摘要：本文通过对京沪线（符离集至常州东段）枢纽地区既有供电方式进行分析，研究优化既有供电方式，采取隔离开关控制方式、锚段关节改造等方式，以提高接触网设备供电的可靠性，增加天窗利用率，保障故障应急抢修处置得当，从而达到京沪线分束（段）供电方式优化的目的。
关键词：分束（段）；供电方式；可靠性；应急抢修；优化
1 引言
京沪线电气化铁路开通于2006年，是我国最主要的繁忙干线之一。随着高速铁路的发展，铁路运输对线路的运行有了更高的要求，受运输条件影响，天窗兑现时间短且计划难以批复，严重制约了该区段设备检修任务完成。随着运行年限的增长，京沪线接触网设备因外部环境及老化原因等引起的跳闸及故障件数逐年上升。且目前京沪线（符离集至常州东段）现有供电方式为直供加回流方式，遇接触网故障时，影响范围广，涉及供电臂多，严重干扰正常运输秩序。为解决设备检修困难，研究优化既有供电方式，采取隔离开关控制方式、锚段关节改造等方式，以提高接触网设备供电的可靠性，增加天窗利用率，保障故障应急抢修处置得当，本文以南京枢纽为例，提出几种优化方案，提高枢纽供电性能，以满足天窗修时间兑现和检修计划批复条件，从而达到京沪线分束（段）供电方式优化的目的。
2 既有京沪线供电单元设置存在问题
现状1：京沪既有线南京枢纽中南京枢纽07单元供电范围：包含林场～南京京沪下行线，南京站Ⅶ、8、9、10道、进路场T4、机待线6道，南京～兴卫村京沪下行线，兴卫村站1、2、Ⅲ道，兴卫村～南京东到达场下行线，南京东到达场下行正线、下行到达线、KⅠ、K3、P1、P2、机2道，南京东Ⅱ、Ⅴ场下行正线，南京东Ⅴ场～龙潭下行线；南京枢纽08单元供电范围：南京～林场京沪上行线，南京站1、Ⅱ、3道、进路场T1道、T2道、机待线2道，南京站～仙林线路所沪宁城际南京联络上行线，南京东到达场～南京站上行线，南京东到达场上行正线，南京东到达场KⅣ道，南京东上行场上行正线，龙潭站～南京东上行场上行线。起止公里标为K1147+160、K1167+460，南京枢纽07、08单元的图定天窗时间随着各线加开电力机车在运行图调整中逐渐压缩，天窗时间大约60分钟左右，影响牵引供电设备日常检修效率。因为线路较长供电方式设置不合理，当供电范围内出现故障时，将造成大范围停电。
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图1
现状2：南京枢纽07供电单元与南京枢纽08供电单元分别为京沪下行线和京沪上行线，涉及两个供电单元同时停电的站内渡线分段绝缘器、同杆架设的供电检修或临时修，需要申请垂直停电天窗，造成南京站站内无法接入、发出客车、南京东场无法进行货车调转，范围影响较大。经统计调查，南京枢纽07、08供电单元垂停情况，当南京枢纽07单元、南京枢纽08单元单独停电，图定天窗时间为60分钟；当南京枢纽07单元与南京枢纽08单元同时停电时，月度批复的施工时间只有30分钟，实际作业批复时间只有25分钟作业，去除接挂、拆除接地线时间，作业时间不足15分钟，作业效率非常低，给设备维护带来影响。
3 供电单元优化施工方案
为有效解决上述设备检修及应急抢修方面存在的问题，通过讨论研究，制定了以下三种实施方案，能解决南京枢纽地区检修问题，具体方案如下：
3.1 方案1
3.1.1 方案概况
南京站普速场南京枢纽07单元涉及4条股道，根据运输及检修需要，对南京站普速场Ⅶ、8、9、10道进行局部改造，8道与9道增设3台分段绝缘器，1台隔离开关，如图4。即73/75、46/44、48/50号道岔间增设分段绝缘器，39#支柱增加1台隔离开关，用来连通Ⅶ、8与9、10道，实现9、10道作业检修时无需将整个南京枢纽07单元进行停电，只需将39#隔离开关打开，实现优化供电单元范围。
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图3 优化后
3.1.2 运输条件
既有天窗时段京沪下行南京枢纽07单元图定停电时间为16：20-17：20，当南京枢纽07单元停电时，为该时段内给点60分钟。此项施工主要内容为增加电动隔离开关1台、分段绝缘器3台、远动控制系统主控站1套、被控站1套、通讯管理单元1套及电缆若干，均可在现有天窗内进行落实。
3.1.3 根据施工难度、风险施工分四个阶段实施
第一阶段：南京箱式分区兼开闭所增设远动系统主控站1套，电源装置、监控管理一体机（柜）及通讯管理单元安装调试。南京箱式分区兼开闭所至预设隔离开关（南京站39#）安装位置电缆敷设、当地操作电源电缆敷设。
第二阶段：南京枢纽07供电单元封锁停电60分钟，分别安装、调整73/75、46/44、48/50号道岔间3台分段绝缘器，施工完毕短接分段绝缘器，暂不启用。
第三阶段：隔离开关安装，远动系统遥控、遥信调试、分段绝缘器短接线拆除。
3.2 方案2
3.2.1 方案概况
在南京枢纽08单元中段适当位置增设远动隔离开关，实现南京枢纽08单元的分段供电方式，以缩小南京枢纽08单元停电检修对南京站和南京东站正常运输秩序的影响，当设备发生故障时，根据故障测距可以判断故障范围，既当南京枢纽08单元南京站方向故障时，打开该隔离开关，南京枢纽08单元正常供电；当南京枢纽南京东站方向需故障时，打开该隔离开关，南京枢纽08单元由南京枢纽07单元经南京西分区兼开闭所进行环形供电。此举主要考虑南京站及南京东站接发列车的运行方向除京沪线外均不相同，因此将南京枢纽08单元分为可单独停电的两部分，以减少南京枢纽08单元停电对两车站的正常运输秩序的影响。
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图5 优化后
3.2.2 运输条件
既有天窗时段为京沪上行南京枢纽08单元图定天窗时间为10：00-12：00（线路封锁、接触网不停电），当南京枢纽08单元停电时，为该时段内给点60分钟。此项施工主要内容为增加电动隔离开关1台、远动控制系统主控站1套、被控站1套、通讯管理单元1套及电缆若干，均可在现有天窗内进行落实。
3.2.3 计划分四个阶段实施
第一阶段：南京东开闭所增设远动系统主控站1套，电源装置、监控管理一体机（柜）及通讯管理单元安装调试。
第二阶段：自南京东开闭所至预设隔离开关（沪宁上行266#）安装位置电缆敷设、当地操作电源电缆敷设（计划从就近自闭、贯通线变压器接引）。
第三阶段：隔离开关安装，远动系统遥控、遥信调试。
注意事项：1.需明确进行分段停电时相关所亭（南京东变电所、南京东开闭所、南京西分区兼开闭所）各DL、隔离开关操作顺序及状态。2.需同步修改南京枢纽008单元行车限制卡，明确南京枢纽08单元实施分段停电检修时的运输限制条件。3.需同步修改故标测距装置、保护定值、分束供电方案等相关技术资料。
3.3 方案3
3.3.1 方案概况
南京枢纽07单元与南京枢纽08单元同时停电时天窗时间为30分钟，如果南京枢纽07单元与南京枢纽11单元、南京枢纽08单元与南京枢纽11单元同时停电时停电时间为60分钟，所以通过改造尽量减少南京枢纽07单元与南京枢纽08单元同时停电，能够起到供电单元优化的作用。即对南京站普速场北京方向咽喉区进行局部改造，分断原南京枢纽07/08单元间电气连接。即9/11、29/31、33/35、55/57号道岔间增设4台分段绝缘器，拆除55/61号道岔间1台分段绝缘器，在线索交叉处增加10处分隔绝缘子，分开南京枢纽07、08单元间相衔接的11/13、19/21、47/49号渡线分段绝缘器，实现将既有南京枢纽11供电单元供电范围由47至61号道岔间延长至9至11号道岔，实现优化供电单元范围，如图5。
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图7 优化后
3.3.2 运输条件
既有天窗时段京沪下行南京枢纽07单元停电时间为30分钟，京沪三线南京枢纽11单元停电时间为90分钟，南京枢纽07、11单元同时停电时间为40分钟。本项施工均需南京枢纽07、11供电单元同时停电60分钟，方可满足施工条件。
3.3.3 根据施工难度、风险施工分四个阶段实施
第一阶段：南京枢纽07、11供电单元封锁停电140分钟，分四个作业组分别安装、调整9/11、29/31、33/35、55/57号道岔间4台分段绝缘器，施工完毕短接分段绝缘器，暂不启用。
第二阶段：南京枢纽07、11供电单元封锁停电140分钟，分六个作业组分别负责拆除既有55/61号道岔间分段绝缘器，临时做接头处理，安装线索交叉的119#-121#、123#-125#、145#-147#分隔绝缘子，拆除9/11、29/31、33/35、55/57道岔间分段绝缘器短接线，施工结束后启用新的南京枢纽07、08、11供电单元行车限制卡。
第三阶段：南京枢纽08、11供电单元140分钟，施工结束前期1个小时南京枢纽 07供电单元停电60分钟，更换77号道岔至85号道岔-127#下锚间接触线500米（原南京站普速场3-1锚段，长度1765.39米）施工结束后，供电单元优化改造主体施工完毕。
第四阶段：对前三个阶段施工进行的接触网设备改造部分进行细调，确保参数符合设计运行要求。
4 重点施工方法
4.1 分段绝缘器加装
（1）组装分段绝缘器。
（2）测量分段绝缘器的中心，从中心测出分段绝缘器的1/2长处，在外侧两端适当位置安装接触线紧线器、手板葫芦，紧动手板葫芦至安装处接触线不受力，将组装好的分段绝缘器吊上，放在接触线上。把三角形吊索悬挂于悬挂支架中，再把分段绝缘器两端的终端线夹安装在接触线上。
（3）紧固接触线终端线夹连接螺栓，用两个力矩扳手从外侧向内侧把终端线夹的M10螺母逐个紧固。
（4）将所有滑轨外部附加装置的线夹安装在接触线上，用两把力矩扳手拧紧滑轨紧固线夹。
（5）用断线钳在接触线终端后约120mm处剪断接触线。
（6）紧固接触线终端线夹的螺栓，并用力矩扳手加固两次滑轨力矩46Nm。
（7）将作业台作为高度参考点，松开悬挂装置的吊索锁紧线夹，粗略调整分段绝缘器的高度，使高度基本达到设计要求值，调整后紧固力矩。
（8）安装两条可调整式整体吊弦，进行细调，使分段绝缘器底面对轨面连线平行，不许存在偏斜，不平现象，必要时，整理线面，或用平锉整修。
4.2 隔离开关加装
（1）现场测量：测量隔离开关安装位置距地面的高度H
（2）开关外观检查：检查隔离开关外观，产品合格证，电气试验合格证，确认开关型号是否与设计相符。
（3）预配：按照测量结果，对操纵管进行加工，并按照设计准备齐全各项材料，进行预配。
（4）测量托架安装位置：根据安装图要求测量托架安装位置并做好标记。
（5）托架安装与调平：将开关托架按测定位置安装；用水平尺检查开关托架是否水平，调平后将紧固螺栓紧固。
（6）吊架安装：腕臂柱开关临时吊架安装在支柱田野侧
（7）吊装准备：将单滑轮与大绳组成滑轮组挂在临时吊架上，将开关绑扎好连在单滑轮上，将开关瓷柱用草袋包扎好，在开关底座上绑一小绳做晃绳。
（8）吊装开关
（9）安装开关：转动开关使开关闸刀开合方向正确；慢慢松吊绳，同时杆上人员扶稳开关使开关底座螺栓孔对准托架上的安装孔，然后使开关落于托架上；穿入螺栓，使开关初步固定；调整开关瓷柱，达到竖直。
（10）开关附件安装：地面人员将操纵管竖起，操动管轴套筒套入轴内，对准顶丝位置，拧紧顶丝；在支柱上与手动操作机构水平位置处安装操作机构托架，固定手动操作机构。
（11）电动隔离开关调试：按照详细说明书进行手动和电动操作的配合调试。
5 施工主要安全风险研判
5.1 要对拆除后影响范围内接触网设备进行复测，技术状态要满足正常行车条件，主要是对接触线导高、拉出值、线岔等进行测量及调整；
5.2 各作业组人员作业前要切实明确各自的作业内容，作业范围，做好工前预想，并严格执行标准化作业程序，不得简化；
5.3 施工前要明确具体分段绝缘器安装及绝缘子安装位置，同步修订电气化技术资料及行车限制卡、电调界面，防止因绝缘位置安装错误造成错误送电、短接的问题发生。
5.4 电动隔离开关进行手动和电动操作的配合调试完毕后方可投入使用。
6 应急预案
6.1 安装后分段技术参数不达标。利用天窗点进行调整至满足技术标准。若天窗时间不允许，在车站信号楼登记，该分段绝缘器处禁止电力机车通过，随后申请临时天窗及时进行调整。
6.2 安装过程中造成分段绝缘器开裂等机械强度受损时，更换整体分段，调整送电开通。若时间不允许则可简单用手扳葫芦短接并安装短接线后登记该线路禁止电力机车通过，同时该分段绝缘器两侧供电臂禁止“v”停作业。
6.3 更换分段绝缘器作业未能在批复时间内完成。驻站联络员5-10分钟向施工负责人汇报1次天窗剩余时间，施工负责任人实时掌握施工进度，确实不能按批复时间完成的提前15分钟向供电调度申请办理延点手续，若运输条件不允许可采取临时开通线路恢复供电的方式，但必须在车站做好相关运输限制的登记手续。
7 结束语
本文主要结合南京枢纽实际情况进行供电优化分析，其他地区也可按照此方案进行优化，提高了设备故障应急抢修的便利性和可操作性，通过减少故障延时，降低设备故障对运输的影响，实现提高经济效益的目的。在既有线接触网改造施工过程中，必须将安全始终放在首位，树立“既有站改施工无小事”的理念，坚持“安全是天，安全是命，安全是一切”的安全理念。
参考文献：
[1]中国铁路总公司，普速铁路接触网运行维修规则，2017年版，北京.
[2]中铁电气化局集团有限公司，客货共线铁路电力牵引供电工程施工技术规程，2017年版，北京.
作者简介：
[1]李浩然，男，汉族，河北保定人，本科，中铁电化运营维护管理公司上海维管处南京维管段助理工程师，研究方向：牵引供电。
[2]徐慧敏，男，汉族，江苏南京人，本科，中铁电化运营维护管理公司上海维管处南京维管段工程师，研究方向：牵引供电。
[3]敖志伟，男，汉族，江西新余人，本科，中铁电化运营维护管理公司上海维管处南京维管段工程师，研究方向：牵引供电。
论文作者:李浩然,徐慧敏,敖志伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
标签：南京论文; 枢纽论文; 单元论文; 天窗论文; 作业论文; 道岔论文; 方式论文; 《基层建设》2019年第29期论文;