長春輕軌接觸網(wǎng)懸掛選型研究

董曉冬 路振鐸 齊 昊

(1.長春市軌道交通集團有限公司 長春 130012;2.北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037)

長春輕軌接觸網(wǎng)懸掛選型研究

董曉冬1路振鐸2齊 昊1

(1.長春市軌道交通集團有限公司 長春 130012;2.北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037)

柔性架空接觸網(wǎng)的懸掛類型有很多種，在工程實踐中懸掛類型的選擇關(guān)系到功能的實現(xiàn)、施工的難易以及景觀影響等。長春輕軌一、二期接觸網(wǎng)懸掛采用雙承力索+單接觸線+單輔助饋線形式，長春輕軌三期接觸網(wǎng)懸掛經(jīng)過改進，采用雙承力索+雙接觸線形式。通過在結(jié)構(gòu)特點、電氣特性、運行狀況及景觀效果等方面對兩種接觸網(wǎng)懸掛形式的優(yōu)缺點進行比較分析，得出雙承力索+雙接觸線結(jié)構(gòu)形式優(yōu)于雙承力索+單接觸線+單輔助饋線形式的結(jié)論。

接觸網(wǎng)懸掛;選型;輕軌;長春

1 長春輕軌概況

對于柔性架空接觸網(wǎng)，車站線路、區(qū)間線路、車輛段試車線與出入線宜采用全補償簡單鏈型懸掛，車輛段中的其他線路宜采用補償簡單懸掛。全補償簡單鏈型懸掛可以根據(jù)載流量及單位電阻的不同采用不同的線索構(gòu)成方式，目前主要有以下4種線索構(gòu)成方式：雙承力索+雙接觸線、雙承力索+單接觸線、單承力索+雙接觸線、單承力索+單接觸線，同時，根據(jù)載流量及單位電阻，增加適當(dāng)數(shù)量的輔助饋線，以滿足供電系統(tǒng)運行的需要。長春市輕軌一、二期工程采用的是雙承力索+單接觸線+單輔助饋線形式，三期工程采用的是雙承力索+雙接觸線形式，這兩種形式的載流量及單位電阻相差不大，均能滿足長春輕軌載流量及單位長度壓降的要求。下面對長春輕軌一、二期與三期的工程特點及接觸網(wǎng)進行介紹。

1.1 工程概況

長春市輕軌一期工程起于長春火車站站，止于衛(wèi)光路站，全長13.93 km，包含地面段、高架段及地下段，共設(shè)車站15座，全部為地上車站，設(shè)置停車場1座。

長春市輕軌二期工程是長春市快速軌道交通一期工程的延伸線，西起一期工程臨時終點衛(wèi)光路站，經(jīng)世紀(jì)廣場、東北師大、凈月公園、福祉大路，至長影世紀(jì)城南側(cè)的規(guī)劃道路。全長17.36 km，設(shè)車站16座，全部為地上車站，在乙四路北側(cè)設(shè)停車場1座。

長春市輕軌三期工程線路正線全長約16 km，其中地下線約3 km，過渡段約0.4 km，其余為高架線，共設(shè)車站16座，其中地下車站3座，高架車站13座，在車場站附近設(shè)置車輛段1座。全線共設(shè)置8座牽引變電所，其中正線7座，車輛段1座。

1.2 接觸網(wǎng)概況

長春市輕軌工程牽引供電系統(tǒng)采用DC750 V架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)。隧道內(nèi)輕軌一、二期工程采用鏈型懸掛，三期工程采用剛性懸掛，隧道與地面段的過渡段、高架橋及車輛段均采用柔性懸掛。其中，正線、出入段線及車輛段試車線采用全補償簡單鏈型懸掛，車輛段中的其他線路采用彈性補償簡單懸掛。

2 懸掛形式分析

長春市輕軌一、二期工程接觸網(wǎng)與三期工程接觸網(wǎng)的懸掛形式不同，其結(jié)構(gòu)特點、電氣性能、運行狀況及景觀效果也有所區(qū)別。

2.1 一、二期工程接觸網(wǎng)懸掛形式特點

2.1.1 結(jié)構(gòu)特點

長春市輕軌一、二期工程接觸網(wǎng)懸掛形式為雙承力索+單接觸線，并配備一根輔助饋線進行供電，吊弦為可調(diào)式整體吊弦，通過雙承力索吊弦線夾及D型接觸線吊弦線夾連接雙承力索與單接觸線，另外在支柱上通過抱箍及饋線線夾安裝輔助饋線，如圖1所示。

圖1 長春輕軌一、二期接觸網(wǎng)懸掛形式

2.1.2 電氣特性

接觸網(wǎng)的電氣特性主要包括載流量及單位阻抗，其計算如下(以工作溫度75℃為例)。

2.1.2.1 載流量計算

接觸網(wǎng)載流量=接觸線載流量×接觸線分配比+2×承力索載流量×承力索分配比+輔助饋線載流量×輔助饋線分配比

已知：接觸線截流量為342 A，承力索載流量為461 A，輔助饋線載流量為461 A，各線分配比為其在接觸網(wǎng)線索組成中分配電流的比值，經(jīng)計算可得，接觸網(wǎng)載流量為1 690 A。

2.1.2.2 單位阻抗計算

接觸網(wǎng)單位電阻R計算如下：

式中：Rj——接觸線單位電阻，Ω/km;

Rc——承力索單位電阻，Ω/km;

Rf——輔助饋線單位電阻，Ω/km。

已知：Rc=0.147 Ω/km，Rf=0.147 Ω/km，新線情況下，Rj=0.214 Ω/km，接觸線磨耗 20%時，Rj=0.222 Ω /km。

經(jīng)計算可得，新線情況下，接觸網(wǎng)單位電阻為0.039 9 Ω/km，接觸線磨耗20%情況下，接觸網(wǎng)單位電阻為 0.04 Ω/km。

通過以上計算可知，載流量及單位長度壓降均能滿足供電系統(tǒng)最大有效電流約1 000 A的運行要求。

2.1.3 運行狀況

依靠受電弓向上抬升力與單根接觸線滑行接觸為電力機車提供電能。

2.2 三期工程接觸網(wǎng)懸掛形式特點

2.2.1 結(jié)構(gòu)特點

長春市輕軌三期工程接觸網(wǎng)懸掛形式為雙承力索+雙接觸線，吊弦為可調(diào)式整體吊弦，通過雙承力索吊弦線夾及雙接觸線吊弦線夾連接雙承力索與雙接觸線，如圖2所示。

圖2 長春輕軌三期接觸網(wǎng)懸掛形式

2.2.2 電氣特性

2.2.2.1 載流量計算

接觸網(wǎng)載流量=2×接觸線載流量×接觸線分配比+2×承力索載流量×承力索分配比經(jīng)計算，接觸網(wǎng)載流量為1 530 A。

2.2.2.2 單位阻抗計算

接觸網(wǎng)單位電阻R計算如下：

經(jīng)計算可知，新線情況下，接觸網(wǎng)單位電阻為0.043 6 Ω/km，接觸線磨耗20%情況下，接觸網(wǎng)單位電阻為0.044 3 Ω/km。

通過以上計算可知，載流量及單位長度壓降均能滿足供電系統(tǒng)運行要求。

2.2.3 運行狀況

依靠受電弓向上抬升力與兩根接觸線滑行接觸，為電力機車提供電能。

2.3 兩種懸掛形式比較

2.3.1 結(jié)構(gòu)形式比較

采用雙承力索+雙接觸線結(jié)構(gòu)形式，在安裝雙接觸線吊弦線夾時，應(yīng)使兩根接觸線線面位置正確，不得扭轉(zhuǎn)，保證兩根接觸線等高，在安裝過程中對精度要求相對較高。而雙承力索+單接觸線結(jié)構(gòu)形式安裝精度要求沒有那么高，但雙承力索+單接觸線+單輔助饋線結(jié)構(gòu)形式需在支柱上通過抱箍與饋線線夾及絕緣子安裝輔助饋線，安裝流程相對復(fù)雜。

2.3.2 電氣性能比較

雙承力索+雙接觸線形式與雙承力索+單接觸線+單輔助饋線形式均能滿足供電系統(tǒng)運行要求，但后者載流量相對較大，單位電阻相對較小，電氣性能更優(yōu)。

2.3.3 運行狀況比較

雙承力索+單接觸線+單輔助饋線結(jié)構(gòu)形式的受電弓與一根接觸線滑行接觸。而雙承力索+雙接觸線結(jié)構(gòu)形式的受電弓與兩根接觸線滑行接觸，在受電弓抬升力相同的情況下，兩根接觸線磨耗相對較小，使用壽命較長，運行安全隱患較低。

2.3.4 景觀效果比較

采用雙承力索+雙接觸線結(jié)構(gòu)形式，因為雙接觸線線間距為40 mm，從遠(yuǎn)處看相當(dāng)于單根導(dǎo)線的效果，結(jié)構(gòu)相對簡單，線索相對較少。而采用承力索+單接觸線+單輔助饋線形式，因為在支柱上需要架設(shè)單根輔助饋線，在視覺效果上相當(dāng)于多了一根線索，景觀效果方面不如雙承力索+雙接觸線結(jié)構(gòu)形式。

3 結(jié)語

通過上述分析可知，兩種結(jié)構(gòu)形式均能滿足列車運行的基本要求。雖然從電氣性能比較而言，雙承力索+單接觸線+單輔助饋線的形式具有一定優(yōu)勢，但從安裝、運行及景觀等方面的比較來看，雙承力索+雙接觸線結(jié)構(gòu)形式優(yōu)于雙承力索+單接觸線+單輔助饋線的形式。

綜合考慮上述各方面因素，長春市輕軌三期的雙承力索+雙接觸線結(jié)構(gòu)形式較長春市輕軌一、二期的雙承力索+單接觸線+單輔助饋線形式具有更大的優(yōu)勢。

［1］北京城建設(shè)計研究總院.長春市快速軌道交通輕軌三期工程(四號線南段)初步設(shè)計［R］.長春，2008.

［2］GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2003：104－107.

［3］于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2005：20－48.

［4］Bling K，等.電氣化鐵道接觸網(wǎng)［M］.中鐵電氣化局集團有限公司，譯.北京：中國電力出版社，2003：63－70.

［5］于松偉，楊興山，韓連祥，等.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計原理與應(yīng)用［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2008：196－221.

［6］TB 10009—2005鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國鐵道出版社，54－69.

［7］吉鵬霄.接觸網(wǎng)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：15－45.

［8］吳積欽.受電弓與接觸網(wǎng)系統(tǒng)［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2010：10－38.

［9］TB/T 3111—2005電氣化鐵道用銅及銅合金絞線［S］.北京：中國鐵道出版社，2005：1－10.

［10］BS EN50149：2001鐵道用—固定安裝—電力牽引—銅及銅合金溝槽接觸線［S］.倫敦：英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會，5－10.

Research on Form Selection of Overhead Catenary in Changchun Light Rail

Dong Xiaodong1Lu Zhenduo2Qi Hao1
(1.Changchun City Rail Traffic Group Co.，Ltd.，Changchun 130012;2.Beijing Urban Construction Design ＆ Development Group Co.，Ltd.，Beijing 100037)

There are many suspension types of flexible Overhead Contact System(OCS);its selection is relevant to the realization of its function in engineering practice and has an impact on the process of construction and esthetics of the landscape.Double messenger，single contact wire and single feeder were used as overhead catenary form in Changchun light rail line 1 and line 2;double messenger and double contact wire which were technically improved were used in Changchun light rail line 3.Conclusions were made that the double messenger and double contact wire form is better than the double messenger，single contact wire and single feeder form by comparing and analyzing the advantages and disadvantages between the two forms in structure characteristics，electrical characteristics，operating conditions and the effect of landscape.

overhead catenary;form selection;light rail;Changchun

U491

A

1672－6073(2014)02－0097－03

10.3969/j.issn.1672 －6073.2014.02.024

2013－02－27

2013－03－14

董曉冬，男，大學(xué)本科，高級工程師，從事軌道交通建設(shè)與研究，dxd1966@sohu.com

(

王艷菊)