深圳地鐵3號線滑觸線安全控制創(chuàng)新研究

寧小輝　張思婉

【摘 要】深圳地鐵3號線正線采用第三軌供電，庫內(nèi)停車列檢線采用滑觸線供電。本文從現(xiàn)場作業(yè)的實際情況出發(fā)，結(jié)合滑觸線發(fā)車過程中的各個關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，從技術(shù)上對滑觸線作業(yè)安全進行評估并實施創(chuàng)新，最大程度保障了深圳地鐵3號線運營的安全及正點。

【關(guān)鍵詞】地鐵段場；滑觸線；安全；研究

0 引言

深圳地鐵3號線是深圳軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的一條骨干線路，正線全長41.7km，途經(jīng)深圳市福田、羅湖、龍崗三個行政區(qū)，共設(shè)置一段一場（橫崗車輛段、中心公園停車場）。正線及車輛段、廠軌行區(qū)供電制式為第三軌供電，停車列檢線在國內(nèi)首次均采用滑觸線的供電方式，其主要目的在控制建設(shè)成本投入的情況下避免電客車維修的高壓安全隱患。本文就新型的供電制式的在實際的應(yīng)用中引發(fā)的安全問題逐一分析，并通過優(yōu)化供電設(shè)備及地鐵電客車的功能，徹底消除安全隱患。

1 車輛段、滑觸線及應(yīng)用簡介

1.1 深圳地鐵車輛段、場概況

深圳地鐵3號線車輛段、停車廠內(nèi)的停車股道均為第三軌供電，該區(qū)域不進行任何車輛專業(yè)的作業(yè)；列檢股道、計劃性維修股道均為滑觸線供電制式，該區(qū)域主要進行列車的日常性維修、周期性計劃修及故障臨修，該區(qū)域停放列車維修完畢后需直接投入運營。

1.2 滑觸線

滑觸線用于給移動中的電客車供電，由固定部分的滑線導(dǎo)軌（與DC1500V母線電源相連）和滑動部分的集電器組成，其中集電器與高壓銅條接觸取電并可在滑線軌道的方向上滑動，通過長距離的垂向高壓電纜與地鐵電客車相連接，用于電客車DC1500V的電壓輸入。

1.3 滑觸線重點生產(chǎn)作業(yè)（庫內(nèi)發(fā)車）

深圳地鐵3號共配屬76列電客車，列車修程主要分為雙日檢、均衡修、架修及大修。正線運行為大小交路混跑，最小行車間隔為2分30秒，車輛正線運營結(jié)束后分別回車輛段及停車廠。回庫后的電客車在次日投運發(fā)車時，處于第三軌的股道列車司乘人員只需要按照段內(nèi)開放的信號出庫投入運營，而停于滑觸線股道的列車在投運時，需經(jīng)過車廠調(diào)度、司乘人員、檢修人員等三個位的相互配合、相互卡控、共同完成的一項多步驟作業(yè)，具體作業(yè)過程如表1：

表1 滑觸線發(fā)車作業(yè)流程表

表2 滑觸線發(fā)車作業(yè)安全風(fēng)險潛在的原因及影響

綜合作業(yè)環(huán)境及作業(yè)步驟，其中庫區(qū)發(fā)車區(qū)域的不統(tǒng)一造成司乘人員操作的多樣化，而發(fā)車過程的12個步驟造成作業(yè)人員流程復(fù)雜化，同時整個車輛出庫作業(yè)時間必須在限時在250秒內(nèi)，加之該作業(yè)基本都在凌晨5點至06：30期間完成，人員較為疲憊，因此該項作業(yè)存在極大地安全隱患。

2 風(fēng)險分析及影響

自2011年6月3號線開通至今，正線行車間隔由原來的8分鐘已縮短至高峰2分30秒，庫內(nèi)滑觸線發(fā)車間隔也有原來的15分鐘/單線縮短至290秒/單線。據(jù)有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截止2016年底累計滑觸線發(fā)車出現(xiàn)的安全事故共計45起，其中18起造成車輛、供電等行車設(shè)備損壞，20起造成正線抽線、晚點，7起危及人身安全?；|線發(fā)車作業(yè)安全風(fēng)險潛在的原因及影響如表2所示。

3 設(shè)備創(chuàng)新改造技術(shù)方案

針對滑觸線發(fā)車中潛在的安全隱患，就防止司乘人員駕駛越過轉(zhuǎn)換點、車地聯(lián)控錯誤、箱蓋鎖閉不到位等情況，結(jié)合設(shè)備的性能及參數(shù)，開展設(shè)備研究及改造。

3.1 防止越過停車點技術(shù)方案

在滑觸線股道動車過程中，列車能自動識別所處的位置，在安全位置以內(nèi)列車可正常駕駛，在超過安全區(qū)域時列車需要自動停車，以保護供電設(shè)備不被損壞。

3.1.1 列車定位方式

列車定位方法的精度和可靠性是影響列車安全防護的重要因素之一，常規(guī)的列車定位主要方法包含基于軌道電路、多普勒雷達(dá)測速、查詢/應(yīng)答器的定位、里程計、擴頻無線通信定位及GPS定位，上述六種定位方式均需要在原有的地面設(shè)備、車載設(shè)備基礎(chǔ)上增加，投入成本大。

滑觸線沿著列車的運行軌道平行敷設(shè)了若干條通電導(dǎo)體（圖一），在移動的設(shè)備上又安裝上可以從導(dǎo)體上取電的受電器，當(dāng)設(shè)備移動時，集電器隨設(shè)備同步運行，并隨時從導(dǎo)體上取得電源，提供給設(shè)備，以使設(shè)備可繼續(xù)移動。受電器從導(dǎo)軌取電主要分為控制電及動力高壓電（圖二），而導(dǎo)軌之間是通過電連接完成相互的通路（圖三），因此電連接就可作為簡單實現(xiàn)定位的設(shè)備，即就是通過加裝絕緣節(jié)，使在安全區(qū)域以外的地方使導(dǎo)軌斷電。

3.1.2 停車保護方案

列車的最大常用制動以列車軟件控制為實現(xiàn)載體，而緊急制動則必須通過列車硬線連接來實現(xiàn)。在列車10km/h（滑觸線模式下列車限制最大速度）運行情況下，常用制動與緊急制動的制動距離差距為0.64m?？紤]二者在布線、繼電器加裝等工作量方面較大區(qū)別，采用軟件控制的常用制動。

綜述，結(jié)合設(shè)備改造難易程度度，選擇列車在固定的導(dǎo)軌位置斷開DC1500V供電，同時通過修改電客車軟件保護邏輯，即在滑觸線供電模式下當(dāng)列車高壓供電低于DC900V，列車施加最大常用制動。（圖4）

3.2 防止作業(yè)未結(jié)束技術(shù)方案

在滑觸線模式轉(zhuǎn)換過程中，通過車輛硬件與軟件的邏輯控制，實現(xiàn)在車下檢修人員作業(yè)在沒有完畢且安全的狀態(tài)下，司機任何方式的操作均不能使列車開動。

根據(jù)表1，列車在駕駛至指定位置后需要轉(zhuǎn)換至集電靴三軌供電的模式，列車相應(yīng)的操作和控制原理如圖五。當(dāng)列車處于激活且司機臺處于解鎖狀態(tài)，主控鑰匙繼電器HCR3閉合，列車牽引系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下（牽引系統(tǒng)高壓輸入未被硬件隔離）4KA51繼電器閉合，司機按壓CSCBS（受流器升起控制按鈕），受流器控制繼電器CSTR得電使脈沖電磁閥動作，延時10S后失電受流器保持升狀態(tài)。

從整改前的邏輯控制框圖得知，司機在操作集電靴降按鈕后，車下牽引系統(tǒng)未被隔離，控制系統(tǒng)輸出使4KA51得電，集電靴可直接升起。該邏輯存在車下檢修人員作業(yè)未結(jié)束，司機可直接升起受流器并動車牽引，并且全車受流器通過母線連接DC1500V。根據(jù)車下檢修人員高壓操作順序，其最后一步操作為鎖閉模式開關(guān)箱，通過增加設(shè)備控制連鎖，即要求在鎖閉開關(guān)箱后允許列車升起受流器動車（圖6）。

綜上所述，在模式開關(guān)箱處加裝行程開關(guān)，用于判斷箱蓋鎖閉位置，同時在4KA51的得電邏輯中加入箱蓋鎖閉狀態(tài)的信號。（圖7）

4 效果對比

針對前文提到的安全隱患，通過技術(shù)研究與設(shè)備整改后，截止2017年6月，整改效果見表3：

表3 整改實施效果對比表

5 結(jié)束語

伴隨著深圳地鐵網(wǎng)絡(luò)化運營的不斷深入，市民對地鐵的出行需求日益增加。針對第三軌與滑觸線的特殊供電制式的結(jié)合，通過不斷的實踐和總結(jié)，在滿足行車間隔的需求基礎(chǔ)之上，通過技術(shù)創(chuàng)新和改造，不僅有效的利用設(shè)備的性能取得較高的安全效益，同時在經(jīng)濟成本方面效果明顯。

【參考文獻】

[1]Wampfler. 滑觸線系統(tǒng)簡明維修手冊[Z].德國：Wampfler，2009.

[2]長客.深圳地鐵三號線電氣原理圖CCD00000004250[Z].長春： 長客股份有限公司，2009.

[3]東莞市諾麗電子科技有限公司.地鐵電客車停車報警系統(tǒng)[Z].東莞：東莞市諾麗電子科技有限公司，2013.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]