源切換倒閘復雜。當滬寧城際上行622供電單元因故（檢修、故障或V停、垂停天窗）停電時，城際南京西開閉所轉為京滬線接觸網供電。由于兩路電源間沒有自動投切功能，加上還需操作南京動車走行線（聯1、聯2線）上、下行分相中性段隔離開關，正常時整個倒閘操作過程也需十幾分鐘才能完成。

（2）影響范圍大，牽涉單位（部門）較多。因切換電源會造成南京動車所及南京西地區停電幾十分鐘，影響正常生產秩序。需路局調度所（包括城際、津浦臺電調、城際、京滬3臺行調）與動車所、南京西調車場、南京西機務折返段、南京西站、南京站等多家單位進行聯絡，發布相關命令。

（3）行車限制多，故障運輸秩序影響大。按照行車限制卡規定，當滬寧城際南京西開閉所改由京滬線南京樞紐07單元供電，禁止動車組、電力機車經過聯1、聯2線分相處，如若城際622單元故障，動車組不能正常進出庫，嚴重時影響滬寧城際鐵路運輸秩序。

3 解決方案

3.1 方案一

從棲霞山牽引所母線上直接引出一路饋出作為南京西開閉所主用電源，城際622單元作為備用電源，兩路電源設置自投功能。京滬線南京樞紐07單元亦可作為冷備。因為引入電源與城際622單元取自同一段母線，該段母線供電負荷不變，所以主變供電能力能夠滿足。因與城際場是同相電，南京動車走行線（聯1、聯2線）原接觸網分相功能為接觸網絕緣錨段關節，可以正常行車。

這種方案優點是：供電方式簡單，無行車限制，可以從根本上解決存在問題。其缺點是：首先造價太高，從棲霞山牽引所引電源到城際南京西開閉所距離約30 km，還需要在兩個所內都增加相應盤柜和保護裝置，改造費用不菲。其次，棲霞所內高壓室沒有預留間隔，難以再增加饋出。另外兩所間就是南京鐵路樞紐，地形太復雜，難以找到合適電源徑路，更不用談今后該線路的維護難度了。

3.2 方案二

將南京動車走行線（聯1、聯2線）新設11跨3斷口分相改為器件式分相，并同步安裝配套的自動斷電過分相電磁枕，“斷”、“合”等標志牌（如圖3）。考慮動車組通過器件式分相無電區長度不大于90 m，按動車組經南京動車走行線（聯1、聯2線）的線路允許速度為50 km/h，且是空車體，可確保正常通過，亦不存在高速、重載等原因影響行車和設備安全。符合《鐵路電力牽引供電設計規范》中5.4.10條“行車速度為120 km/h以下的線路以及困難區段可采用器件式分相裝置”的規定。接觸網器件式分相里程的LKJ基礎數據換裝正確，也不會增加司機的操作難度。

圖3 器件式分相線路標志設置圖

這種方案優點是：供電方式較簡單，亦無行車限制，基本可以解決上述問題。改造費用也較省。缺點是每日有高頻次的動車組通過器件式分相裝置，對供電設備運行留下隱患，易因拉弧等各種原因燒毀器件式分相裝置，且存在硬點，影響受電弓的使用壽命等。

3.3 方案三

從城際南京西分區所621單元供電線上T接一路電源作為城際南京西開閉所電源，與城際622單元作為互為備用電源。兩路電源設置自投功能，京滬線南京樞紐07單元亦可作為冷備（如圖4）。城際621、622單元取自同一段母線，該段母線供電負荷沒有變化，所以主變供電能力能夠滿足。因城際621、622單元是同相電源，正常倒閘時亦可并網操作，減少停電范圍，縮短倒閘時間，南京動車走行線（聯1、聯2線）接觸網三斷口分相處仍為接觸網絕緣錨段關節功能，可以正常行車。

圖4 城際南京西開閉所增設電源主接線圖

如要保證南京動車所和走行線（聯1、聯2線）正常供電和行車，則至少保證城際621、622單元必須一路電源正常。考慮到目前高鐵、客專接觸網多采用垂停檢修方式，因而必須改變城際621、622單元設備檢修方式，即正常檢修時采用“V”停作業。如必須垂停作業時，再轉由京滬線南京樞紐07單元供電，行車限制條件可按目前規定執行。

該區段渡線采用DXF-1.6II型分段絕緣器，主絕緣爬電距離不小于1.6 m，設備電氣性能滿足“V”停作業條件。

這種方案的優點是：供電方式更加簡單靈活，能較好解決實際問題。其次南京西開閉所設有進線預留，城際621、622單元兩路電源可考慮采取同桿架設進所，只需城際南京西開閉所增加盤柜和保護裝置，改造費用較低。另外為設備故障時組織反向行車創造條件。其缺點是城際621、622單元設備檢修需采用“V”停檢修方式，并按規定對鄰線進行限速120 km/h。對部分不能采用“V”停作業處所如南京城際上下行接觸網同支柱架設、硬橫跨吊柱在上下行間及隧道需重點掌握。

4 方案比較

上述三個解決方案，雖然均能解決并優化目前南京動車所非正常供電時對動車組進出庫的行車限制，但是方案一單獨架設供電線路，費用太高，沒有徑路，難以維護，難以實施；方案二符合設計規范，亦解決了問題，但設備容易損壞，影響使用壽命；方案三從城際下行線T接電源，費用不高，且可同桿架設，便于維護，只需改變設備檢修方式即可實現，基本解決問題，具體見表1。

表1 方案比選

綜合了3個方案的優缺點對比，筆者本著簡單可行、安全實效、節約費用、便于維護等原則綜合考慮，認為方案三更加合理可行。

5 結束語

動車所供電可靠性將直接影響動車組進出庫和保養維護質量，嚴重時甚至會造成高鐵列車運行秩序混亂。建議相關供電段加強對動車所供電設備的日常檢修和維護，在新建高鐵動車所時，對其電源及行車要求在設計和施工時應進行統籌考慮，提高供電和行車安全可靠性。