0 引言

城市地鐵車(chē)輛采用1 500 V架空接觸網(wǎng)受流方式雖然可以減少地鐵沿線牽引變電所的數(shù)量，降低牽引供電線路的電阻損耗，但在高架區(qū)段線路上方的接觸網(wǎng)對(duì)城市的景觀將不容質(zhì)疑地會(huì)產(chǎn)生一定的影響。近年來(lái)在廣州和深圳部分地鐵線路的地鐵車(chē)輛采用了1 500 V第三軌受流的方式，如我國(guó)廣州地鐵的4、5 號(hào)線，深圳地鐵龍崗線等。這些地鐵線路采用1 500 V第三軌受流的方式除了對(duì)地鐵沿線城市景觀起到一定改善作用外，與采用架空接觸網(wǎng)的方式相比，第三軌方式還有日常維護(hù)的工作量遠(yuǎn)小于架空接觸網(wǎng)、作業(yè)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，但與采用架空接觸網(wǎng)的方式相比，采用第三軌受流方式的地鐵車(chē)輛在車(chē)輛段內(nèi)如何保證段內(nèi)作業(yè)人員的安全，并提高作業(yè)效率值得探討。

1 接觸軌和車(chē)輛受流器

城市軌道交通的第三軌系統(tǒng)又稱(chēng)鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)，是將電能傳輸?shù)匠鞘熊壍澜煌ㄏ到y(tǒng)電力牽引車(chē)輛上的裝置。第三軌系統(tǒng)通過(guò)車(chē)輛的受流器將電能傳

送給電力牽引車(chē)輛。第三軌一般是剛性、無(wú)偏轉(zhuǎn)地固定安裝在軌旁車(chē)輛限界之外的支架上。

根據(jù)車(chē)輛受流器從接觸軌的取流方式不同，接觸軌的安裝方式可分為：上接觸、下接觸、側(cè)接觸3種方式。

目前廣州地鐵 4 、5 號(hào)線和深圳地鐵龍崗線的1 500 V接觸軌采用了帶防護(hù)罩的下接觸方式（如圖1所示），同時(shí)以走行軌為回流通路。

下部受流的接觸軌系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)電軌、絕緣支架、防護(hù)罩、支撐墊塊和電纜組成，而導(dǎo)電軌則采用鋼鋁復(fù)合導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，由高導(dǎo)電性的鋁和一層耐磨

的不銹鋼帶機(jī)械復(fù)合而成。

上接觸式第三軌如圖2所示，部件組成與下接觸式相比一般無(wú)防護(hù)罩，北京、天津等城市地鐵一般采用這種受流方式。圖3 為側(cè)接觸式第三軌示意圖，我國(guó)尚無(wú) 城 市采 用 。與 上 接觸、側(cè)接觸方式相比，采用下接觸方式的第三軌有以下的優(yōu)點(diǎn)：

①防護(hù)罩對(duì)帶電接觸軌的防護(hù)性能好，帶電接觸軌不容易被觸碰到，能確保人身安全；

②下部受流方式的遮擋雨雪條件也優(yōu)于上部受流方式，能確保牽引網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行；

③安裝精度要求比側(cè)接觸方式低，便于施工。

與接觸網(wǎng)受流方式不同的是，采用第三軌受流的地鐵車(chē)輛每節(jié)車(chē)的兩側(cè)均配置有車(chē)輛受流器。從圖4 可以看出，車(chē)輛受流器主要由風(fēng)管、動(dòng)作彈簧、機(jī)械止擋、碳滑板及支撐臂、熔斷器等部件組成。

圖4中的受流器狀態(tài)為落下脫離第三軌的狀態(tài)。當(dāng)需要受流器升起使車(chē)輛受流時(shí)，通過(guò)風(fēng)管供風(fēng)使受流器向上動(dòng)作，當(dāng)動(dòng)作點(diǎn)通過(guò)動(dòng)作彈簧的拐點(diǎn)后，彈簧的拉力使受流器處于保持升起的狀態(tài)，此時(shí)不再需要風(fēng)壓，風(fēng)管中剩余的氣體排放到大氣中；反之當(dāng)需要受流器落下脫離第三軌時(shí)，另一管路提供風(fēng)壓并使受流器向下動(dòng)作，過(guò)程同上。

各車(chē)的控制柜上設(shè)置有本車(chē)的受流器控制電路，當(dāng)本車(chē)受流器有故障時(shí)可控制本車(chē)的受流器落下不受流，但不能對(duì)本車(chē)的單個(gè)受流器進(jìn)行控制。

2 廣州地鐵4號(hào)線新造車(chē)輛段內(nèi)地鐵車(chē)輛的受流方式

廣州地鐵4 號(hào)線目前已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)從車(chē)陂南到金洲區(qū)段，在新造設(shè)車(chē)輛段1座。為滿足全線66‰的*大坡度，廣州地鐵4 號(hào)線采用了直線電機(jī)L型地鐵車(chē)輛，列車(chē)采用全動(dòng)車(chē)編組，每節(jié)車(chē)左右兩側(cè)設(shè)置車(chē)輛受流器各 1 只，全列車(chē) 8 只。列車(chē)的編組方式：+ M c p*M -M*Mcp+，其中：+為全自動(dòng)車(chē)鉤；- 為半自動(dòng)車(chē)鉤；*為半長(zhǎng)久牽引桿；Mcp 為帶司機(jī)室和受電弓的動(dòng)車(chē)；M為動(dòng)車(chē)。

為保證列車(chē)在車(chē)輛段內(nèi)車(chē)輛檢修作業(yè)人員的安全，在Mcp車(chē)的II位端各設(shè)置受電弓1臺(tái)，因此地鐵車(chē)輛在車(chē)輛段內(nèi)采用了架空接觸網(wǎng)受流的方式，如圖5 所示。

廣州地鐵4 號(hào)線車(chē)輛的司機(jī)駕駛臺(tái)上的“受電弓/集電靴轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)”共有3 個(gè)擋位，分別為“0”、“升弓”、“合靴”。當(dāng)擋位在“0”位時(shí)，車(chē)輛的受電弓處于降弓位

置，車(chē)輛受流器離開(kāi)第三軌處于落下?tīng)顟B(tài)。地鐵車(chē)輛在正線運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān)擋位選擇在“合靴”擋，全車(chē)通過(guò)車(chē)輛受流器向列車(chē)的牽引及輔助電源系統(tǒng)提供電能，此時(shí)圖5電路中與車(chē)輛受流器相關(guān)的接觸器觸點(diǎn)K11、K12、K21和K22處于得電閉合狀態(tài)，同時(shí)受電弓回路的接觸器觸點(diǎn)KA和KB失電斷開(kāi)。

在車(chē)輛段內(nèi)，司機(jī)通過(guò)操作擋位處于“升弓”的位置，圖5中的接觸器觸點(diǎn)KA和KB閉合，同時(shí)K11、K12、K21和K22失電斷開(kāi)，保證車(chē)輛受流器處于無(wú)電狀態(tài)，此時(shí)地鐵車(chē)輛采用受電弓接觸受流的方式在車(chē)輛段內(nèi)運(yùn)行。

廣州地鐵4 號(hào)線的新造車(chē)輛段在出入段線的隧道口位置為接觸網(wǎng)和受電弓的雙模方式。在地鐵車(chē)輛回段時(shí)，司機(jī)通過(guò)操作司機(jī)臺(tái)上的受流方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)讓

地鐵車(chē)輛選擇升起受電弓并收起車(chē)輛受流器返回車(chē)輛段；同樣在車(chē)輛出段時(shí)，則在此位置降下受電弓升起車(chē)輛受流器通過(guò)第三軌受流的方式進(jìn)入正線載客運(yùn)行。

3 深圳地鐵龍崗線橫崗車(chē)輛段內(nèi)地鐵車(chē)輛的受流方式

深圳地鐵龍崗線正線全長(zhǎng)41.7 km，連接福田、落戶(hù)和龍崗3個(gè)行政區(qū)，計(jì)劃于2011年6月30日全線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，是國(guó)內(nèi)**在地下、地面、高架及車(chē)輛段內(nèi)全部采用第三軌直流1 500 V下部接觸受流的方式線路。

深圳地鐵龍崗線的地鐵車(chē)輛采用標(biāo)準(zhǔn)的B1 型不銹鋼車(chē)體，并采用 4 動(dòng) 2 拖的編組方式，編組方式為：-Tc*M*M-M*M*Tc-，其中：Tc為帶司機(jī)室拖車(chē)，M為動(dòng)車(chē)，- 為半自動(dòng)車(chē)鉤，* 為半長(zhǎng)久牽引桿。與廣州地鐵4號(hào)線不同是，深圳地鐵龍崗線的車(chē)輛沒(méi)有配置受電弓系統(tǒng)，全列車(chē)共有2 0 只車(chē)輛受流器（其中每節(jié)Tc車(chē)2只，每節(jié)M車(chē)4只）。

列車(chē)兩端的Tc車(chē)在II 位轉(zhuǎn)向架兩側(cè)各有1 組車(chē)輛受流器CS，但每節(jié)M車(chē)則有4組受流器安裝在本車(chē)2組轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)。列車(chē)在運(yùn)營(yíng)的正線或進(jìn)入車(chē)輛段運(yùn)用

庫(kù)的停車(chē)線時(shí)均通過(guò)車(chē)輛單側(cè)的10 只受流器同時(shí)受流，以提供列車(chē)的VVVF牽引逆變器或SIV輔助電源系統(tǒng)的1 500 V電源。

為保證地鐵車(chē)輛檢修作業(yè)人員的安全，橫崗車(chē)輛段運(yùn)用庫(kù)的10條列檢/檢查線采用滑觸線供電。在運(yùn)用庫(kù)的停車(chē)線，地鐵車(chē)輛采用第三軌受流的方式直接進(jìn)

行出入段作業(yè)，段內(nèi)第三軌的區(qū)域?yàn)橥耆忾]式，人員無(wú)法進(jìn)入，只留有司機(jī)上下車(chē)的通道。

根據(jù)圖6 的原理圖，每列地鐵車(chē)輛的兩端的Tc 車(chē)均設(shè)置有模式開(kāi)關(guān)箱（MSB BOX），并在Tc車(chē)兩側(cè)引出車(chē)間電源插座VPD1和VPD2。模式開(kāi)關(guān)的閘刀MS有互鎖的功能。當(dāng)列車(chē)采用車(chē)輛受流器受流時(shí)，圖4中模式開(kāi)關(guān)的MS閘刀的1位閉合，2、3位分?jǐn)啵划?dāng)?shù)罔F車(chē)輛需要進(jìn)入列檢線或檢查線時(shí)，則要將滑觸線小車(chē)的插頭接入列車(chē)的車(chē)間電源插座VPD1或VPD2，此時(shí)模式開(kāi)關(guān)MS閘刀的1位分?jǐn)啵?、3位閉合，這樣保證了整列車(chē)的20只受流器不再有1 500 V的高壓，同時(shí)安全地將直流1 500 V的電源引入到靠近該Tc車(chē)的M車(chē)VVVF牽引逆變器中，此時(shí)列車(chē)變更為1 動(dòng)5 拖的方式被引入庫(kù)內(nèi)的列檢線或檢查線。

如圖7所示，在線路的咽喉區(qū)設(shè)長(zhǎng)度長(zhǎng)于一列車(chē)的接觸軌區(qū)段（中性段）作為發(fā)車(chē)區(qū)，其供電分段采用隔離開(kāi)關(guān)，以使其供電獨(dú)立于其他軌行區(qū)線路的接觸軌，避免出現(xiàn)接觸軌和滑觸線同時(shí)給車(chē)輛供電的情況。

列檢線和停車(chē)線的滑觸線系統(tǒng)主要包括支撐構(gòu)件、滑觸線導(dǎo)體、集電小車(chē)、供電電纜、耦合接頭以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，如圖8 所示，所采用的滑觸線系統(tǒng)具有完備的安全保護(hù)功能?；|線插頭與開(kāi)關(guān)柜具備安全聯(lián)鎖功能，當(dāng)插頭未插好或意外脫離時(shí)，滑觸線自動(dòng)斷電。另外滑觸線控制柜與中性軌段供電隔離開(kāi)關(guān)具備安全聯(lián)鎖，排除滑觸線和中性軌同時(shí)帶電的可能性。

由于地鐵車(chē)輛的牽引逆變器和輔助逆變器回路中支撐電容器（如圖9中的FC）的存在，盡管逆變器中有放電電阻，但該電阻的阻值很大，在接觸軌斷電后無(wú)法將列車(chē)上受流器和車(chē)間電源插座的電位快速回零，等待電位回落需要時(shí)間。為了防止滑觸線操作人員帶電拔插滑觸線插頭，需要等待列車(chē)受流器和車(chē)間電源插座的電壓下降到安全電位，這就造成列車(chē)在庫(kù)前等待時(shí)間較長(zhǎng)，夜間收車(chē)時(shí)會(huì)使得回段列檢的車(chē)輛排隊(duì)并積壓在正線。同樣的問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)在早間出車(chē)時(shí)在列檢庫(kù)的排隊(duì)現(xiàn)象。

深圳地鐵龍崗線的地鐵車(chē)輛牽引逆變器回路采用了在受流器或滑觸線供電回路斷電時(shí)制動(dòng)電阻斬波回路IGBT（圖9中的BCH）延時(shí)導(dǎo)通的方式，可在2 min內(nèi)將逆變器支撐電容的殘余電壓通過(guò)制動(dòng)電阻快速放電至安全電壓，以減少列車(chē)出入段的等待時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

廣州地鐵4 號(hào)線和深圳地鐵龍崗線的地鐵車(chē)輛在車(chē)輛段內(nèi)采用了不同的受流模式來(lái)解決段內(nèi)車(chē)輛檢修作業(yè)人員的安全問(wèn)題。對(duì)于廣州地鐵4 號(hào)線的車(chē)輛，由于地鐵車(chē)輛采用“車(chē)輛受流器+ 受電弓”的雙模方式，增加1 套受電弓系統(tǒng)，使得車(chē)輛的主電路趨于復(fù)雜，接觸器觸電電路的存在增加了主電路故障的可能性，并增加了車(chē)輛的購(gòu)置成本。同時(shí)由于司機(jī)在出入段線的位置需要進(jìn)行受流模式的轉(zhuǎn)換，車(chē)場(chǎng)的調(diào)度人員需要通過(guò)聯(lián)鎖在保證在此位置接觸網(wǎng)和第三軌不能同時(shí)帶電，這些轉(zhuǎn)換過(guò)程將極大地影響地鐵車(chē)輛的收發(fā)車(chē)效率。

而深圳地鐵龍崗線橫崗車(chē)輛段的運(yùn)用庫(kù)停車(chē)線采用第三軌直接引入的方式，提高了收發(fā)車(chē)效率。但是在列檢/ 檢查線所采用的滑觸線系統(tǒng)同樣存在作業(yè)復(fù)

雜、需要多人操作的缺點(diǎn)，同時(shí)深圳地鐵龍崗線采用這種方式也是在基于地鐵車(chē)輛雙日檢的基礎(chǔ)上，如果采取日檢的車(chē)輛檢修模式，將極大地增加日檢時(shí)的調(diào)車(chē)作業(yè)工作量。

目前國(guó)內(nèi)某城市的城軌車(chē)輛則采用了北京、武漢等城市地鐵車(chē)輛直接三軌入段的方式而非上述2 種方式，地鐵車(chē)輛在車(chē)輛段的這種方式可簡(jiǎn)化車(chē)輛的設(shè)計(jì)，提高收發(fā)車(chē)的效率。但在車(chē)輛檢修作業(yè)時(shí)需要分區(qū)域?qū)Φ谌墧嚯?，?duì)車(chē)輛檢修的效率及人員安全會(huì)產(chǎn)生一定的影響，需要在運(yùn)營(yíng)組織上加強(qiáng)管理。

對(duì)于國(guó)內(nèi)采用1 500 V第三軌受流方式的地鐵線路，在車(chē)輛段內(nèi)采用上述的哪種模式，還需要根據(jù)自身的實(shí)際情況，權(quán)衡各自的利弊，合理選用。