張海峰

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

0 引言

目前國(guó)內(nèi)采用DC1500V鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)有兩種方案：a）正線和車輛段、停車場(chǎng)均采用DC1500V 鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)；b）正線采用DC1500V鋼鋁復(fù)合接觸軌，車輛段、停車場(chǎng)采用DC1500V架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)。兩種方案對(duì)變電所的布局沒(méi)有影響，區(qū)別在于車輛段采用接觸軌系統(tǒng)還是架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)。

車輛段采用接觸軌和架空柔性懸掛，技術(shù)都已經(jīng)很成熟，在國(guó)內(nèi)外各大城市軌道交通中得到普遍的實(shí)施。如北京地鐵1、2、5、10、13號(hào)線和在建的各地鐵項(xiàng)目采用DC750 接觸軌系統(tǒng)，廣州M1、M2、M3和天津、武漢等諸多城市均采用車輛段內(nèi)接觸軌系統(tǒng)；重慶、長(zhǎng)春、寧波、鄭州、廣州M4、M5、M6和上海地鐵投入運(yùn)營(yíng)線路M1線、M2線、明珠線一期、辛閔線、共和新路線，以及在建線路明珠線二期、M7 線、M8線、L4線、M9線、M2線西延線、M3線北延線等項(xiàng)目車輛段均采用DC1500V 架空柔性懸掛系統(tǒng)。

對(duì)于在DC1500V條件下車輛段采用接觸軌系統(tǒng)還是架空柔性系統(tǒng)的問(wèn)題，近年來(lái)很多接觸網(wǎng)專業(yè)的專家進(jìn)行了相應(yīng)的比較研究，取得了很多成果。在此筆者從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、國(guó)產(chǎn)化和維管等方面就車輛段內(nèi)采用接觸軌還是架空柔性懸掛方式進(jìn)行比較分析，以起到拋磚引玉的作用。

1 系統(tǒng)基礎(chǔ)條件

系統(tǒng)電壓為DC1500V；接觸軌系統(tǒng)為采用上部或下部授流方式，全線設(shè)置防護(hù)罩，鋼鋁復(fù)合接觸軌的載流量為3 000A，電阻為0.008Ω/m；架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)在車輛段采用柔性簡(jiǎn)單鏈形懸掛，銀銅導(dǎo)線CHAH120，電阻為0.024Ω/m。

2 技術(shù)數(shù)據(jù)比較

2.1 結(jié)構(gòu)形式

DC1500V接觸軌上、下部授流方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。遮擋雨雪、避免塵屑的條件也優(yōu)于架空接觸網(wǎng)形式，受氣候條件的影響也小，能確保牽引網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。而且維護(hù)人員不需清理接觸軌表面，維修工作量小，便于運(yùn)營(yíng)維護(hù)（見(jiàn)圖1）。

柔性架空接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使車輛段采用簡(jiǎn)單鏈形懸掛，它的結(jié)構(gòu)形式依然比接觸軌授流方式復(fù)雜（見(jiàn)圖2）。

2.2 供電可靠性

DC1500V接觸軌下部授流方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接觸軌被防護(hù)罩三面防護(hù)，能遮擋雨雪、避免塵屑，受氣候條件的影響也小，能確保牽引網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

柔性架空接觸網(wǎng)受氣候影響較大，特別是大雪和大風(fēng)。但是在接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮氣候?qū)佑|網(wǎng)的影響，因此架空接觸網(wǎng)也可以確保牽引網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。只是由于架空接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生故障的幾率會(huì)高于采用接觸軌的系統(tǒng)。

2.3 牽引網(wǎng)電壓和走行軌電位

接觸軌的電阻為0.008Ω/m，而柔性簡(jiǎn)單鏈形懸掛架空接觸網(wǎng)的電阻為0.024Ω/m，采用接觸軌的壓降比采用架空接觸網(wǎng)的系統(tǒng)壓降少。但由于兩種系統(tǒng)的饋線電流相同，因此走行軌電位也相同。

2.4 牽引網(wǎng)能耗

由于采用接觸軌的系統(tǒng)阻抗小，因此在饋線電流相同的情況下，牽引網(wǎng)的能耗小于采用架空接觸網(wǎng)。

2.5 電磁影響

圖1 接觸軌授流

圖2 架空接觸網(wǎng)

采用DC1500V供電，無(wú)論是接觸軌還是架空接觸網(wǎng)，牽引網(wǎng)對(duì)城市軌道交通之外的金屬導(dǎo)體和電器設(shè)備的電磁影響都很小，可以忽略不計(jì)。

2.6 使用壽命

接觸軌形式的牽引網(wǎng)使用設(shè)備堅(jiān)固、壽命較長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料顯示，接觸軌設(shè)備（不包括車輛的受電裝置）一般可使用100年。如果采用鋼鋁復(fù)合軌，其壽命由不銹鋼帶的壽命來(lái)決定。不銹鋼帶鉻含量一般為12%～17%，具有極佳的耐磨性。在舊金山耐磨實(shí)驗(yàn)中，受流器通過(guò)60萬(wàn)次，損耗0.025mm；在溫 哥華90萬(wàn)次耐磨實(shí)驗(yàn)中，損耗0.039mm；在柏林87萬(wàn)次耐磨實(shí)驗(yàn)中，損耗0.03mm；在布拉格65萬(wàn)次耐磨實(shí)驗(yàn)中，損耗0.04mm。如果假定工程行車組織方案為6輛編組，4動(dòng)2拖；行車密度2min；全日開(kāi)行列車數(shù)265對(duì)，按拖車帶授流器的情況計(jì)算，每年的磨耗約為96.7萬(wàn)次。由上述各地耐磨實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)推算，在受流器每年通過(guò)100萬(wàn)次的情況下，50年損耗約為2.3mm，按鋼帶磨耗4mm計(jì)算，鋼鋁復(fù)合軌壽命約為88年。

柔性架空接觸網(wǎng)在800弓架次/天通過(guò)時(shí)的壽命一般為15～20年。

3 安全防護(hù)方面

3.1 接觸軌系統(tǒng)

DC1500V接觸軌都是沿電動(dòng)列車行駛線路的地面安裝敷設(shè)，采用上、下部授流接觸方式，接觸軌被防護(hù)罩防護(hù)。防護(hù)罩設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、顏色醒目，對(duì)帶電接觸軌的防護(hù)性能好，帶電接觸軌不容易被無(wú)意識(shí)地碰觸到，能確保人身安全。因此，如果不是有意觸摸，接觸軌受電方式是不會(huì)產(chǎn)生觸電傷人事故的。

但由于在車輛段內(nèi)設(shè)有各種維護(hù)檢修工區(qū)，運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員較多，使得采用DC1500V接觸軌帶來(lái)的不安全因素依然存在，已成為1 500V接觸軌的最大弱點(diǎn)。

3.2 架空柔性接觸網(wǎng)系統(tǒng)

柔性懸掛為架空懸掛方式，車輛段內(nèi)各專業(yè)維護(hù)檢修人員進(jìn)行檢修作業(yè)區(qū)無(wú)需斷電就可完成檢修、維護(hù)工作。提高了維護(hù)管理效率，減少了人員觸電事故。

在安全防護(hù)方面車輛段采用DC1500V接觸軌時(shí)，必須將帶電區(qū)進(jìn)行隔離，只有停電后才允許進(jìn)行檢修。而架空柔性懸掛則無(wú)需斷電便可進(jìn)行維護(hù)、檢修作業(yè)。

4 運(yùn)營(yíng)維護(hù)

接觸軌系統(tǒng)本身的維修維護(hù)的工作量較小，主要是調(diào)整接觸軌靜態(tài)幾何尺寸、擦拭絕緣子、整修托架、緊固螺栓等只須人工作業(yè)的維修內(nèi)容。檢測(cè)的方法為目測(cè)和工具，工具為普通的量尺，無(wú)需配置專用車輛。維修時(shí)間的安排上也無(wú)須中斷正常的運(yùn)營(yíng)，只是利用停運(yùn)后的3～4h的時(shí)間就可以了。架空接觸網(wǎng)的維修維護(hù)工作量比接觸軌要大。

5 設(shè)備費(fèi)用

按中等規(guī)模車輛段采用DC750或DC1500V接觸軌為8km，單線公里170萬(wàn)元；采用DC1500V架空接觸網(wǎng)為8.8km，單線公里130 萬(wàn)元計(jì)，則采用DC1500V接觸軌的費(fèi)用比采用架空接觸網(wǎng)費(fèi)用高216萬(wàn)元。

6 國(guó)產(chǎn)化

DC1500V系統(tǒng)下無(wú)論是接觸軌還是架空柔性懸掛，目前設(shè)備器材都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。接觸軌中的鋼鋁復(fù)合軌的國(guó)產(chǎn)化已跨入了新的階段。廣州地鐵四號(hào)線DC1500V鋼鋁復(fù)合接觸軌由中鐵電氣化工程局寶雞器材廠生產(chǎn)供貨，北京地鐵十號(hào)線一期由南京賽彤（與西門子（中國(guó)）公司合作）供貨。對(duì)于玻璃鋼防護(hù)罩、防護(hù)罩支架等零部件國(guó)內(nèi)均有生產(chǎn)加工能力。架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)線材、零部件亦實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。

7 結(jié)語(yǔ)

從以上討論可以看出，車輛段采用DC1500V接觸軌還是架空接觸網(wǎng)在技術(shù)上不是問(wèn)題。從經(jīng)濟(jì)角度看接觸軌投資略高于接觸網(wǎng)，但從長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)角度看，采用接觸軌系統(tǒng)，更經(jīng)濟(jì)；從安全性上看，采用接觸軌系統(tǒng)略低于架空接觸網(wǎng)，但采用接觸軌系統(tǒng)的車輛段必須對(duì)供電區(qū)域進(jìn)行劃分，嚴(yán)格按規(guī)程操作，安全性還是有保證的。