成阳
（深圳地铁集团有限公司运营总部 广东省深圳市 518173）
摘要：接触轨的一般设置原则是尽可能地连续铺设，减少断轨，但出于安全和功能上的需求，接触轨需要在以下几种条件下设置断轨：在电分段处，道岔处，隧道紧急疏散联络通道处，人防门处，人行通道处和停车库内人行便道处。由于接触轨断口的存在，会对车辆的连续可靠受流产生影响，尤其在电分段断口、道岔断口和连续断口处。
关键词：城市轨道；交通接触轨；供电分段方式
引言
在接触轨的技术发展和应用中，由于供电能力、保护需要和运营维护的需要，一般需将全线的接触轨进行电气和机械上的分段。由于接触轨自身的特点，机械上的分段采用自然断口方式来实现，电气上则利用其自然形成的断口空间，充分利用空气的天然绝缘性能对其进行电气上的隔离，这与架空接触网采用绝缘锚段关节和分段绝缘器是一致的；但由于两类电气分段在结构组成形式上的差异，接触轨电分段只能顺接触轨架设方向自然断开，集电靴在通过电分段时必须离开与重新接触，形成对受流器而言的瞬间解除受流，不具备架空接触网电分段具有持续不离受电弓的功能。
1.正线接触轨电分段
1.1 小断口分段方式
以国标规定的B型车辆为例，一节车长为19.52 m，动车上前后2台集电靴的距离为12.6 m，车辆采用拖—动—动—拖—动—拖的编组方式，两动车间相邻的集电靴距离为6.92 m。小断口的设置长度小于12.6 m。当车辆通过该电分段时，机车能连续取流，集电靴通过车辆上的直流母线将两侧的供电臂相连，当出现短路故障时，则短路电流将通过集电靴和母线，对牵引所直流保护灵敏度及车辆上的集电靴产生不利影响，同时会扩大事故范围。
1.2 大断口分段方式
大断口分段方式为断口长度大于整车集电靴之间的距离，但小于相邻两动车相同位置上的集电靴之间的距离，如北京地铁现在采用的传统方式为14 m断口。相邻两动车之间的直流母线在电气上不连接，当车辆通过该电分段时，机车取流是不连续的，会造成机车的临时失电，特别是对车辆上的辅助供电机组SIV产生不利影响，这样一方面会使车辆上的照明和空调等动力照明系统临时断电，另一方面大大减少了SIV机组的使用寿命，同时也不利于再生能量向接触轨上的回馈。为解决失电问题，目前北京地铁新购置的车辆以及天津地铁2、3号线全部采用了整列编组直流母线贯通的方式。与小断口方式不同的是，虽然车辆的整列编组直流母线贯通了，但贯通方式是通过BHB断路器方式连接的，当车辆运行速度超过5 km/h时，断路器处于合闸状态，能够满足车辆的连续取流要求；当车辆运行速度低于5 km/h时，断路器断开，能够起到解决车辆误闯连电的问题，但如何较好地控制车速对车辆驾驶员、调度等也提出了较高的要求。此外，为避开BHB开关低速断开的副作用，采用14 m断口时，应将其布置在车速高于5 km/h的运行区，避免发生车辆在正常进入车站站区时出现瞬时失电的情况。
图1 短接触轨分段示意图
图2 短接触轨的电气示意图
1.3 短接触轨的分段方式
为更好地解决失电和连电的问题，国内外一些地铁在接触轨的应用中采取了在断口处加设短接触轨的方案（俗称短三轨），如图1和图2所示，接触轨的大断口长度大于整车集电靴相隔最远的距离，而小断口则小于车辆相邻集电靴间最小的距离。
该方案是在加长断口的基础上，增加1根短接触轨，短接触轨和车站侧的供电臂通过电动隔离开关或接触器相连，其中大断口D值大于整车前后集电靴最远的距离，小断口d 1 值小于相邻集电靴最小距离l 2。在正常情况下，机车过分段是连续取流的，没有失电现象；当车辆前进方向的前方供电臂接地时，断路器和隔离开关同时断开，将断口距离加长，中间的短接触轨形成中性区，机车不会将接地侧与带电侧相连，避免误闯的事故发生；即便车辆停在电分段大断口中，合上隔离开关后机车便能正常运行。但如果车辆通过该断口时突然发生短路故障，该断口的设置方式也无法解决将两侧供电臂相连的问题。
2.接触轨电分段的主要形式
由于接触轨的电气分段、机械分段均通过接触轨断口实现，就存在影响车辆连续可靠受流的问题，需要对所采用的分段方式进行择优选用，目前接触轨电分段主要有小断口、大断口和短接触轨等 3种形式。小断口方式的断轨处断口长度小于列车的 1个动车 2个集电靴间的距离，列车通过分段时能够连续取流、不出现失电问题；当出现短路故障时则会出现短路电流通过集电靴和母线，对牵引所的直流保护灵敏度和集电靴产生不利影响。
大断口方式的断轨处断口长度大于列车的 1个动车 2个集电靴间的距离，但小于相邻两动车相同位置上的集电靴间的距离。由于相邻两动车间高压电气不相连，车辆通过分段时车辆取流不连续，造成临时失电，旅客乘坐会产生不舒适感，同时产生车辆的照明和空调临时失电。目前部分新型车辆整列编组直流母线高压电气贯通，基本解决了上述问题。由于机车在通过电分段处的失电和故障时连接的矛盾，可采用在断口处加设短段接触轨方案（俗称短三轨）。接触轨大断口长度大于整列车集电靴间相隔最大距离，而小断口则小于车辆相邻集电靴间的最小距离。该方案是在加大断口的基础上通过增加 1根短接触轨实现的，短接触轨通过隔离开关或接触器与车站的供电臂连接，正常情况下列车通过电分段处的取流连续、无失电问题。短接触轨方案的技术优势明显，增加投资不大，建议优先选择。
当正线采用接触轨形式，而车辆段或与之贯通的其他线路采用架空接触网方式时，就出现了二者切换的问题。切换方式主要有停车切换和不停车切换两种，具体采用哪种方式应以车辆供货商的技术要求为主。接触网工程一般是建立一段接触轨和架空接触网并存的过渡段，通过控制受电弓和集电靴的升降实现受流方式的转换。不停车切换可实现机车不失电，但控制程序复杂，停车切换操作简单、但机车短时失电。两种类型接触悬挂电气互相切换必须遵循等电位的技术要求。
3.结束语
正线从接触轨电分段上看，3种方式均能在该工程中采用，实现接触轨的检修和直流系统继电保护配合。相比较而言，短三轨方案具有稍强的技术优势，虽无法解决概率非常低的车辆通过断口时的突发短路故障，但还是能够解决一侧接地检修时的闯电问题。因此建议在具体实施过程中采用短接触轨的电分段方式，同时短三轨的布置需要结合车辆编组和集电靴分布以及车辆直流电气的布置情况和BHB开关的设置原则等因素来具体确定。
参考文献：
[1]胡懿洲.建立城轨交通接触网评价体系的探讨 [ J] .中国铁路，2007（11）.
[2]陈玲.浅谈哈尔滨地铁正线接触网悬挂方案 [ J] .铁道工程学报，2006（10）.
论文作者:成阳
论文发表刊物:《河南电力》2018年5期
论文发表时间:2018/9/7
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