DOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2007.16.185
第33卷第16期33No.16西建筑 Vol. 山2007年6月Jun. 2007SHANXI ARCHITECTURE
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文章编号:1009-6825(2007)16-0293-02
自动过分相技术在高坡重载铁路区段的应用
刘振华 刘建福 孙晋兵
摘 要:介绍了地面开关转换式自动电分相装置的工作原理、技术关键、主要特点,并重点介绍了该装置在长大坡道重载
列车区段的工程应用及其产生的经济和社会效益,从而为其在今后其他铁路线中的推广使用奠定了基础。关键词:高速,重载,供电,自动分相技术中图分类号:U216.6
随着电气化铁路的飞速发展,电分相转换装置的选择日趋重
要,尤其是在高速、重载长大坡段上极为重要,它的选择正确与否直接影响着铁路的运输能力。2005年中铁太原勘察设计咨询院承担了山西孝柳铁路电气化改造工程的设计任务,孝柳铁路线路限坡为20‰,其中东槽～中阳段平均坡度高达17‰,电气化后全线需设置4处电分相,有3处设在17‰以上的重载长大坡道上,电分相选取不当将直接影响孝柳铁路电气化改造扩能后的运输能力。
目前,国内采用的电分相基本分为两种:采用分相绝缘器的器件式电分相和自动转换式电分相,而自动转换式电分相又分为两种:1)车上自动控制断电方式;2)地面开关自动切换方式。文中仅对这两种自动电分相进行分析比较,器件式电分相不做讨论。
当机车收到1CG信号时,根据车速延时发出过分相信号,控制系统收到信号后,封锁电子柜脉冲,延时200ms带着辅助机组负荷切断主断路器,机车惰行通过分相区,当压互检测到接触网有电后,再依次启动辅助机组、牵引回路,完成过分相过程。当机车没有收到1CG信号而是首先收到强制断电的2CG信号时,机车直接切断主断路器以确保断电通过分相区。
目前,在提速区段大多采用这种模式,该模式具有造价低、设备简单等优势,但对于高坡重载区段则存在诸多问题:1)机车断电频繁,机车每隔20km～30km即断电一次通过分相,这种运行方式会严重影响列车牵引力的发挥。2)属于断电过分相,存在明显的供电死区。按目前《铁路技术管理规程》的规定,断合标之间的距离至少90m,K标165m。在高坡重载区段机车丧失牵引力冻土地质现象,以便合理确定新线的平面位置及设计高程。故应密切与相关专业配合,加强方案会审与比较,做到既要优化方案、减少投资,又不盲目减少工程、留下大量隐患,为今后施工便利及运营安全打下良好的基础。
参考文献:
[1]GB50090-2006,铁路线路设计规范[S].
[2]宋 帆.铁路增建二线两侧不平行最小角度的计算[J].山西
建筑,2005,31(16):90-91.文献标识码:A
山区高坡重载区段列车区间运缓的困难。
2 车上自动控制断电方式工作原理
车上自动控制断电过分相的工作原理见图1。
1 国内外概况
目前世界上研究和采用的自动过分相装置的技术方案基本上有两种:
1)车上自动控制断电方式,国内以广铁科研所为代表,国外以英法等国为代表。这种方式机车可自动实现过分相过程的操作,但也存在在高坡区段速度损失大的问题。
2)地面开关自动切换方式,国内以西安铁路局科研所为代表,国外以日本为代表。这种方式机车可满负荷通过电分相,动力损失小,适用范围广,不仅能满足高速区段的需要而且可以解决
虑1km左右以一桥梁工点或大孔径涵洞作为野生动物通道(净高3.5m)使用。4)施工过程中,一定要做好施工组织工作,最大程度减小施工对生态环境的影响,同时也可减小对常年冻土的扰动,避免形成新的不良地质。
3 结语
通过新建铁路昆仑山至可可西里段平、纵断面设计实践认为,高原冻土地段铁路设计应在满足《规范》要求的基础上,综合考虑多方面因素。设计时应详细掌握沿线地质情况,特别是不良
Crosswiseandverticaldesignofnew-built
Qingzang-tibetrailroadfromKunlunmountaintoKekexili
LIUJian-li
Abstract:Accordingtodesigningpracticeandcombinedwiththecurrentrailroaddesigningnorm,itmakesacrosswiseandverticalanalysison
designofhighlands'frozenearthdistrict,givesseveraladviceonenvironment-protectingproblemsinthedesignofcrosswiseandverticalside,whichcanbereferenceforfamiliarproject.Keywords:crosswiseandverticalside,design,environment-protecting,zoologicalenvironment
收稿日期:2007-02-03
作者简介:刘振华(1951-),男,工程师,中铁太原勘察设计咨询院有限公司,山西太原 030013
刘建福(1975-),男,工程师,中铁太原勘察设计咨询院有限公司,山西太原 030013孙晋兵(1971-),男,高级工程师,中铁太原勘察设计咨询院有限公司,山西太原 030013
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第33卷第16期
山2007年6月
西建筑
时间较长,机车降速明显,以宝成线、神朔线为例,重载列车的运行速度基本上在60km/h左右,其断电时间要在10s以上甚至更
长,速度损失会更大。3)机车真空断路器在切断辅助机组的感性小电流负荷时易产生截流过电压,造成机车车顶放电间隙击穿,进而引起牵引变电所跳闸。4)多机牵引时机车分步断电,出力不一时易造成列车冲动。
相装置中进行优选,上述两种自动过分相方式的比较见表1。
表1 自动过分相方式比较表
分相方式原 理断电时间速度降幅供电死区适用速度适用模式投 资
地面开关自动切换方式列车进入中性段后,通过地面
开关切换中性段带电相序由开关切换时间决定0.1s～0.13s
小无
常速、准高速、高速单机、双机、多机牵引230万+1.1万/机车牵引力损失最小,适用范围广,特别在高坡重载区段压缩运行时分、提高运能和高速区段保持列车持续速度上优点极为明显
车上自动控制断电方式通过地面信号机车自动切断、重合机车断路器
由列车速度60km/h～200km/h决定3.31s～11.04s
大有常速、准高速单机牵引2万+4万/机车
在常速、准高速区段可大大减轻司机的劳动强度,但在高坡重载区段压缩运行时分和高速区段保持列车持续运行速度上明显不足
3 地面开关自动切换过分相的工作原理(见图2)
结 论
通过比较,虽然车上自动控制断电方式投资较小,可以减轻
司机的劳动强度,但是机车必须断电过分相,经过分相后速度损失较大,甚至造成坡停,故不适于孝柳铁路长大坡道运输需求;而地面开关自动切换方式虽然投资要大于车上自动控制断电方式,
在接触网分相处嵌入一个中性段,其两端分别由绝缘器1JY,2JY与两相接触网绝缘。两台真空负荷开关1ZK,2ZK分别跨接在1JY,2JY上,使接触网两相能通过它们向中性段供电。在线路边设置四台机车位置传感器1CG～4CG。无车时两台真空负荷开关均断开,中性段无电。
当机车从A相驶来,到1CG处时,真空负荷开关1ZK闭合,中性段接触网由A相供电。待机车进入中性段,到3CG处时,1ZK分断,2ZK随即迅速闭合,完成中性段供电的换相过程。由于此时中性段已由B相供电,机车可以在不用任何附加操纵、负荷基本不变的条件下通过电分相。待机车驶离4CG处后,2ZK分断,装置回零。反向来车时,由控制系统自动识别,控制两台真空负荷开关以相反顺序轮流动作。需要着重指出的是,这里的1JY,2JY不能采用由普通绝缘物构成的分相绝缘器,而需采用锚段关节结构,以保证机车受电弓滑过时能连续受流(见图3)。
从其工作原理可以看出地面开关自动切换装置主要有以下特点:1)该装置接触网无供电死区,自动换相时接触网中性段瞬间断电时间取决于开关动作时间,仅0.1s～0.13s,此时间与行车速度无关,为一常数。2)适用于25kV单相工频电气化铁路单、双线线路。3)适用于电动车组及客、货机车单机、双机或三机各种编挂方式。4)适用于0km/h～350km/h速度范围,既可适用于常速,又可适用于准高速、高速。对行车中可能出现的限速、一度停车等情况均能正常工作。5)重要设备为100%备用,工作可靠,检修方便,不占用供电天窗。
但断电时间极短,不会引起机车断路器动作,可以带电通过,经过分相后速度基本不受影响,故更适合于孝柳铁路电气化改造工程的实际情况。
5 经济效益分析
孝柳线三角庄、中阳、石庄分相所自动过分相的选用,必然使电力机车的运行速度提高,防止列车坡停事故,进一步提高了全线安全运输能力,解决了孝柳电气化铁路电力机车在长大坡道上过分相的困难,达到了孝柳线电气化扩能的要求。
在该装置投入前,机车在通过三处分相时,平均降速将超过25km/h,甚至更低,恢复至入口速度大约需要5min～6min。在装置投入后,平均压缩运行时间2min～3min,日增开列车2对～3对,平均日增加运输收入近40万元。
该装置投入后比投入前电力机车每万tkm能耗可降低3kWh～4kWh。
6 结语
地面带电自动过分相技术在孝柳电气化铁路应用的成功,在铁路现代化建设中必将发挥重要作用,对运量、运能的提高起到非常重要的作用,特别是高坡(长大坡道)重载区段将起到不可替代的作用,为今后其他铁路线的推广使用奠定了基础。总体看来,设计是合理的、技术是成功的、装置是可靠的、运行效果是明显的。特别是在既有线扩能改造中,压缩运行时分、增加运能、降低能耗等方面效果明显。参考文献:
[1]于万聚.接触网设计及检测原理[M].北京:中国铁道出版社,
1993.[2]曹建猷.电气化铁道供电系统[M].北京:中国铁道出版社,
1983.
4 设计比选
孝柳铁路东槽～中阳段重载列车由双机牵引,机车要经过的3处电分相均位于17‰以上坡段,电分相需从以上两种自动过分
Applicationofantomaticimage-seperated
techniqueinhighslopeheavyloadrailwaysection
LIUZhen-hua LIUJian-fu SUNJin-bing
Abstract:Itintroducestheworkingprinciple,skillkeyandmainfeaturesofgroundswitchshiftedautomaticimage-seperatedsettlement,andputsemphasisonintroducingtheapplicationofthissettlementinlongslopeheavytrainsectionanditseconomicandsocialbenefits,soastoof-ferfoundationforotherrailroad'sapplicationinthefuture.
Keywords:highway,heavyload,electricity-supply,antomaticimage-seperatedtechnique