既有線鐵路提速開行動車組自動過分相探討

劉偉

（中國鐵路呼和浩特局集團有限公司供電部，內蒙古 呼和浩特010050）

在電氣化鐵路牽引供電系統中，電分相將接觸網相鄰供電臂間由不同變電所所供不同標稱電壓或相位電進行隔離，以防止異相短路造成接觸網斷線[1]。速度160km/h 及以上線路，由于列車速度高，依靠司機肉眼識別線路的電分相標識已經很難保證機車正確過分相，而且司機勞動強度很大，必須采取自動過分相方式。

1 地面磁感應器自動過分相

既有電氣化鐵路線路中，大部分采用地面磁感應器裝置實現列控自動過分相。由車載控制裝置和地面磁感應器兩部分組成。地面磁感應器安裝在軌道上，提供預告信號、強迫斷信號、恢復信號，為車載控制裝置提供是否臨近電分相或已通過電分相判斷依據。車載控制裝置根據接收到的地面感應器信號，進行自動過分相功能的相應控制[2]。京包客專呼和浩特至包頭段既有設計為160km/h 客貨混跑線路，接觸網電分相處地面磁感應器設置方式如圖1 所示。

圖1 京包客專呼和浩特至包頭分相磁感應器設置

圖中，電分相中性區兩端垂直投射到鋼軌上的位置，分別至第一個磁感應器安裝位置的距離為a；b 為第一個磁感應器至第二個磁感應器的距離。京包客專呼和浩特至包頭地面磁感應器a、b 距離規格為：a=a0+30m，b=265m。

2015 年實施提速開行200km/h 動車組，為滿足開行動車組過分相要求，在線路分相中性區不小于400 米處附近（列車前進方向）增設“動車合”標識，表示自該標識之后動車組應合主斷路器。線路反方向按相同原則設置[3]，如圖2 所示。

圖2 京包客專呼和浩特至包頭分相標志設置

地面磁感應器自動過分相技術，車載設備在分相點識別精度上不夠穩定，受列車運行速度、橫向擺動及沿線電磁干擾信號等，會引起分相點位置識別信息丟失、誤動作等情況客觀存在[4]。

2 列控自動過分相基本原理

隨著我國高速鐵路發展，列車運行控制系統已由以地面信號為主的機車信號、列車運行監控記錄裝置發展為以車載信號為主的CTCS-2 級和CTCS-3 級列控系統。京包客專呼和浩特至包頭開行200km/h 動車組前進行了CTCS-2 列控系統改造，列控系統地面應答器中含有電分相信息，具備了動車組列控自動過分相功能。

動車組在正向運行時, 將有三組區間無源應答器組發送分相區信息。第一組設置在分相區外方第7 個閉塞分區入口處，第二組為第三組外方最近的應答器組，第三組設置在距分相區線路允許最高速度運行10s 外方最近的閉塞分區[5]，如圖3 所示。

圖3 應答器組自動過分相設置

電分相信息包括正、反向斷電標里程，正反向斷電標距離信息。與電分相中性區不同，列控分相區起始為電分相正向斷電標至反向斷電標。動車組通過列控系統地面應答器組隨行車信息同步接收電分相信息。過分相區操作由過分相控制信號控制，當動車組列車運行到距離分相區一定距離，向列車發出前方過分相（包含至分相區的距離、分相區長度等）信息，在距離分相區的走行距離時間3s 處，過分相控制信號“有效”狀態輸出，動車組斷電，通過分相區130 米處，動車組合電，實現自動過分相功能[6]，過分相過程如圖4 所示。

圖4 列控自動過分相設置

與地面磁感應器過電分相固定地點斷電不同，動車組采用列控自動過分相時，斷電位置是動態的，它與運行速度有關，速度高時距電分相遠，速度低時距電分相近。過分相安全無干擾，且理論上能夠提高運營效率。

3 既有線動車組自動過分相比較

2019 年9 月25 日中國鐵路呼和浩特局集團有限公司組織CRH5 型動車組列控自動過分相試驗，通過呼和浩特至包頭下行線電分相數據如表1 所示。

表1 列控自動過分相結果

選取2019 年9 月26 日同一組CRH5 型動車組在京包客專呼和浩特至包頭圖定運行時，下行線地面磁感應器自動過分相數據如表2 所示。

表2 地面磁感應器自動過分相結果

通過表1、表2 中數據可以看出，京包客專呼和浩特至包頭既有線提速200km/h 區段，CRH5 型動車組在采用兩種不同自動過分相方式時，列控自動過分相速度衰減率低，過分相效率相對較高。

4 電分相列控數據提報注意事項

4.1 列控自動過分相主要涉及接觸網、信號專業協調配合，分相區斷/合電位置、斷合電標距離等電分相列控數據由接觸網專業負責提供[6]，信號專業負責列控數據編制。工程實施中，要求緊密配合、相互協調，避免列控數據編制有誤，出現列控數據車地不匹配問題。

4.2 與接觸網電分相LKJ 基礎數據提示功能不同，電分相列控數據直接參與控車，數據精準度要求較高。各專業采集列控工程數據表基礎數據時要運用先進的手段，區段長度避免采用人工皮尺測量，盡量減小人為誤差和設備誤差。

4.3 因與新建高鐵CPⅢ基準定位精度存在差距，既有線列控改造要同步考慮各專業提報數據精準參照點，建議統一以工務專業數據為基礎測量，選取橋梁、隧道等設備作為測量基準點，避免參照存在安裝誤差的百米標等。工程建設中，接觸網、信號專業施工單位應相互配合，共同測量電分相兩端最近的第三組應答器與電分相之間實際距離，與計算距離進行校核，保證分相列控數據精度。

5 結論

既有線列控工程改造時，列控系統提供電分相信息，具備實現動車組列控自動過電分相功能，過分相無干擾，既能保障動車組行車安全，又能提高通行效率。建議動車組優先采用列控自動過分相，地面磁感應器自動過分相作為冗余備用。