高鐵動車組長距離降弓通過方案的研究與實踐

趙朝蓬，胡志洪

0 引言

高鐵接觸網為動車組提供持續(xù)的牽引電能及車內空調、客服等設施的可靠電源，它是露天布置的無備用行車設備，經常受內在質量及外部環(huán)境影響而跳閘停電，一旦停電將嚴重影響高鐵列車運行秩序，特別在夏季高溫時段或行車密度大的高鐵上還會造成嚴重事故。

1 長距離降弓惰行通過方案研究

高鐵接觸網故障的應急處置方式通常有2種：一是組織供電設備管理單位查找并處理故障后恢復供電；二是組織非正常方式行車，如反方向行車、內燃機車救援動車組等應急處置手段。

針對高鐵應急處理存在的諸多問題，原鐵道部于2012年提出了“細化供電單元，縮小停電范圍，準確判斷故障、壓縮故障停時”的新指導原則，在該指導原則下研究“降弓惰行通過方案”意義非凡。

“降弓惰行通過方案”是指動車組在運行中降下受電弓，靠自身慣性無動力惰行通過某特定區(qū)域的應急行車辦法。它在降弓惰行距離較小（一般不超出1 km）的故障處置已得到較廣泛應用，但長距離降弓惰行方案還未進行系統研究。動車組的流線型設計，其速度高、加速快、風阻小等特點，為探索與實踐長距離降弓惰行通過應急方案提供了有利條件。

當接觸網故障是大面積絕緣子閃絡或在短時間內無法找到確切故障原因時，面臨接觸網長時間停電、動車組停運的嚴重問題，長距離降弓惰行通過方案往往能大顯神通。

根據動車組基礎數據可以計算出動車組降弓惰行時的坡度、速度、距離等值，表1為某設計院仿真計算的動車組惰行距離數據表。

2 高鐵動車組長距離降弓惰行試驗

筆者在寧杭高鐵、杭甬高鐵選取部分線路條件不好的供電臂組織3次“整個供電臂無電，動車組降弓惰行通過”應急演練試驗。試驗時CRH2-061C動車組內共計80人，天氣晴，風力2～3級。

2.1 試驗情況

（1）降弓惰行通過659#供電臂。 2013年6 月5日9時36分，動車組在K98+500處降弓時的初速度為300 km/h；當9時44分，在K126+800處升弓時速度降至135 km/h；惰行長度28.3 km，惰行時間8 min，速度值降低了165 km/h。其中，K115至K119，連續(xù)4 km位于曲線與上坡處，最大坡度為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，為該區(qū)段速度降幅最大。寧杭高鐵 659#供電臂范圍內的線路主要參數見表2，該供電臂內無隧道。動車組惰行速度與惰行距離關系曲線見圖1。

表1 動車組惰行距離計算表

表2 寧杭高鐵659#供電臂范圍內的線路主要參數表

圖1 動車組惰行速度與惰行距離關系圖

（2）降弓惰行通過681#供電臂。2013年6 月5日13時34分，動車組在K260+800處降弓時的初速度為299 km/h；當13時42分，在K285+000處升弓時速度降為163 km/h；惰行長度24.2 km，惰行時間8 min，速度值降低了136 km/h。其中，K267至K271，連續(xù)4 km位于曲線、上坡處及隧道內，隧道長度共計3436 m，最大坡度為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。杭甬高鐵681#供電臂范圍內的線路主要參數見表3，該供電臂內有隧道。動車組惰行速度與惰行距離關系曲線見圖2。

圖2 動車組惰行速度與惰行距離關系圖

（3）降弓惰行通過680#供電臂。2013年6 月6日13時30分，動車組在K288+400處降弓時初速度為303 km/h；當13時39分，在K258+000處升弓時的速度降至157 km/h；惰行長度30.4 km，惰行時間9 min，速度值降低了146 km/h。其中，K277至K271，連續(xù)6 km位于曲線、上坡處及隧道內，隧道長度共計6000 m，坡度最大為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。杭甬高鐵680#供電臂范圍內的線路主要參數見表4，該供電臂內有隧道。動車組惰行速度與惰行距離關系曲線見圖3。

圖3 動車組惰行速度與惰行距離關系圖

2.2 影響高鐵動車組惰行速度的要素分析

根據上述試驗數據及圖表分析，直接影響惰行的主要參數有：惰行初速度、線路、隧道、天氣、車輛情況等。其影響程度如下：

（1）初速度情況。初速度越高，動車組惰行的距離越長。

（2）線路情況。坡度越大、坡長越大、曲線半徑越小對動車組的阻力越大，速度損失也越大。

（3）隧道情況。隧道內的風阻力要比隧道外大，對惰行速度的損失影響較大，隧道越長，速度損失越大。

（4）天氣情況。包含風速、風向、雨、霧等，逆風對速度損失影響大，風速越大影響越大。

（5）車輛情況。動車組的流線性越好，對惰行越有利。

表3 杭甬高鐵681#供電臂范圍內的線路主要參數表

表4 杭甬高鐵680#供電臂范圍內的線路主要參數表

3 高鐵動車組降弓惰行運用及可行性分析

案例1：2011年1月31日8時50分，某高鐵接觸網 614#供電單元因隔離開關上的鳥巢樹枝觸碰高壓部分而跳閘，送電不成功。經分段送電，確認故障點在供電臂的前半段，電調遠動打開AT所處的絕緣錨段關節(jié)隔離開關隔離故障區(qū)段后，通過分區(qū)所末端環(huán)供恢復供電臂后半段供電。根據臨線動車組司機、供電專業(yè)人員登乘觀察故障區(qū)段接觸網無侵限零部件后，經鐵路局應急指揮中心研究決定采用K94+500至K107+000降弓惰行通過的辦法維持行車。9時40分至14時30分動車組降弓惰行通過無電區(qū)段，惰行長度為12.5 km。根據司機記錄，降弓初速度為270 km/h，對應升弓時速度為220 km/h；降弓初速度為220 km/h，對應升弓時速度為150 km/h。

案例2：2012年2月22日7時28分，某高鐵下行接觸網供電臂（某牽引變電所至某分區(qū)所）因大霧天氣造成大面積絕緣子閃絡而停電，將故障區(qū)域隔離后供電臂部分恢復供電，供電臂內K144+158至K154+392（某AT所至某分區(qū)所）無電依靠動車組降弓惰行通過的方式維持運行。

案例3：2012年7月30日20時15分，因接觸網上懸掛有異物，某高鐵下行 K1575+255至K1586+000地段降弓并限速160 km/通過，降弓距離近11 km。21時52分，巡查后確認塑料袋掛在隔離開關引線上，不影響行車，當日天窗點內處理完畢。

通過上述3個困難供電臂的試驗及案例分析，掌握了影響動車組惰行的要素。實踐證明，通過科學的決策與調度指揮，在線路允許速度范圍內盡可能提高降弓惰行的初速度，通常情況下動車組降弓惰行通過整個故障供電臂或半個供電臂的方案是可行的。

4 降弓惰行通過方案實施應注意的問題

4.1 前提條件

某特定區(qū)段動車組降弓可以通過的條件：一是接觸網沒有下垂的可能打擊或刮碰降弓后的動車組的物體；二是經過測算當動車組不低于某速度時可以惰行通過某特定的降弓范圍。

4.2 注意事項

因降弓惰行通過方案涉及降弓的實際距離、存在的具體風險等，需根據實際情況由相關鐵路局應急領導小組組織相關處室一起研究、決策后實施，主要考慮降弓通過方案實施的前提條件、線路狀況、降弓距離、其它應急方案配套等。

4.3 配套措施與設備條件

（1）供電臂內供電分段的合理設置。供電臂劃小單元有利于縮小故障范圍，AT所對應的絕緣錨段關節(jié)應設置隔離開關并納入遠動，以便形成10～15 km的無電區(qū)段。

（2）巧妙利用絕緣錨段關節(jié)。關鍵時刻可以把絕緣關節(jié)內的隔離開關打開或把電連接線剪斷，靠空氣間隙形成電氣斷口來隔離故障處所，形成局部停電范圍。

（3）宣傳到位。當動車組為提高速度需要先后退再加速時，一定要通告旅客，以免引起恐慌。

5 結語

在繁忙的高速鐵路上遇到接觸網停電故障，在具備條件和科學調度指揮下，實施長距離降弓惰行通過故障區(qū)段是一種行之有效的應急處置手段，對及時恢復行車具有現實意義。普速鐵路、地鐵在接觸網故障應急處理中，可以結合具體情況參考使用該方案。

[1]《高鐵應急預案》. 鐵道部鐵運[2011]33號文件.

[2]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網.成都：西南交通大學出版社，2003.