黨 波

（寶雞鐵路技師學(xué)院，陜西 寶雞 721000）

城市軌道交通因隧道空間的局限以及土建成本壓力等問題，使得其供電系統(tǒng)不能像高速列車一樣直接通過上方的架空式接觸網(wǎng)供電，而是需要一些其它的供電方式獲取電能。

1 城市軌道交通獲取電能的方式

城市軌道交通獲取電能方式主要有兩種：接觸網(wǎng)供電和第三軌供電。

1）接觸網(wǎng)供電和高鐵類似，車輛運(yùn)行過程中通過受電弓與接觸網(wǎng)連接獲取電能，但是為了適應(yīng)地下隧道里空間狹小的情況，接觸網(wǎng)大都是采用架空剛性接觸網(wǎng)直接安裝在隧道頂部。不過也有一部分也在使用架空柔性接觸網(wǎng)供電，主要以地上線路為主。

2）第三軌供電，第三軌是獨(dú)立于行走軌之外，位于線路側(cè)面的第三條軌道。電動(dòng)列車的集電裝置在帶電路軌上接觸并滑行，電動(dòng)列車側(cè)面或底部伸出的集電裝置與第三軌接觸取得電能，把電力傳到列車上。

2 第三軌供電基本知識(shí)

第三軌也叫接觸軌，是在列車行走的兩條路軌以外，再加上帶電的鋼軌，結(jié)構(gòu)主要包括接觸軌導(dǎo)體，絕緣防護(hù)架，絕緣防護(hù)罩等。電動(dòng)列車側(cè)面或底部伸出的集電裝置（集電靴）與第三軌接觸取得電能，把電力傳到列車上，集電靴在帶電路軌上接觸并滑行。列車運(yùn)行過程中通過集電靴接觸第三軌的上下表面或者側(cè)面獲取電能。接觸軌式接觸網(wǎng)用電電壓一般為600-825V[1]。

3 接觸軌的布置方式

3.1 上磨式

上磨式為接觸軌正放，軌面朝上固定安裝在專用絕緣子上，并且由固定在枕木上的弓形肩架予以支持。取流時(shí)，接觸靴自上壓向接觸軌。上磨式的接觸力不由集電靴的重量和磨耗情況決定，而只受彈簧支座特性的控制，上磨式接觸軌固定方便，但不易加防護(hù)罩?？刂剖芰髌椒€(wěn)，并能減少在間隙和道岔等處的電流沖擊。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)和維護(hù)更新費(fèi)用低。但因結(jié)構(gòu)的局限性，帶電接觸軌的安全防護(hù)性能差。

3.2 側(cè)面接觸式

側(cè)磨式為接觸軌側(cè)放，接觸軌軌頭端面朝向走行軌，集電靴從側(cè)面受流。接觸軌為高導(dǎo)電率鋼制成的特殊斷面的鋼軌。接觸軌通過的地方要設(shè)置工作人員使用的人行道，在其余地點(diǎn)必須考慮設(shè)置保護(hù)木板或其他合適材料的保護(hù)板，以防觸電。側(cè)磨式受流器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，但人身和防火方面安全性較差。

3.3 下磨式

下磨式的接觸軌底朝上，緊固在絕緣子上，并且由固定在軌枕上的絕緣體接觸軌偏架引入電動(dòng)列車弓形肩架予以支持。車輛集電靴通過與接觸軌的下底面接觸獲取電能。下磨式的優(yōu)點(diǎn)是可以加防護(hù)罩，對(duì)工作人員較為安全。而且下部接觸方式遮擋雨雪，避免塵屑的條件優(yōu)于上部取流方式，能較好的確保牽引網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠性。但安裝結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)備、維護(hù)和更新費(fèi)用較高[2]。

4 第三軌的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 第三軌優(yōu)點(diǎn)

構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便，可維修性好，穩(wěn)定性好，對(duì)地絕緣性能好、電導(dǎo)率高，對(duì)隧道的限界要求小、裝置帶電軌的成本往往比高架電纜低，因?yàn)楦呒茈娎|需要支架而帶電路軌不用。實(shí)際上，成本問題是很多軌道供電系統(tǒng)沒有轉(zhuǎn)用高架電纜的主因。穩(wěn)定耐磨不用經(jīng)常換，帶電軌比高架電纜更適合安裝于半徑較小的隧道。有些乘客認(rèn)為高架電纜有礙觀瞻，相比之下帶電軌的視覺效果較佳。

4.2 第三軌缺點(diǎn)

由于是在低位供電，對(duì)做檢修人員的威脅較大，所以每次有人進(jìn)入線路都需要停電接地，這是很大的工作量，特別是涉及安全不容有失的情況下，暴露戶外的帶電軌道構(gòu)成危險(xiǎn)。帶電軌道的電壓不能太高，否則電流會(huì)在路軌間形成電弧。由于電壓不高，故在興建鐵路時(shí)每隔一小段便要設(shè)立一個(gè)電站，以確保電力供應(yīng)穩(wěn)定，但這樣也加重了成本，因此只適合用在短距離的地下鐵或都市內(nèi)的軌道運(yùn)輸。

另外，由于集電靴在高速之下難以準(zhǔn)確地抓緊帶電軌，故采用軌道供電系統(tǒng)的鐵路限速不能太高。一般而言，采用軌道供電系統(tǒng)的列車的時(shí)速上限是約90公里(50英里)，斷口太多導(dǎo)致正極電纜太多且都在地上帶來很大風(fēng)險(xiǎn)，在轉(zhuǎn)轍器、平交道等處，帶電軌都必須留下空隙以容許其它路軌穿越其間。一般來說，使用軌道供電的列車都是動(dòng)車組，列車幾乎一定擁有多于一個(gè)集電靴，但在某些情況下，列車仍有可能因?yàn)槿康募娧ザ荚诳障吨?，無法取得電力而不能行動(dòng)，這時(shí)列車需要由其他機(jī)車推動(dòng)、或接駁緊急用電纜到最近的帶電路軌上，以取得動(dòng)力。由于這些事故多于繁忙的交匯處發(fā)生，故通常都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的擠塞及延誤。

5 第三軌發(fā)展的現(xiàn)狀

我國(guó)的第三軌的使用是在20世紀(jì)60年代初，起源于北京，第三軌早期使用的為低碳鋼軌。德國(guó)在1978年就建成了世界上第一段鋼鋁復(fù)合軌，近些年我國(guó)也逐步使用鋼鋁復(fù)合軌，武漢輕軌首次采用，在北京、天津、廣州等地鐵也開始全面應(yīng)用，目前廣州地鐵已經(jīng)使用國(guó)產(chǎn)化成功的鋼鋁復(fù)合軌。鋼鋁復(fù)合軌改善了第三軌受流的技術(shù)性能，質(zhì)量輕，便于施工安裝，并且不銹鋼接觸面光滑，耐腐蝕、耐磨耗，可延長(zhǎng)接觸軌與受流器的壽命。新建設(shè)的城市軌道交通項(xiàng)目采用鋼鋁復(fù)合軌已成為趨勢(shì)。

6 安全注意事項(xiàng)

由于三軌系統(tǒng)沿線路安裝，結(jié)構(gòu)高度比較低，雖然三軌系統(tǒng)本身設(shè)有防護(hù)罩，但三軌系統(tǒng)檢修時(shí)電氣安全防護(hù)必須謹(jǐn)慎對(duì)待。三軌在渡線、線岔以及其它斷軌處的電氣連接相對(duì)比較復(fù)雜，因此必須清楚每一個(gè)供電分區(qū)，在停電檢修時(shí)必須在所有可能來電的方向上進(jìn)行驗(yàn)電接地。檢修完畢，要確認(rèn)所有接地線全部拆除人員全部撤離后方可送電，否則不僅會(huì)危害到人身安全，而且由于三軌系統(tǒng)阻抗比較小，短路電流很大而容易損壞供電設(shè)備[3]。

7 結(jié)束語

通過討論城市軌道交通第三軌供電基本知識(shí)和列舉實(shí)例分析優(yōu)缺點(diǎn)，使得學(xué)生能對(duì)第三軌供電方式能有一個(gè)更全面地了解，特別是在第三軌檢修維護(hù)時(shí)需要注意的關(guān)安全事項(xiàng)等知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生注重養(yǎng)成良好的安全意識(shí)和認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)精神，提高職業(yè)院校學(xué)生的綜合實(shí)力。