秦建偉 朱星光 陳善樂

（中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司電化通號設(shè)計(jì)研究院，北京 100055）

廣州地鐵3號線接觸網(wǎng)供電分區(qū)改造優(yōu)化設(shè)計(jì)

秦建偉 朱星光 陳善樂

（中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司電化通號設(shè)計(jì)研究院，北京 100055）

根據(jù)廣州地鐵3號線某區(qū)段的現(xiàn)場調(diào)查及掌握的資料，對接觸網(wǎng)供電分區(qū)的改造進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以保證接觸網(wǎng)對機(jī)車車輛的有效供電，實(shí)現(xiàn)軌道交通系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)營，并對其他同類工程項(xiàng)目接觸網(wǎng)供電分區(qū)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、改造及運(yùn)營具有重要的借鑒和指導(dǎo)意義。

接觸網(wǎng)供電分區(qū)；出入段線；改造優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

城市軌道交通系統(tǒng)中接觸網(wǎng)供電分段的作用是將接觸網(wǎng)分隔成若干個從結(jié)構(gòu)和電氣上相互隔離的區(qū)段，各供電分區(qū)由對應(yīng)的牽引變電所分別供電，實(shí)現(xiàn)分段供電，保證供電質(zhì)量。同時(shí)，可在接觸網(wǎng)運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，將接觸網(wǎng)故障分區(qū)有效切除、縮小故障范圍，保證無故障區(qū)段正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)軌道交通系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)營。

不同的接觸網(wǎng)類型，電分段的形式有所不同。架空接觸網(wǎng)電分段的主要實(shí)現(xiàn)方式有絕緣錨段關(guān)節(jié)形式和分段絕緣器方式。絕緣錨段關(guān)節(jié)形式適用于機(jī)車速度較高的區(qū)段，主要應(yīng)用于架空柔性接觸網(wǎng)的正線電氣分段；分段絕緣器方式大多應(yīng)用于渡線和車輛場段內(nèi)有關(guān)線路的電氣分段。接觸軌系統(tǒng)中則一般很少采用分段絕緣器的電分段方式，大多利用接觸軌自然形成的斷口來實(shí)現(xiàn)不同供電分區(qū)的結(jié)構(gòu)和電氣隔離。

圖1 廣州地鐵3號線出入段線與正線接觸網(wǎng)供電分段示意圖

1 出入段線與正線接觸網(wǎng)供電分區(qū)設(shè)置

經(jīng)過對廣州地鐵3號線某區(qū)段的調(diào)查了解和資料收集，目前廣州地鐵3號線車輛段（停車場）的出入段線均通過正線接觸網(wǎng)進(jìn)行供電，以3號線架空接觸網(wǎng)供電分段情況為例，其供電分段如圖1所示。

2 出入段線與正線接觸網(wǎng)供電分區(qū)設(shè)置存在的問題

如圖1所示，出入段線接觸網(wǎng)直接由正線進(jìn)行供電，雖然在實(shí)際運(yùn)行中并未發(fā)生較嚴(yán)重的安全事故，但仍存在著諸多弊端。

1）影響正線行車安全，易擴(kuò)大事故范圍

由于地鐵一般采用雙邊供電，若在運(yùn)營中，一旦出入段線接觸網(wǎng)發(fā)生短路，將導(dǎo)致與出入段線處于同一供電臂內(nèi)的左右兩個相鄰牽引變電所斷路器跳閘，機(jī)車在此區(qū)段內(nèi)無法運(yùn)行，嚴(yán)重影響正線的正常運(yùn)營。

若出入段線某專業(yè)的設(shè)備發(fā)生故障，需要運(yùn)營人員即時(shí)進(jìn)行搶修。為保證搶修人員人身安全，需對此區(qū)段接觸網(wǎng)進(jìn)行斷電，必須先斷掉相鄰兩個牽引變電所的電，在掛接接地線后，搶修人員才能進(jìn)入搶修現(xiàn)場，此舉將造成事故范圍的擴(kuò)大，加大運(yùn)營壓力。

2）事故搶修時(shí)間延長

在正常運(yùn)營期間，若出入段線的絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)，引起牽引變電所跳閘，在不知事故原因的情況下，排查范圍會因此加大，延長了搶修時(shí)間。

3）正線向車輛段進(jìn)行支援的可靠性差

當(dāng)車輛段內(nèi)牽引變電所發(fā)生解列，需要由正線對其進(jìn)行支援時(shí)，須經(jīng)過出入段線與車輛段之間常開的電動隔離開關(guān)。此時(shí)，若車場內(nèi)供電線路再次發(fā)生短路等故障，會直接影響正線的行車安全與運(yùn)營穩(wěn)定。

4）運(yùn)營檢修靈活性差

出入段線在正常運(yùn)營期間，無法進(jìn)行檢修作業(yè)，只能待車輛夜間停運(yùn)后才能進(jìn)行檢修作業(yè)，該設(shè)置方式提高了運(yùn)營檢修工作勞動強(qiáng)度，靈活性較差。

3 出入段線與正線接觸網(wǎng)供電分區(qū)改造優(yōu)化方案

針對上節(jié)提到的出入段線接觸網(wǎng)直接由正線進(jìn)行供電的設(shè)置方式存在的種種弊端，分別以廣州地鐵3號線架空接觸網(wǎng)供電分段為例，提出具體的改造方案。

1）出入段線單獨(dú)分區(qū)，由大石站牽引所單獨(dú)饋線供電。

2）在出入段線與正線接觸網(wǎng)銜接處增設(shè)分段絕緣器，同時(shí)由鄰近的大石牽引所新增引出兩回饋線，接引至出入段線，使出入段線構(gòu)成單獨(dú)的供電分區(qū)，如圖2所示。

圖2 廣州地鐵3號線供電分段改造方案示意圖

該改造方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a.當(dāng)出入段線發(fā)生事故時(shí)，不會中斷正線運(yùn)營。

b.當(dāng)車輛段牽引所解列時(shí)，由正線大石牽引所支援供電，可靠性提高。

c.運(yùn)營期間可對此區(qū)段進(jìn)行檢修作業(yè)，運(yùn)營檢修靈活性提高。

d.施工改造不影響正線正常運(yùn)營。

該方案也存在一些缺點(diǎn)：

a.大石牽引所距出入段線約2 km，距離較遠(yuǎn)，電纜敷設(shè)難度較大。

b.由于新增了兩回饋線，需同時(shí)增加兩面斷路器柜，須核實(shí)既有大石牽引所房間面積是否滿足要求。由以往的工程經(jīng)驗(yàn)判斷，一般情況下房間面積比較緊張，有較大概率存在斷路器柜放置面積不夠的情況，這對改造施工所牽涉的專業(yè)范圍和接口要求較高。

4 結(jié)論

本文提出的改造設(shè)計(jì)優(yōu)化方案僅以廣州地鐵3號線某區(qū)段的供電分段為例進(jìn)行具體方案設(shè)計(jì)，其他同類工程線路接觸網(wǎng)供電分段的改造方案與該例類似，可歸納為如下原則。

1）出入段線需單獨(dú)設(shè)置接觸網(wǎng)供電分區(qū)。

2）出入段線電源優(yōu)先采用鄰近正線牽引所的饋線電源。

3）當(dāng)從正線牽引所單獨(dú)饋電難度較大時(shí)，出入段線可由車輛段牽引所饋線供電。

4）當(dāng)由車輛段牽引所給出入段線饋線供電時(shí)，需考慮回流系統(tǒng)。

5）當(dāng)出入段線長度較短時(shí)，可不考慮出入段線接觸網(wǎng)單獨(dú)分區(qū)。

According to the fi eld survey for Guangzhou metro line 3， the paper puts forward the optimum design solution to reconstruction of the districts powered by overhead catenaries， for ensuring the catenaries providing effi cient power for locomotives and safe， reliable and stable operation of trains， and providing reference for the design， implementation， reconstruction and operation of the line powered by overhead catenaries in other similar projects.

district powered by overhead catenary； entrance/exit line from depot； reconstruction and optimization design solution

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.06.021

2015-03-25）