胡 博

（廈門軌道交通集團有限公司，福建廈門 361001）

1 引言

接觸網(wǎng)是城市軌道交通供電系統(tǒng)的重要組成部分，負責向城市軌道交通電動車組提供持續(xù)電能，是供電系統(tǒng)中無備用的重要設備。在功能設計上，接觸網(wǎng)系統(tǒng)應滿足工程運營初期、近期與遠期的行車規(guī)劃，安全可靠地向列車提供電能，滿足列車最高運行速度的運營需求。

隨著我國城市建設的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，北京、上海、廣州、南京等地區(qū)的城市軌道交通系統(tǒng)經(jīng)過多年的建設與運營已初具規(guī)模。通過對上述地區(qū)城市軌道交通接觸網(wǎng)系統(tǒng)實際運行情況的調(diào)研，結(jié)合以往城市軌道交通工程建設中的設計經(jīng)驗，針對廈門市軌道交通1號線工程1 500 V接觸網(wǎng)正線供電分段在設置中存在的問題進行分析和探討。根據(jù)行車專業(yè)提供的行車故障狀態(tài)交路運行圖，以增加故障狀態(tài)下供電能力靈活性為目標，確定該工程接觸網(wǎng)供電分段設置方案。

2 接觸網(wǎng)供電分段

根據(jù)國家標準，在城市軌道交通工程中，接觸網(wǎng)是向城市軌道交通列車提供持續(xù)電能且無備用的供電設備，架空接觸網(wǎng)按接觸懸掛的不同，分為柔性架空接觸網(wǎng)和剛性架空接觸網(wǎng)。

供電分段是通過在接觸網(wǎng)上架設特殊的設備或以不同的結(jié)構(gòu)方式將整個供電系統(tǒng)分隔成若干個相互隔離的區(qū)域。

接觸網(wǎng)被供電分段分隔成若干個相互隔離的供電分區(qū)后，不同供電分區(qū)可以實現(xiàn)由對應的牽引變電所單獨供電，供電質(zhì)量得到了保證。與此同時，若接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，也可將故障范圍盡可能控制在相對安全的范圍內(nèi)，保障運營可靠性。

受接觸網(wǎng)安裝處空間條件、安裝形式等要求限制，不同地區(qū)接觸網(wǎng)供電分段安裝形式有所差異，經(jīng)調(diào)研，以下2種安裝方式較為常規(guī)。

2.1 柔性架空接觸網(wǎng)供電分段

柔性架空接觸網(wǎng)供電分段通常采用的安裝形式為分段絕緣器和錨段關(guān)節(jié)。

車輛受電弓與接觸網(wǎng)直接接觸取流，二者關(guān)系密切，相互影響。列車受電弓從柔性架空接觸網(wǎng)分段絕緣器下方滑過時，受到自身結(jié)構(gòu)限制，接觸網(wǎng)導線與分段絕緣器安裝連接處存在受力“硬點”，接觸網(wǎng)和受電弓容易發(fā)生離線狀態(tài)，從而產(chǎn)生較為明顯的拉弧現(xiàn)象，對列車受流質(zhì)量影響較大。因此僅在列車速度較低的場段線路及配線線路使用，如圖1所示。

圖1 柔性架空接觸網(wǎng)分段絕緣器實施效果

錨段關(guān)節(jié)形式適用于安裝空間較為寬敞的地面和高架區(qū)域的正線線路。這種情況下，2個相鄰供電分區(qū)的接觸線在供電分段處平行等高架設，列車受電弓經(jīng)過供電分段時，拉弧現(xiàn)象基本上得以消除，從而提升了列車的受流質(zhì)量，如圖2所示。

圖2 柔性架空接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)安裝

2.2 剛性架空接觸網(wǎng)供電分段

剛性架空接觸網(wǎng)供電分段通常采用的安裝形式是分段絕緣器和錨段關(guān)節(jié)。

剛性接觸網(wǎng)分段絕緣器一般安裝于空間狹小、列車速度較低的地下區(qū)段存車線、折返線、渡線等配線線路，具有節(jié)省空間的優(yōu)點。受到自身結(jié)構(gòu)限制，接觸網(wǎng)導線與分段絕緣器安裝連接處存在受力“硬點”，接觸網(wǎng)和受電弓容易發(fā)生離線狀態(tài)，從而產(chǎn)生較為明顯的拉弧現(xiàn)象，對列車受流質(zhì)量影響較大，如圖3所示。

圖3 剛性架空接觸網(wǎng)分段絕緣器實施效果

地下區(qū)段正線剛性接觸網(wǎng)通常采用絕緣錨段關(guān)節(jié)安裝形式實現(xiàn)供電系統(tǒng)供電分段。錨段關(guān)節(jié)處2條匯流排平行重疊、水平間距300 mm安裝，重疊長度通常為6.6 m，包含4個接觸網(wǎng)懸掛點。2個相鄰供電分區(qū)的接觸線平行等高架設，類似于柔性接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)形式，列車受電弓經(jīng)過供電分段時，拉弧現(xiàn)象基本上得以消除，從而提升了列車的受流質(zhì)量，如圖4所示。

圖4 剛性架空接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)實施效果

3 錨段關(guān)節(jié)形式供電分段設置位置分析

GB 50157-2013《地鐵設計規(guī)范》第15.3.4條對供電分段的設置位置進行了規(guī)定，接觸網(wǎng)的供電分段應設在下列位置：①對于車站牽引變電所，設在列車進站端；② 對于區(qū)間牽引變電所，設在變電所直流電纜出口處；③配線與正線的銜接處；④車輛基地各電化庫入口處。

按規(guī)定，地鐵列車需靠右側(cè)行駛，由于線路節(jié)能坡的設計要求，列車惰行區(qū)段一般為車站列車進站端。通過對北京、上海、南京等地區(qū)地鐵運營情況的調(diào)研，錨段關(guān)節(jié)形式供電分段若設置在列車出站端，受電弓通過關(guān)節(jié)時，接觸線磨耗相對較大。主要原因是出站列車受電弓從下方滑過接觸網(wǎng)供電分段時，較大的列車啟動電流導致了接觸線的損傷。

因此，按照地鐵運行習慣及GB 50157-2013《地鐵設計規(guī)范》的要求，為改善弓網(wǎng)磨耗關(guān)系，針對有牽引變電所的車站，將供電分段設置在列車進站側(cè)。

4 故障狀態(tài)下接觸網(wǎng)供電分段方案

接觸網(wǎng)系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的保障功能對接觸網(wǎng)供電分段設計方案提出了更高的要求。

通過對北京、上海、南京等地區(qū)地鐵運營后故障進行梳理及分析可知，由于供電分段正線僅設置在牽引變電所車站的兩端，接觸網(wǎng)發(fā)生故障時會造成若干車站及區(qū)間車輛無法運營，例如廈門地鐵文灶站發(fā)生故障，將軍祠站—湖濱東路站3個車站都會受到影響。

為解決此類問題，增加運營組織的靈活性，加強非正常運營狀態(tài)下的供電能力，結(jié)合本工程停車線和折返線多位于牽引變電所所在車站的特點，應在一些可能對降級運行方式產(chǎn)生較大影響的輔助配線區(qū)段，選擇適當位置設置供電分段和隔離開關(guān)。這樣，當停車線或折返線鄰接的2個供電分區(qū)中有部分區(qū)段出現(xiàn)事故時，能夠隔離事故區(qū)域，繼續(xù)發(fā)揮輔助配線的臨時折返或轉(zhuǎn)線運行功能，延長服務區(qū)間，提高降級運行模式下的運輸效率；保證列車可通過車站進行折返，組織臨時小交路運營，將事故范圍控制在盡可能小的范圍內(nèi)，最大限度的保證服務水平，實現(xiàn)安全、可靠運營。

圖5為行車專業(yè)提供的故障狀態(tài)行車交路運行圖，根據(jù)圖5，本線可靈活設計以下5種供電分段方案。

圖5 行車故障狀態(tài)交路運行圖

（1）方案1。在文灶站—湖濱東路站區(qū)間左線新增1處接觸網(wǎng)電動聯(lián)絡隔離開關(guān)、接觸網(wǎng)絕緣錨段關(guān)節(jié)。當文灶站發(fā)生故障時，湖濱東路站—巖內(nèi)站可以形成獨立的小交路運營，如圖6所示。

圖6 文灶站設置左線聯(lián)絡隔離開關(guān)供電示意圖

（2）方案2。在呂厝站—烏石浦站區(qū)間左、右線各新增1處接觸網(wǎng)電動聯(lián)絡隔離開關(guān)、接觸網(wǎng)絕緣錨段關(guān)節(jié)。當烏石浦站發(fā)生故障時，鎮(zhèn)海路站—呂厝站和殿前站—巖內(nèi)站可以形成各自的小交路運營，如圖7所示。

圖7 烏石浦站設置左、右線聯(lián)絡隔離開關(guān)供電示意圖

（3）方案3。在殿前站—高崎站區(qū)間左、右線各新增1處接觸網(wǎng)電動聯(lián)絡隔離開關(guān)、接觸網(wǎng)絕緣錨段關(guān)節(jié)。當?shù)钋罢景l(fā)生故障時，鎮(zhèn)海路站—火炬園站和集美學村站—巖內(nèi)站可以形成各自的小交路運營，如圖8所示。

圖8 殿前站設置左、右線聯(lián)絡隔離開關(guān)供電示意圖

（4）方案4。在官任站—誠毅廣場站區(qū)間左、右線各新增1處接觸網(wǎng)電動聯(lián)絡隔離開關(guān)、接觸網(wǎng)絕緣錨段關(guān)節(jié)。當誠毅廣場站發(fā)生故障，鎮(zhèn)海路站—官任站和天水路站—巖內(nèi)站可以形成各自的小交路運營，如圖9所示。

圖9 誠毅廣場站設置左、右線聯(lián)絡隔離開關(guān)供電示意圖

（5）方案5。在集美大道站—天水路站區(qū)間左線新增1處接觸網(wǎng)電動聯(lián)絡隔離開關(guān)、接觸網(wǎng)絕緣錨段關(guān)節(jié)。當天水路站發(fā)生故障時，鎮(zhèn)海路站—集美大道路站可以形成獨立運營的小交路，如圖10所示。

圖10 天水路站設置左線聯(lián)絡隔離開關(guān)供電示意圖

經(jīng)過和線路、行車、總體、設計監(jiān)理的多次討論，一致認為在線路故障運行交路的基礎(chǔ)上，充分利用配線功能，形成部分交路，使得故障狀態(tài)下接觸網(wǎng)具有更多的供電分段方案，增加供電的靈活性。

5 結(jié)束語

本文以廈門市軌道交通1號線工程為例，結(jié)合工程實際，提出了故障狀態(tài)下接觸網(wǎng)供電分段的設置方案，其他類似工程線路可以此作參考和借鑒。

結(jié)合故障狀態(tài)下的行車交路運行圖，設置相應的供電分段。當部分車站或接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，仍能夠保證城市軌道交通車輛以小交路形式運行，減少故障對城市軌道交通運營質(zhì)量的影響，提高了城市軌道交通降級運行模式下的運營保障功能，在一定程度上提升了旅客的出行體驗。