电分相对区间信号机布置的影响

电分相对区间信号机布置的影响

摘要：本文分析了各种列车编组以不同速度通过电分相的情况，通过计算所需要的走行时间和距离，提出了起动距离的计算公式。当通过信号机需要布置在电分相附近时，电分相对行车安全和通过能力会产生重要的影响.结合不同的线路条件，文章详细描述了这些影响，并且通过合理的区间信号机布置来解决这一问题。

关键字：电分相信号机安全通过能力

铁路电气化和信号自动闭塞都是为了提高输送能力，由于铁路客、货运量的迅速增长，在实际铁路建设中，两者经常同时采用，从而进一步提高铁路运输能力。但电气化铁路存在电分相，对区间信号机布置产生非常重要的影响，也影响提高通过能力和保障行车安全。因此，需要对这一问题展开全面的分析，以解决他们之间的矛盾。

1．电分相的产生

电分相的产生，是因为电网提供给铁路的是三相电源，而电气化铁路使用的是单相电，为了电网的三相尽可能平衡，一般都是相邻的区段依次使用三相电中的一相，中间分割的地方就是分相区，设置电分相，例如图1中分相绝缘器段即为电分相。电分相一般设置在牵引变电所出口及供电臂末端。常规电分相形式有器件式和关节式(又称为空气间隙式) ,后者又有两断口与三断口两种方式。

图1 器件式电分相各显示标示意图

我国最早的宝成电气化铁路曾使用八跨电分相,这种八跨电分相无电区较长,在山区的电气化铁路坡度大,当时的列车速度低,机车闯八跨电分相后列车速度损失严重,易出现“途停”。后来开发出了无电区较短的由3组绝缘部件构成的器件式电分相,并在国内接触网普遍采用。铁路开始提速后,由于器件式电分相不能适应列车的高速运行要求,而关节式电分相有利于改善弓网受流质量,在国内得到了广泛应用。

2. 电分相对信号机布置的影响

列车在通过电分相时，机车需要采取断电的措施，利用动能闯过电分相，因此，机车断电通过的区域应从“断”标开始（最高速度大于120km/h的旅客列车、行邮列车及速度为120km/h的货物列车从特殊断电标“T断”开始），至“合”标结束，包括电分相及其过渡段，“断”“合”标设置在电分相中性区段外侧30米处。《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》对电分相中性区段的定义，指远离中性段中心的两绝缘转换柱绝缘子内侧间的距离。因此，接触网的实际电分相中性区段构成的无电区，与机车断电通过的区域不完全一致，而我们主要讨论机车，以下所说的“无电区”是指机车断电通过的区域。该区域的长度与电分相长度有关，但决定于“断”“合”标位置。

在实际应用中，列车通过电分相的无电区长度不一，一般与线路设计的最高速度有关。最高速度不大于120km/h的通常采用器件式电分相，无电区约为90米。120km/h以上的常采用关节式电分相。关节式电分相中性区段长度《技规》规定小于200米，或无电区大于220米。目前，我国大部分铁路通常采用中性区段小于200米为标准，而无电区大于220米只在秦沈、京津城际采用。由于地形条件不一，接触网每一跨距不完全一致（直线区段一般40米至50米），因此，计算无电区的长度需与实际线路条件结合，详见表1。

表1 无电区长度

无电区对电气化牵引区段主要有两方面的影响，一是机车应避免停在分相内，二是降低了既有通过能力。通过合理的布置信号机，可以减小这两方面的影响，有利于保证行车安全和通过能力。

一方面，列车可能因为通过信号机布置不合理，停在无电区内无法起动。例如，当通过信号机布置在无电区前方时，可能会出现列车停车后起动，在到达无电区前速度较低，动能不够无法闯过无电区，停在无电区内，导致需要救援；当通过信号机设置在无电区后方，并显示红灯时，列车在信号机前方停车，停在无电区内。

另一方面，列车通过无电区时，机车无法提供牵引力，只有利用动能和惯性惰行的方式，列车会因为坡度，曲线阻力，空气阻力等，造成一定的速度损失，并且，随着无电区的长度的增加，速度损失也增加，从而降低通过能力。因而需要调整区间布点，以满足追踪间隔的要求。

3. 电分相区附近区间信号机的设置

电气化铁路列车通过分相区时，机车断电利用动能惰行通过。区间信号机的设置应满足①列车停于该信号点后再启，并以惰行的方式顺利通过分相的需要；②CTCS等级转换点不宜设在过分相区附近，如过分相区在等级转换点的制动距离范围内，则应改变等级转换点位置。

考虑到不同线路条件和列车编组，对列车制动距离和起动坡度的影响，需要分别研究几个不同速度等级下，列车通过电分相区所需要的技术条件。

区间信号机设置的位置，距离电分相越远，起动距离越长，速度越高，更有利于列车依靠动能闯分相。相反，也需要计算出起动距离的极限值，避免布置信号机时，距离分相太近，因为司机为了保证不停在分相的无电区内，会提前减速，造成通过能力的降低，并且容易误停在分相的无电区内。

电分相与信号机的关系，一是信号机在分相前方，二是信号机在分相后面。下面分别从这两个方面来研究。

3.1 信号机设置在分相前方

当信号机在分相前方时，应尽量保证列车在信号机前停车后再起动，能到达需要的闯分相需要的速度。由于，货物列车的起动能力较客车差，在同样线路条件下，达到相同速度，货物列车的起动距离比较长，因此，一般货物列车能够闯过无电区，客车一般也能闯过。若分相处于连续下坡地段，一般列车可以利用惯性闯过，若处于上坡地段，列车起动难度增加，受到的阻力大，达到闯坡速度需要的时间和距离长。

通过对几种列车编组在不同坡度下，闯坡需要的速度和距离分析，可以知道分相区对信号机布置的影响大小。首先需要确定列车闯分相时的初始速度，由于闯分相的过程是一个速度损失的过程，因此，必须保证出口速度大于机车的最低计算速度。并且，出口速度越高，通过分相的时间越短，对通过能力的影响也就越小。

由于接触网设置电分相时方案比较多，这里只列举其中2种典型的，即无电区（机车断电通过区）为90米和165米的情况，并且一般分相设置在线路条件较好，坡度较为平缓的地段因此，最困难考虑10‰的上坡。出口速度V2与初始速度V1的差越小，分相对通过能力的影响也就越小。出口速度计算公式如下：