摘要：针对25T型客车编组中存在的反挂情况，对反挂车对客车I、II路电流的影响进行计算，通过与机车供电保护临界值进行比较，得出列车供电保护临界值对25T客车编组中反挂车的限制，并提出相关建议及防范措施。
关键词：25T型客车；机车供电保护；客车分散供电；反挂
一、25T型客车供电模式
DC600V供电制式的25T型空调客运列车，在电气化区段运行时，采用电力机车集中供电、客车分散变流供电方式。空调客车通过综合控制柜自动分奇偶选择，将其中一路600V直流电送入逆变器及充电器。
目前25T型客车采用2×35 kW逆变器，主要从两方面考虑：一是25T型客车由于新增加了许多设备，单车负载容量较大；另一方面是为适应新的运行方式，增加供电系统的可靠性和安全性。两个逆变器其中一个主要给空调机组供电，另一个给开水炉、伴热器等交流负载供电，正常情况下，两个逆变器相互独立，互为热备份。当其中一个发生故障时，由另一个负责继续向负载供电，但部分负载要减载运行（如空调机组转入半冷或半热工况）。
国产25T型客车采用TKDT型铁路客车电气综合控制柜，简称综合控制柜，控制单元由可编程序控制器(以下简称PLC)、CPU单元及其扩展I/O单元和触摸屏组成。综合控制柜的电源有两路供电，分“自动”和“试验I路”、“试验Ⅱ路”位，正常情况下，选择开关置于“自动”位。
当I路、Ⅱ路均有电时，设定车厢号后，PLC按照均衡供电原则，奇数号车厢选择I路供电、偶数号车厢选择Ⅱ路供电，I路和Ⅱ路在软件和硬件上互锁，显示屏显示相应信息，电源指示灯亮。试验位时，可将转换开关置于“试验I路”或“试验Ⅱ路”，人为选择I路供电或Ⅱ路供电，此时PLC只进行检测报警，不能进行电源回路的转换。
二、机车供电及保护原理
（一）电力机车供电原理
列车在电气化区段运行时，接触网通过电力机车向空调列车供电，机车主变压器设置两个列车供电绕组，将受电弓接受的单向交流高压电降压，利用两套独立工作的单相半控整修装置（供电柜），将单相交流电整流成直流，分别向列车供电。列车供电柜在工作过程中，由供电控制器采集来自机车供电钥匙的信号，以及来自客车的工作电源和供电申请信号。当这些信号都有效时，供电控制器启动辅助回路风机，向客车发出供电允许信号，吸合主回路接触器，并延迟5秒之后进入软启动，根据采集到的输出电压信号，采用PI调节算法，控制主回路两个晶闸管的导桶角度，从而控制主回路输出经过电感电容滤波后，稳定在DC600V，为客车提供电源。
（二）电力机车供电保护原理
列车供电柜在工作过程中，供电控制器还通过电流、电源传感器采集主回路的输出电流、输出电压、接地监测中性点电压、快熔状态、输出隔离开关状态、接触器状态等，进行输出过流、输出过压、输入过流、接地以及其他保护功能。同时将状态信息、故障信息缓冲在故障列表中，通过RS485上传到网络控制器进行存储，网络控制器将受到的状态和故障信息后，一方面通过外部总线上传到机车控制系统，一方面进行故障信息记录。
（三）机车供电柜过载临界值
目前国内和谐型机车所用的列车供电柜主要由时代电气制造及深圳通业制造，以下为两种列车供电柜的各项过载临界值：
三、25T型客车用电负荷计算
由于25T车单车负荷较高，无法在全列全暖的设置下运行，所以冬季计算数据取半暖状态。
目前济南局使用25T型客车运行车次为Z106、Z168、Z272三组，由于目前Z106减编至16辆，所以编组组成按照Z168与Z272的5YZ、1CA、1RW、10YW、1XL计算。I、II路供电模式按照“自动位”计算，如表3-1、3-2：
表3-1
忽略电压波动的情况下，利用I=P/U可以得出I、II路在正常情况下的冬、夏两季电流：
I路夏季电流： I=P/U=295.08×1000/600=491.8A
II路夏季电流：I=P/U=305.55×1000/600=509.25A
I路冬季电流： I=P/U=360.225×1000/600=600.375A
II路冬季电流：I=P/U=352.48×1000/600=587.47A
由计算可知正常情况下冬、夏两季电流均远低于机车供电保护电流值，但在实际列车编组中，会出现车辆反挂的情况，当反挂车供电设置成自动位时，就会出现I、II路负载不均衡的情况，导致某一路电流上升（奇数位反挂II路电流上升、偶数位反挂I路电流上升）。
按照列车过载保护启动最低值670A×（1-3%）=649.9A计算：
I路夏季反挂产生的电流值升高需 ≤158.1A
II路夏季反挂产生的电流值升高需≤140.65A
I路冬季反挂产生的电流值升高需 ≤49.525A
II路冬季反挂产生的电流值升高需≤62.43A
按照列车过流保护启动最低值800A×（1-3%）=776A计算：
I路夏季反挂产生的电流值升高需 ≤284.2A
II路夏季反挂产生的电流值升高需≤266.75A
I路冬季反挂产生的电流值升高需 ≤175.62A
II路冬季反挂产生的电流值升高需≤188.53A
从以上计算数据可以得出，18辆编组的25T列车中可以有一定数量的反挂车，但由于机车供电保护，所以对25T型客车反挂的车型、位数及数量有着严格的限制。
四、典型案例
（一）故障概况
2018年1月29日18时09分，Z106次（乌鲁木齐-济南， DC600V25T型车底，编组18辆）列车在乌鲁木齐动车所内连挂完毕供电后，车辆乘务员发现列车供电故障，司机提出先行开车。18时57分，列车到达乌鲁木齐南站，车辆乘务员按机车司机要求更换机后DC600V电力连接线，测试车辆绝缘正常。按规定办理供电手续，经询问司机告知机车过载保护，乘务员逐辆闭合Q19送电。19时41分开车。19时58分全列供电完毕。20时11分再次出现I路供电故障，乘务员立即向司机反馈，司机回复过流保护。车辆乘务员巡视车厢未见异常。
（二）车辆干线绝缘判断
车辆入库后，对DC600V干线在线绝缘监测装置CF卡读卡分析，经过对地电阻检查及对地电压检查两种方式进行检测，判断车辆干线绝缘良好，非车辆本身故障原因。
（三）机车供电分析情况
1、查故障记录显示2018年1月29日20时07分40秒发生列供2路交流输入过流故障。
2、列供数据分析从19时59分开始，列供1、2路输入、输出电流开始持续上升，其中2路输入电流由462A，输出电流由508A开始，20时06分分别升至770A、816A。
20时07分56秒，列供2路输入电流升至902A，输出升至905A，列供2电流保护。1路供电输出电流323A正常。
3、根据分析，牵引Z106次旅客列车时因列供2路因负载过大过流保护，机车正常无故障。
根据分析，牵引Z106次旅客列车时因列供2路负载过大过流保护，机车正常无故障。
（四）车辆编组情况
对整列车辆编组进行检查后发现，18辆编组客车中有4辆为反挂，且均为奇数车厢号，在采用自动供电方式时实际I路供
电侧干线供电客车5辆，II路供电侧干线供电客车13辆。具体如表：
在全列客车设置在“弱风”、“半暖运行模式时，按照理论值计算，II路供电侧干线电流最高为909A左右（与实际相符），超出了HXD1D机车供电柜过流保护临界值（800A±3%），导致机车供电保护，是故障发生的根本原因。
六、结论
1、按照数据计算得出，25T型客车虽单车负载较高，但编组内可以存在一定数量的反挂车，具体数量可利用负载数据计算得出。在夏季由于停用电暖，单车负载降低（餐车除外），如遇特殊情况可适当增加反挂车的数量；相反在冬季单车负载较高的情况下，应严格控制反挂车的数量，避免因一路负载过高导致机车供电保护，影响列车运行。
2、对列车编组中反挂客车，应在乘务员出乘揭示中进行明确，必要时根据反挂客车在编组中的车厢号，明确其供电侧选择。确保乘务员掌握编组中的反挂车情况，结合实际情况手动调整I、II路供电选择。
3、根据备用客车情况，积极对列车编组中反挂客车进行转向，尽量保证编组中客车方向一致，保证I、II路供电平衡。
论文作者:刘浩然
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
标签：客车论文; 电流论文; 机车论文; 列车论文; 负载论文; 挂车论文; 故障论文; 《基层建设》2019年第4期论文;