0 引言

隨著城市建設的不斷發(fā)展，城市軌道交通已發(fā)展至距城市中心區(qū)較遠的開發(fā)區(qū)、新區(qū)，中心城與衛(wèi)星城之間也陸續(xù)出現(xiàn)軌道交通線路。這些區(qū)域的軌道交通牽引供電系統(tǒng)大多采用柔性接觸網，柔性接觸網通常采用絕緣錨段關節(jié)或分段絕緣器的形式實現(xiàn)電氣隔斷。近年來，由于城市軌道交通電客車在接觸網絕緣錨段關節(jié)位置停車而造成的故障較多，有必要對柔性接觸網絕緣錨段關節(jié)內停車的危害及原因進行剖析，并制訂相應的應對措施，以提升城市軌道交通的運營安全。

1 柔性接觸網絕緣錨段關節(jié)及電客車編組

1.1 絕緣錨段關節(jié)作用及結構

絕緣錨段關節(jié)通過錨段與錨段銜接部分之間的空氣絕緣實現(xiàn)電氣隔斷，通過線索與線索間的垂直高差的變化實現(xiàn)受電弓的平滑過渡。絕緣錨段關節(jié)式電分段應滿足受電弓高速通過的要求，主要應用在城市軌道交通的正線，以三跨式絕緣錨段關節(jié)最為常見（圖1）。

圖1 三跨式絕緣錨段關節(jié)立面示意圖

1.2 電客車編組及取流方式

以普遍采用的6輛編組（4動2拖）為例，一列客車的編組型式為：+Tc-Mp-M1-M2-Mp-Tc+，其中，“+”表示半自動車鉤，“-”表示半永久性牽引桿。Tc車為帶司機室的拖車，M1、M2車為無司機室的動車，Mp車為無司機室?guī)茈姽膭榆?，依次編號?、2、3、4、5、6車（圖2）。電客車采用雙弓滑動取流方式。

2 絕緣錨段關節(jié)內停車危害及原因

危害：受電弓在絕緣錨段關節(jié)內長時間停留，將造成弓網間較長時間放電，可能燒損甚至燒斷接觸線，中斷供電。

原因分析：

（1）電客車受電弓短接2個供電分區(qū)時形成大供電分區(qū)，不同供電分區(qū)內其他列車的取流將造 成回路電流通過弓網接觸點。

圖2 電客車編組示意圖

（2）根據(jù)《地鐵設計規(guī)范》（GB50157-2013）要求，地鐵牽引供電系統(tǒng)采用雙邊供電的方式，絕緣錨段關節(jié)兩側錨段均與牽引變電所正饋線相連。兩錨段接觸線在兩轉換柱間實現(xiàn)由非工作支向工作支的過渡，電客車受電弓經過時與一支緊密接觸，與另一支垂直距離逐漸變大，即存在受電弓與工作支接觸而與非工作支虛接或弓網間距小于絕緣擊穿距離的過程，此時會出現(xiàn)持續(xù)放電、拉弧現(xiàn)象（圖3所示）。

當受電弓停留在過渡段內，與非工作支接觸不實或弓網之間的距離小于空氣絕緣擊穿距離時，受電弓對接觸線某一點持續(xù)放電、發(fā)熱。熱能量不斷累積，接觸線局部溫度升高，導致該處接觸線軟化，承受張力能力下降，在接觸網補償張力的作用下，接觸線被拉斷。斷開的接觸線也可能接地，造成單個供電分區(qū)停電或錨段關節(jié)兩側的供電分區(qū)均停電。而電客車以一定速度運行時，弓網間燃弧會瞬間熄滅，熱能量不會在接觸線上累積，故不會造成斷線。

圖3 轉換柱間工非支過渡時橫斷面示意圖

3 應對措施

3.1 絕緣錨段關節(jié)位置設置電客車禁停區(qū)

為避免受電弓停留在絕緣錨段關節(jié)過渡區(qū)內而引起燒損燒斷接觸網線索，需劃定受電弓禁停區(qū)，如圖4所示。

圖4 禁停區(qū)及禁停區(qū)停車后可單弓運行區(qū)示意圖

結合絕緣錨段關節(jié)電氣特性，將轉換柱間兩非工作支絕緣子之間的縱向區(qū)段定義為受電弓過渡區(qū)，即受電弓禁止停留區(qū)（圖4中c段）。為便于司機操控電客車，需在線路旁埋設標示牌用于司機對受電弓是否進入及駛出受電弓禁停區(qū)進行控制。下文分析司機看到的禁停區(qū)標示牌在線路的縱向位置。

設電客車前弓至Tc車司機室門邊沿的縱向最小距離為a，電客車前弓至后弓的縱向距離為b。司機看到的禁停區(qū)為：前弓即將進入另一供電分區(qū)時司機室門沿至后弓脫離原供電分區(qū)時，兩位置司機室門間的距離（圖4陰影區(qū)段司機看到的禁停區(qū)）?！敖Ｊ肌睒搜b設在前弓即將進入另一供電分區(qū)前時（絕緣子A）司機室門邊沿橫向對應的線路位置，“禁停始”標距絕緣子A縱向距離為a，此時司機從司機室門窗看到電客車越過“禁停始”標后，表示前弓已進入禁停區(qū)。“禁停終”標裝設在后弓脫離原供電分區(qū)（絕緣子B）后，司機室門邊沿橫向對應的線路位置，“禁停終”標距絕緣子B縱向距離為a+b，此時司機從司機室門窗看到電客車越過“禁停終”標后，表示后弓已駛出禁停區(qū)。

綜上所述，用于司機控制受電弓停留在禁停區(qū)的標示牌共2個，分別為“禁停始”“禁停終”標?！敖Ｊ肌睒说奈恢镁嚯x絕緣子A縱向距離為a，“禁停終”標的位置距離絕緣子B縱向距離為a+b。

3.2 禁停區(qū)內停車的應對措施及駛出方案

電客車因特殊情況被迫停在禁停區(qū)時，應立即采取降雙弓措施。停留在禁停區(qū)的電客車需動車駛出禁停區(qū)時，司機應根據(jù)電客車司機室門所處的升降弓標示牌的位置升前弓或后弓，單弓駛出禁停區(qū)后，恢復雙弓運行模式。具體分析如下：

由圖4分析，前、后受電弓單弓駛出時存在重合段，即重合段可升雙弓通過?？缮p弓通過段的長度為a+b-a-(c-a)-a=b-c。當b=c，前后弓距離與受電弓禁停區(qū)長度相同；當b＞c時，雙弓不會同時在受電弓禁停區(qū)內，可升單弓駛出；當b＜c時，雙弓會同時落在受電弓禁停區(qū)內，此時存在不能通過禁停區(qū)情況。因此在接觸網設計時需保證b＞c。

根據(jù)維保手冊說明書，編組型式為+Tc-Mp-M1-M2-Mp-Tc+的電客車2個受電弓之間的距離b=(受電弓一半的長度 +受電弓到二位端的長度)×2+貫通道的長度×3+M1+M2=(3 380/2+500)×2+(260+260)×3+19 000+19 000=43 940（mm），三跨絕緣錨段關節(jié)轉換柱間兩非工作支絕緣子間的縱向距離c≈ 40 000 mm，b＞c，重合區(qū)長度為b-c=43 940-40 000=3 940（mm）。因重合區(qū)距離較短，為便于司機操作，在重合區(qū)的中心位置設置“升前降后”標識牌。

綜上所述，于禁停區(qū)停車后，用于司機控制電客車駛出禁停區(qū)的標示牌為2個，分別為“升后降前”“升前降后”標?！吧蠼登啊睒伺c“禁停始”標在同一里程；“升前降后”標中心位置在重合區(qū)（b-c）的中心位置。在禁停區(qū)停車后，單弓運行駛出方案為：當司機室門沿越過“升后降前”標而未過“升前降后”標時，司機升后弓降前弓駛出禁停區(qū)后，恢復雙弓運行；當司機室門沿越過“升前降后”標而未過“禁停終”標時，司機升前弓降后弓駛出禁停區(qū)后，恢復雙弓運行。

根據(jù)上文所述，單向行車需設置4個標示牌，按電客車行駛方向，依次為“禁停始”“升后降前”（同一里程）?“升前降后”?“禁停終”標。

4 結語

城市軌道交通接觸網絕緣錨段關節(jié)兩側的接觸網供電均來自牽引變電所的同一段母線，且每個供電分區(qū)均采用雙邊供電的方式。受電弓短接兩供電分區(qū)時，不同供電分區(qū)內其他列車的取流造成回路電流通過弓網接觸點，受電弓滑過時會產生拉弧、放電現(xiàn)象，甚至燒傷關節(jié)內線索。在不能進行技術改造的前提下，電客車在通過絕緣錨段關節(jié)時應保持一定的速度，以縮短拉弧、放電時間；同時檢修人員應定期對兩轉換柱間承力索、接觸線進行檢查，對燒損及磨耗嚴重的線索進行局部補強或更換，防止斷線故障，保證接觸網系統(tǒng)的安全運行。

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