專用軌回流模式場段檢修庫牽引網(wǎng)方案

李計(jì)煒

（北京地鐵運(yùn)營有限公司，北京 100044）

0 引 言

地鐵運(yùn)營維護(hù)中，會(huì)在檢修庫內(nèi)周期性地對(duì)車輛進(jìn)行不同部位的作業(yè)檢修。地鐵車輛經(jīng)過檢修后需要對(duì)列車進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，一般在靜調(diào)庫或月檢庫內(nèi)利用靜調(diào)電源完成。采用專用軌回流供電方式，車輛在庫內(nèi)靜調(diào)時(shí)，通過靜調(diào)電源取流，無法像傳統(tǒng)車輛一樣通過走行軌回流。目前，采用的方案是在檢修庫架設(shè)回流軌進(jìn)行回流，由于庫內(nèi)軌旁回流軌的存在，大大降低了車輛檢修的便利性。本文重點(diǎn)針對(duì)以上問題進(jìn)行了研究，并提出了一種新的專用軌回流模式下場段檢修庫牽引網(wǎng)方案。

1 走行軌回流模式檢修庫牽引網(wǎng)方案

目前，國內(nèi)城市軌道交通工程供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)普遍采用接觸網(wǎng)（軌）供電（正極）。走行軌回流的供電方式（負(fù)極）如圖1 所示。傳統(tǒng)的走行軌回流方式中，軌道安裝工藝、運(yùn)行環(huán)境等因素對(duì)鋼軌的對(duì)地絕緣性能影響較大，實(shí)際運(yùn)營過程中不可避免地向道床及車站、隧道結(jié)構(gòu)、高架橋等泄露電流，對(duì)沿線的結(jié)構(gòu)鋼筋和金屬管線造成腐蝕，同時(shí)國內(nèi)部分地鐵運(yùn)營公司存在因地鐵雜散電流腐蝕周邊天然氣管道、油氣管道以及機(jī)場金屬管道等問題而產(chǎn)生糾紛的現(xiàn)象[1]。為徹底消除直流牽引供電系統(tǒng)雜散電流對(duì)沿線重大敏感設(shè)施造成的安全隱患，某市城際軌道交通采用增設(shè)專用軌回流來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的走行軌回流，如圖2 所示。

圖1 走行軌回流模式

圖2 專用軌回流模式

1.1 走行軌回流模式檢修庫牽引網(wǎng)設(shè)置

國內(nèi)城市軌道交通普遍采用直流1 500 V 架空接觸網(wǎng)或接觸軌供電，走行軌回流的供電制式。采用架空接觸網(wǎng)和接觸軌供電時(shí)，檢修庫內(nèi)牽引網(wǎng)設(shè)置方案也存在差異。

采用架空接觸網(wǎng)供電時(shí)，一般根據(jù)車輛工藝專業(yè)要求，檢修庫（不包含有架修作業(yè)的股道）需電化，庫內(nèi)設(shè)架空接觸網(wǎng)，且每列位接觸網(wǎng)可獨(dú)立斷電。采用接觸軌供電時(shí)，一般根據(jù)車輛工藝專業(yè)要求，為方便車輛檢修，檢修庫不電化，庫內(nèi)均不設(shè)置接觸軌，在股道上方設(shè)置滑觸線，可以用來牽引車輛或車輛靜調(diào)。2種供電制式均采用走行軌回流，即鋼軌作為負(fù)極。庫內(nèi)不同股道鋼軌通過均流電纜連接并設(shè)鋼軌電位限制裝置。

1.2 走行軌回流模式靜調(diào)電源取流和回流

目前，國內(nèi)已建成開通及在建采用走行軌回流模式的城市軌道交通項(xiàng)目中，車輛均通過在場段靜調(diào)庫或檢修庫內(nèi)軌旁設(shè)置的靜調(diào)電源柜來進(jìn)行車輛靜調(diào)。靜調(diào)電源柜僅需供電系統(tǒng)通過接觸網(wǎng)（軌）或直流柜提供輸入電壓。車輛靜調(diào)時(shí)，接觸網(wǎng)斷電，由于全線鋼軌貫通，機(jī)車可通過靜調(diào)電源柜取流，并通過走行軌回到負(fù)極。

以直流1 500 V 接觸網(wǎng)供電，走行軌回流為例，機(jī)車通過靜調(diào)電源柜取流和回流的原理如圖3 所示，電流走向?yàn)榻佑|網(wǎng)（軌）→靜調(diào)電源柜→機(jī)車→車輪→鋼軌→負(fù)極柜。

圖3 走行軌回流模式機(jī)車靜調(diào)電氣原理

1.3 走行軌回流模式靜調(diào)電源柜工作原理

靜調(diào)電源柜的電氣原理如圖4 所示。靜調(diào)電源柜通過接觸網(wǎng)（軌）輸入直流1 500 V 電壓，并輸入交流380/220 V 電壓作為控制回路控制靜調(diào)電源的開斷，輸出2 回直流1 500 V 電路作為檢修調(diào)試電源[2-4]。

2 專用軌回流模式檢修庫牽引網(wǎng)方案

2.1 專用軌回流模式檢修庫牽引網(wǎng)設(shè)置

某市城際軌道交通直流供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)采用架空接觸網(wǎng)供電（正極），專用軌回流（負(fù)極）。根據(jù)工藝專業(yè)要求，檢修庫與傳統(tǒng)的走行軌回流時(shí)一致，檢修庫（不包含有架修作業(yè)的股道）電化，為保證回流通暢，庫內(nèi)既在股道上方架設(shè)接觸網(wǎng)，也在軌旁架設(shè)回流軌。

考慮防雜散要求，回流軌不再設(shè)置鋼軌電位限制裝置。為提高回流軌供電的安全性，回流軌與接觸網(wǎng)均設(shè)置電分段，回流軌電分段位置與接觸網(wǎng)一致，保證每列位接觸網(wǎng)和回流軌均可獨(dú)立斷電（采用雙極隔離開關(guān)，同一列位接觸網(wǎng)和回流軌只能同時(shí)帶電和斷電）。

2.2 專用軌回流模式靜調(diào)電源取流和回流

采用走行軌回流時(shí)，由于全線鋼軌貫通，機(jī)車始終與鋼軌連通，車輛靜調(diào)時(shí)機(jī)車只需從靜調(diào)電源柜取流即可正常調(diào)試。采用專用軌回流時(shí)，由于牽引網(wǎng)采用雙極隔離開關(guān)，車輛靜調(diào)時(shí)該列位回流軌與接觸網(wǎng)同時(shí)停電，回流軌與負(fù)極之間未形成通路，按傳統(tǒng)靜調(diào)電源方案，車輛僅正極與電源接通，回流軌與負(fù)極未形成通路，導(dǎo)致按傳統(tǒng)靜調(diào)電源方案機(jī)車無法正常回流。因此，必須對(duì)靜調(diào)電源柜或車輛電氣構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)。

本工程針對(duì)專用回流軌特點(diǎn)，對(duì)靜調(diào)電源柜進(jìn)行改進(jìn)后，滿足基本的靜調(diào)需求。機(jī)車通過靜調(diào)電源柜取流和回流的原理如圖5 所示，電流走向?yàn)榻佑|網(wǎng)→靜調(diào)電源柜（直流1 500 V 側(cè)）→機(jī)車→回流軌→靜調(diào)電源（回流軌側(cè)）→負(fù)極柜。

圖5 專用軌回流模式機(jī)車靜調(diào)電氣原理

2.3 改進(jìn)型靜調(diào)電源柜工作原理

與普通靜調(diào)電源柜相比，柜內(nèi)增加3位隔離開關(guān)，同時(shí)靜調(diào)電源增加負(fù)極輸入輸出端，輸入端接變電所負(fù)極，輸出端接所需調(diào)試的股道的回流軌。

該方案需在靜調(diào)庫或月檢庫股道旁設(shè)置專用回流軌（接觸軌方式供電時(shí)，靜調(diào)庫和月檢庫一般不設(shè)置接觸軌），降低了車輛檢修的便利性和安全性。同時(shí)，只能針對(duì)回流軌與靜調(diào)電源相連股道的車輛進(jìn)行靜調(diào)，降低了車輛檢修的靈活性。

3 專用軌回流模式檢修庫牽引網(wǎng)優(yōu)化方案

目前的方案雖然能夠滿足檢修庫的基本要求，但存在一定的局限性。車輛靜調(diào)時(shí)，庫前雙極隔離開關(guān)分閘并加掛地線，有如下3 種接地方式[5]。

方案1：雙極隔離開關(guān)刀閘均與鋼軌（接地）連接，人工地線為接觸網(wǎng)與回流軌均接地。方案2：接觸網(wǎng)接地刀與回流軌接地刀連接，人工地線為接觸網(wǎng)接至回流軌。方案3：僅接觸網(wǎng)刀閘接鋼軌（接地），人工地線為僅接觸網(wǎng)接鋼軌（接地）。方案1 能保證車輛靜調(diào)時(shí)回流軌電位為地電位，但回流軌回流的同時(shí)也接地，部分電流可能通過大地回到負(fù)極，產(chǎn)生雜散電流。方案2 和方案3 能保證車輛靜調(diào)時(shí)通過回流軌正常回流，但由于無鋼軌電位限制裝置保護(hù)，可能導(dǎo)致回流軌電位過高，影響檢修人員安全。以上3 種接地模式均存在一定程度的不足，后續(xù)工程可以通過牽引網(wǎng)和車輛專業(yè)共同改進(jìn)優(yōu)化，提高檢修的便利性和靈活性。

3.1 優(yōu)化庫內(nèi)牽引網(wǎng)布置方案

參照接觸軌牽引網(wǎng)布置，取消檢修庫內(nèi)回流軌，車輛工藝專業(yè)在庫內(nèi)增設(shè)滑觸線（作為負(fù)極回流用）；或參照磁懸浮牽引網(wǎng)布置，同時(shí)取消檢修庫內(nèi)接觸網(wǎng)和回流軌，車輛專業(yè)庫內(nèi)增設(shè)2 根滑觸線（一根為正極，一根為負(fù)極）。同時(shí)，車輛配合改進(jìn)車內(nèi)電氣結(jié)構(gòu)，車上增加負(fù)極插孔，靜調(diào)電源柜由單極改為雙極。

3.2 采用雙極靜調(diào)電源柜

改進(jìn)型靜調(diào)電源柜存在一定的局限性，可以對(duì)靜調(diào)電源柜進(jìn)行優(yōu)化，并在車輛上增加負(fù)極插孔，即采用雙極靜調(diào)電源柜。同時(shí)，該方案需要車輛電氣結(jié)構(gòu)做出改進(jìn)，增加回流（負(fù)極）插座。

雙極靜調(diào)電源柜相比普通靜調(diào)電源柜增加一路回流電源，接至變電所負(fù)極柜，電流走向?yàn)榻佑|網(wǎng)→靜調(diào)電源柜（正極）→機(jī)車→靜調(diào)電源（負(fù)極）→負(fù)極柜。采用該方案時(shí)，檢修庫可以參照接觸軌供電方式的方案，取消庫內(nèi)回流軌布置，提高車輛檢修的便利性和安全性。

3.3 對(duì)比分析

專用軌回流模式下場段檢修庫2 種牽引網(wǎng)設(shè)置方案的對(duì)比分析如表1 所示。

表1 2 種牽引網(wǎng)設(shè)置方案的對(duì)比

4 結(jié) 論

專用軌回流模式下，傳統(tǒng)的檢修庫牽引網(wǎng)設(shè)置方案已無法滿足車輛檢修及靜調(diào)需求，對(duì)檢修庫的牽引網(wǎng)提出了新的要求。采用目前的專用軌回流模式檢修庫牽引網(wǎng)方案雖然能實(shí)現(xiàn)機(jī)車基本的檢修和靜調(diào)功能，但同時(shí)也帶來了新的問題。

專用軌回流模式檢修庫牽引網(wǎng)優(yōu)化方案通過優(yōu)化車輛電氣結(jié)構(gòu)，采用雙極靜調(diào)電源柜，取消檢修庫內(nèi)回流軌設(shè)置，可極大提高車輛檢修的便利性、靈活性以及安全性。而且隨著國內(nèi)對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)雜散電流的要求越來越高，采用專用軌回流模式的線路將會(huì)越來越多，可以采用專用軌回流模式場段檢修庫牽引網(wǎng)優(yōu)化方案，即改進(jìn)車輛電氣結(jié)構(gòu)，采用雙極靜調(diào)電源柜，取消檢修庫內(nèi)軌旁回流軌。