AC25kV柔性接觸網(wǎng)在城市軌道交通中的應(yīng)用

張?jiān)瞥?/p>

【摘??要】本文以成都軌道交通17號線一期工程為例介紹了AC25kV柔性接觸網(wǎng)在城市軌道交通的應(yīng)用情況，從接觸網(wǎng)支持定位結(jié)構(gòu)形式、懸掛導(dǎo)線組成、絕緣關(guān)節(jié)設(shè)置三個(gè)方面分析了AC25kV柔性接觸網(wǎng)與低壓直流接觸網(wǎng)異同，并對AC25kV柔性接觸網(wǎng)在城市軌道交通應(yīng)用中存在的一些問題給出了解決方案。

【關(guān)鍵詞】AC25kV柔性接觸網(wǎng);城市軌道交通;低壓直流接觸網(wǎng)

0?引言

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市軌道交通從主城區(qū)延伸到衛(wèi)星城市，低壓直流接觸網(wǎng)已經(jīng)不能滿足長距離快速運(yùn)輸乘客的需要，AC25kV柔性接觸網(wǎng)因良好的高速弓網(wǎng)電氣機(jī)械性能在城市軌道交通的應(yīng)用成為了現(xiàn)實(shí)。目前已有北京地鐵新建機(jī)場線、成都地鐵17號線、18號線等采用了AC25kV柔性接觸網(wǎng)，對AC25kV柔性接觸網(wǎng)在城市軌道交通中的應(yīng)用分析研究具有一定實(shí)踐意義。

1?成都軌道交通17號線AC25kV柔性接觸網(wǎng)簡介

成都軌道交通17號線是連接成都中心城區(qū)、溫江、雙流東升的市域快線。一期工程：金星站（含）～九江北站～機(jī)投鎮(zhèn)站（含），線路正線全長約26.1km，共設(shè)置車站9座，其中高架站2座，地下站7座，平均站間距約3.2km，車站間距較長。牽引供電系統(tǒng)采用AC25kV架空柔性接觸網(wǎng)供電，帶回流線的直接供電方式，全線設(shè)計(jì)時(shí)速140km/h，接觸網(wǎng)懸掛類型采用全補(bǔ)償簡單鏈型懸掛（如圖1、圖2所示），主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)：額定電壓?AC25kV，導(dǎo)高?5000mm，直線拉出值：±200mm。

圖1?隧道內(nèi)AC25kV柔性接觸網(wǎng)???????????圖2?隧道外AC25kV柔性接觸網(wǎng)

1.1支持裝置

腕臂柱采用絕緣旋轉(zhuǎn)平腕臂支持結(jié)構(gòu)形式，腕臂結(jié)構(gòu)由平腕臂、斜腕臂、腕臂支撐等構(gòu)成。轉(zhuǎn)換柱、道岔柱采用雙腕臂裝配形式，定位器均采用鋁合金限位定位器。

1.2正線接觸網(wǎng)懸掛導(dǎo)線組合

地面段采用1根承力索+1根接觸線+2根加強(qiáng)線+1根回流線+1根架空地線的組合方式，地下段采用1根承力索+1根接觸線+2根加強(qiáng)線+1根回流線的組合方式，渡線采用1根承力索+1根接觸線的組合方式。

1.3絕緣關(guān)節(jié)設(shè)置

在變電所、分區(qū)所出口附近位置接觸網(wǎng)設(shè)置關(guān)節(jié)式電分相裝置，六跨關(guān)節(jié)電分相關(guān)節(jié)由兩個(gè)四跨絕緣關(guān)節(jié)構(gòu)成。停車場、車輛段出入段線與正線接觸網(wǎng)間設(shè)置電分段，電分段采用絕緣錨段關(guān)節(jié)。25kV變電所供電臂供電距離長，在電分相裝置、場段出入段線位置設(shè)置絕緣關(guān)節(jié)就能滿足供電分區(qū)要求。

2?AC25kV柔性接觸網(wǎng)與DC1500V接觸網(wǎng)對比

中國城市軌道交通接觸網(wǎng)大多采用DC1500V供電制，以蘇州地鐵5號線為例線路全長44.1km、設(shè)站34座、平均站間距1.32km，接觸網(wǎng)系統(tǒng)地下段隧道內(nèi)采用架空剛性懸掛（如圖3所示），地面采用架空柔性的全補(bǔ)償簡單鏈形懸掛（如圖4所示），最高運(yùn)行速度80km/h，主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)：額定電壓?DC1500V，剛性懸掛導(dǎo)高?4040mm，柔性懸掛導(dǎo)高?4600mm，直線拉出值：±200mm。

圖3?隧道內(nèi)DC1500V剛性接觸網(wǎng)????圖4?隧道外DC1500V雙承雙導(dǎo)柔性接觸網(wǎng)

2.1支持裝置

1）與隧道內(nèi)DC1500V接觸網(wǎng)剛性懸掛支持裝置對比

隧道內(nèi)DC1500V接觸網(wǎng)剛性懸掛支持裝置一般采用錨栓+槽鋼+絕緣子（含定位線夾）的組合方式，與AC25kV架空柔性接觸網(wǎng)支持裝置相比具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便的特點(diǎn);但定位點(diǎn)間距小，通常8米設(shè)置一個(gè)懸掛定位點(diǎn)，且剛性懸掛點(diǎn)位置固定支持裝置不能沿順線路和垂直地面方向產(chǎn)生位移，從而造成機(jī)車運(yùn)行時(shí)受電弓與接觸網(wǎng)跟隨性差。AC25kV柔性接觸網(wǎng)支持定位裝置采用旋轉(zhuǎn)腕臂加定位器的組合方式，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但腕臂可以圍繞腕臂底座旋轉(zhuǎn)、定位器垂直方向可以抬升，電力機(jī)車行駛時(shí)受電弓與接觸網(wǎng)跟隨性好。

2）與地面DC1500V柔性接觸網(wǎng)懸掛支持裝置對比

地面DC1500V接觸網(wǎng)支持裝置一般采用架空柔性接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)，接觸懸掛在隧道口通過剛?cè)徇^渡的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，支持結(jié)構(gòu)與AC25kV柔性接觸網(wǎng)基本相同，采用平腕臂、斜腕臂、腕臂支撐的結(jié)構(gòu)形式。DC1500V接觸網(wǎng)載流量大需采用雙承力索雙接觸線，定位器定位線夾采用雙槽結(jié)構(gòu)固定接觸線;支持結(jié)構(gòu)腕臂可以圍繞腕臂底座旋轉(zhuǎn)、定位器垂直方向可以抬升，電力機(jī)車行駛時(shí)受電弓與接觸網(wǎng)跟隨性好。

2.2懸掛導(dǎo)線組合方式

1）與隧道內(nèi)DC1500V接觸網(wǎng)剛性懸掛導(dǎo)線組合方式對比

隧道內(nèi)采用架空剛性懸掛采用P型鋁合金匯流排+接觸線+架空地線的組合方式，接觸線直接固定在匯流排下方的夾槽內(nèi)，接觸線終端沒有補(bǔ)償固定，機(jī)車受電弓沿接觸線接觸滑動時(shí)，接觸線垂直方向上沒有位移，當(dāng)受電弓因?yàn)檎饎映霈F(xiàn)離開接觸線的趨勢時(shí)，剛性懸掛接觸線被匯流排垂直固定不能跟隨受電弓垂直方向上下移動，弓網(wǎng)關(guān)系較差。AC25kV柔性接觸網(wǎng)接觸線具有一定彈性，當(dāng)受電弓脫離出現(xiàn)離開接觸線的趨勢時(shí)，接觸線在彈性回復(fù)力的作用下會跟隨受電弓運(yùn)動，具有良好的弓網(wǎng)耦合性能。

2）與地面DC1500V接觸網(wǎng)柔性懸掛導(dǎo)線組合方式對比

地面DC1500V接觸網(wǎng)柔性懸掛也是采用全補(bǔ)償簡單鏈形懸掛，導(dǎo)線采用雙承力索+雙接觸線+架空地線的組合形式，與AC25kV柔性接觸網(wǎng)接觸導(dǎo)線的弓網(wǎng)關(guān)系相同，接觸線與受電弓運(yùn)動具有跟隨性，弓網(wǎng)關(guān)系好，能滿足機(jī)車高速運(yùn)行的要求。

2.3絕緣關(guān)節(jié)的設(shè)置

DC1500V接觸網(wǎng)正線電分段與牽引變電所布置相結(jié)合，需滿足正常運(yùn)行要求和牽引變電所解列時(shí)越區(qū)供電的運(yùn)行要求;正線在有牽引變電所車站的進(jìn)站端設(shè)電分段，電分段采用絕緣錨段關(guān)節(jié)型式，車輛段出入段線與正線引出線之間設(shè)置絕緣錨段關(guān)節(jié)式的電分段。DC1500V變壓所供電臂向接觸網(wǎng)供電距離短，與AC25kV柔性接觸網(wǎng)絕緣關(guān)節(jié)的設(shè)置位置不同，DC1500V接觸網(wǎng)基本上每個(gè)車站都設(shè)置有絕緣關(guān)節(jié)，蘇州5號線正線全線34個(gè)車站有17個(gè)車站設(shè)置了絕緣關(guān)節(jié)，而成都17號線一期工程全線26公里全線7個(gè)車站AC25kV柔性接觸網(wǎng)只在區(qū)間2個(gè)電分相處設(shè)置有絕緣關(guān)節(jié)。絕緣關(guān)節(jié)的設(shè)置是為了保證接觸網(wǎng)故障時(shí)減小停電檢修范圍，以及通過絕緣關(guān)節(jié)處的隔離開關(guān)操作使相鄰錨段的接觸網(wǎng)電氣連通實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電，由于城市軌道交通車站密集、區(qū)間短，AC25kV柔性接觸網(wǎng)絕緣關(guān)節(jié)設(shè)置少，不利于接觸網(wǎng)小范圍停電檢修。

3?AC25kV柔性接觸網(wǎng)運(yùn)用中存在的一些問題

成都軌道交通17號線AC25kV柔性接觸網(wǎng)在建設(shè)過程中因受現(xiàn)場條件限制，以及地鐵運(yùn)營要求的特殊性，出現(xiàn)了一些問題，本文對出現(xiàn)的部分問題進(jìn)行分析，并介紹了相應(yīng)的解決方案。

3.1高架段加強(qiáng)線架設(shè)受樹木影響

從支柱受力平衡考慮，高架段柔性接觸網(wǎng)加強(qiáng)線宜設(shè)置在田野側(cè)，為確保安全鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范要求加強(qiáng)線距野外樹木水平距離不大于3.5米。成都17號線高架途經(jīng)溫江市郊，土地費(fèi)用高，征地范圍邊界線距高架橋外沿20cm。高架沿線多為農(nóng)用苗圃基地和住宅，有很多高大樹木，加強(qiáng)線沿田野側(cè)架設(shè)后絕緣距離不滿足設(shè)計(jì)要求，需對高架段沿線樹木進(jìn)行了砍伐移植，增大了投資。將加強(qiáng)線安裝位置改移到線路側(cè)可以極大的避免了沿線樹木對接觸網(wǎng)的影響，同時(shí)通過調(diào)整支柱斜率的方法使支柱受力平衡。

3.2正線絕緣關(guān)節(jié)設(shè)置少不利于停電檢修

成都17號線正線一期工程正線全長26公里9站8區(qū)間，初步設(shè)計(jì)參照鐵路標(biāo)準(zhǔn)，在溫泉大道站-明光站區(qū)間分區(qū)所電分相處設(shè)置了絕緣關(guān)節(jié)。施工過程中考慮地鐵行車密度大、縮小接觸網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)對運(yùn)營的影響，降低運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合線路狀況和行車調(diào)度需求在金星站-黃石站區(qū)間、鳳溪河站-溫泉大道區(qū)間增加絕緣關(guān)節(jié)。

3.3場、段接觸網(wǎng)鋼軌回流對信號計(jì)軸磁頭電磁干擾

成都17號線正線一期工程場段接觸網(wǎng)采用軌回流，軌回流造成庫前信號計(jì)軸磁頭受擾，需對場段接觸網(wǎng)軌回流設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化。通過在測試計(jì)軸點(diǎn)和低頻天線間增加回流線使鋼軌中的電流通過回流線回到變壓所，有效改善了信號計(jì)軸的電磁受擾影響。

3.4其他問題

盾構(gòu)區(qū)間補(bǔ)償裝置、電動隔離開關(guān)的位置與弱電電纜、疏散平臺的位置沖突等，都需要根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)行優(yōu)化。

4?結(jié)語

AC25kV柔性接觸網(wǎng)在地鐵領(lǐng)域的應(yīng)用還處于初步階段，地鐵與鐵路要求不同，不能照搬鐵路標(biāo)準(zhǔn)，必須結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化以滿足地鐵運(yùn)營的需要，在建設(shè)過程中不斷完善，為城市軌道交通建設(shè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保證。

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（作者單位：中交機(jī)電工程局有限公司）