电气化铁路路段牵引设置的探讨

电气化铁路路段牵引设置的探讨

电力引入和电源连接方式分为tr供电、bt供电、at供电和cc供电。其中TR供电方式又包含TR供电方式、TR-NF供电方式,我国大部分电气化铁路采用TR-NF供电方式(直供加回流供电方式)。为减轻雷电灾害,部分区段回流线设置了地线连接,同时也使得回流线具备了零电位条件。以下对横向连接线及吸上线设置的讨论均以TR-NF供电方式为前提。1牵引电流充足电气化铁路区段,电力机车是利用走行轨作为牵引电流回路的,部分电流经过与之相连的吸上线(绝缘电缆)直接回到变电所;部分牵引电流通过大地经埋设在牵引变电所下接地网回到变电所;部分牵引电流经钢轨回到变电所。在电气化牵引区段,为平衡上下行线钢轨回流,确保牵引回流的畅通无阻,一般情况下需要在上、下行线间设置完全横向连接线,且每间隔一定的距离设置简单横向连接线。另外,电牵专业为降低牵引电流在钢轨线路上感应电压,避免对在钢轨线路上作业人员造成人身伤害,需每隔一定距离设置吸上线(包括牵引回流线、架空地线等)。吸上线通过扼流变压器(或空心线圈)与钢轨相连,吸上线与扼流变压器线圈(或空心线圈)中心连接,轨道电路与扼流变压器(或空心线圈)两端连接,从而使牵引电流回路和轨道电路信号回路各自形成导通回路,互不干扰。2双向连接设置方案横向连接线和吸上线设置是关系到行车安全和对人身安全防护的综合系统,对于复线地段横向连接设置方案需根据站场规模、变电所位置、分相区位置、牵引电流网流大小、站内25Hz相敏轨道电路极性交叉布置、站间距等具体情况而定,而三线、四线并行区段还需考虑频率交叉、线间距、扼流单边断线等特殊情况。3控制板机站内线路横向连接线和吸上线的设置一般分为区间和站内两种情况。在自动闭塞区段,横向连接线和吸上线不得直接接入钢轨,需通过信号设备或专用的附加设备与钢轨相连。本文的区间是指采用ZPW-2000A轨道电路设备的区间线路;站内是指采用25Hz相敏轨道电路或ZPW-2000A一体化轨道电路的车站。在采用25Hz相敏轨道电路的车站,由于咽喉区轨道区段一般较短,且相邻的两个25Hz轨道电路区段采用相位交叉防护,如果两个完全横向连接线间距离过短,则不利于轨道电路的故障安全防护,即当一个轨道电路故障时,其他相同相位的轨道电路区段的电流有可能使本区段的轨道继电器误动。考虑到以上因素,根据工程实践经验,吸上线的间距一般为3~4km,考虑到ZPW-2000A轨道电路的一般规定:完全横向连接线一般为1.5~3km。3.1空心线圈横向连接以变电所在站场左侧为例,横向连接线应设置在下行进站信号机处,此处同时可以连接吸上线、贯通地线(指ZPW-2000A轨道电路的贯通地线),且站内双线图也应以此处设置横向连接线为前提进行设计。图1所示为相关图例。当站场长度小于3000m,如果X进站信号机与01信号机距离L3满足2000m≤L3≤3000m时,则在01信号机的空心线圈处设置完全横向连接。如果01信号机处空心线圈与02信号机处空心线圈距离L2满足L2>100m(L2指连接两个空心线圈的横向连接线的长度,不是两个空心线圈的坐标差),同时满足L4≥50m时,则在上行线与01信号机处空心线圈对应位置应设置空扼流用于完全横向连接,且在此完全横向连接线处连接吸上线和贯通地线,如图2所示。如果L4<50m则不能在01信号机对应处设置扼流变压器,此时应在上下行线分别设置扼流变压器用于完全横向连接,如图3所示。如果L2≤100m,将01信号机处空心线圈与02信号机处空心线圈用横向连接线进行连接,同时在此完全横向连接线处连接吸上线和贯通地线,如图4所示。如果站场长度L1满足3000m<L1<4000m时,且上、下行正线轨道区段个数均大于8个,则可在X进站信号机、S进站信号机处分别设置横向连接线,同时连接吸上线及贯通地线,如图5所示。当站场长度L1满足4000m≤L1<6000m时,可在XI出站信号机处设置完全横向连接,同时此处连接吸上线及贯通地线,但需要满足X进站信号机与XI出站信号机间距离L9满足3000m≤L9<4000m,且将原有正线上的轨道电路的环路电阻增大,以免轨道电路误动,如图6所示。当站场长度L1满足6000m≤L1<8000m时,可在股道适当位置及S进站信号机处分别设置横向连接,股道上可采用两个空扼流作完全横向连接,同时连接吸上线及贯通地线,但此时需要将原有正线上轨道电路的环路电阻增大,以免轨道电路误动,如图7所示。3.2横向连接及富宁县区图8为区间完全横向连接及简单横向连接示意图。简单横向连接即将上下行线对应空心线圈或扼流变压器的中点直接连接,通过防雷元件接贯通地线。当3个信号点的距离满足:2000m≤L14<3000m、1000m≤L4<1500m、1000m≤L2<1500m时,应在两端设置完全横向连接,同时连接吸上线和贯通地线,中间信号点设置简单横向连接。如图9所示,当3个信号点的距离满足:3000m≤L14<4000m、1500m≤L4<2000m、1500m≤L2<2000m时,每个信号点处均设置完全横向连接,同时连接吸上线和贯通地线。当区间有分相区时,应优先考虑在靠近牵引变电所方的分相区边界设置完全横向连接,同时连接吸上线和贯通地线。分相区另一侧也应在满足最小间隔的前提下设置完全横向连接,同时连接吸上线和贯通地线。以便满足列车通过分相区后重新上电所需泄放瞬间大电流需求,如图10所示。如图11所示,除完全横向连接和简单横向连接以外的所有空心线圈,均应将中点通过防雷元件接地,以满足ZPW-2000型轨道电路横向防雷的要求。根据现场测试数据构建数学模型,利用计算机数字仿真技术计算结果可知,上述横向连接线、吸上线及区间扼流变压器的连接方案与ZPW-2000A轨道电路所布置的电容之间存在一定的参数关系,故建议所有区间增设的扼流变压器钢轨引