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杭州地鐵1號線接觸網(wǎng)工程新技術的運用分析論文
引言
杭州地鐵 1 號線由杭州蕭山區(qū)湘湖站至下沙江濱站、臨平支線客運中心站至臨平站組成。線路全長約 53.5 km，共設車站 34 座，車輛基地 1 座，停車場 1 座。1 號線于 2012 年 11 月 24 日開通，正式投入試運營。1 號線接觸網(wǎng)工程，采用 DC 1 500 V 架空接觸網(wǎng)供電，正線地下區(qū)段、U 形槽及出入段線隧道內(nèi)區(qū)段均采用架空“П”形剛性懸掛接觸網(wǎng);地面、高架段、車場線采用柔性懸掛接觸網(wǎng)。
地鐵 1 號線接觸網(wǎng)工程在建造過程中，結合行業(yè)近年來生產(chǎn)經(jīng)驗教訓，以及新技術發(fā)展，采用了一些新材料、新設備、新方案。新技術主要包括：為減少剛性接觸網(wǎng)導線磨耗，采用剛性接觸網(wǎng)“之”字形錨段布置形式代替正弦布置形式，并選用一體化彈性絕緣懸掛裝置;為匹配非正常情況下的運營小交路運行，采取接觸網(wǎng)電氣分段優(yōu)化布置設計;便于運營檢修采用的帶電顯示裝置以及隧道壁接地裝置;國內(nèi)首創(chuàng)的防淹門處所采用的接觸網(wǎng)可斷開式裝置等。現(xiàn)將 1 號線接觸網(wǎng)新技術的運用加以總結，供同行借鑒。
1 剛性接觸網(wǎng)磨耗改善技術措施
國內(nèi)地鐵第一條投入使用的架空剛性接觸網(wǎng)為廣州地鐵 2 號線。因其相對柔性接觸網(wǎng)，具有結構簡單、安裝與維護保養(yǎng)簡便，故障率低等特點，在后續(xù)的國內(nèi)城市地鐵建設中得到廣泛運用。但在運營過程中，其接觸線與電客車受電弓局部磨耗問題日益凸顯。為此，杭州地鐵 1 號線接觸網(wǎng)工程在實施前，就一些具體方案的選擇做了優(yōu)化。
1.1 剛性接觸網(wǎng)平面布置形式
國內(nèi)地鐵剛性接觸網(wǎng)平面布置中，多采用的是正弦布置，通常最大拉出值不超過 250 mm，最大錨段長度不超過 250 m，非絕緣錨段關節(jié)處拉出值多為±100 mm;絕緣錨段關節(jié)±150 mm。 杭州地鐵 1 號線接觸網(wǎng)采用一種新的布置方案—剛性接觸網(wǎng)“之”字形布置。 該布置方式采用類似柔性接觸網(wǎng)平面布置形式，拉出值順線路保持恒定變化率。在一個錨段中，其半個錨段與下一個錨段的半個錨段保持同一恒定斜率，一般取 3～5 mm/m，強調(diào)斜率上各點拉出值為控制點，最大拉出值處可以就匯流排順滑形態(tài)為準。
該布置的突出特點：
(1)同正弦布置形式相比，就碳滑板質(zhì)點運動軌跡相對而言，有效拉長了單位錨段長度。
(2)接觸線在碳滑板上的掃動頻率盡量接近(運動斜率一致)，提高了碳滑板磨耗均勻度。
(3)在錨段長度及跨距固定的情況下，拉出值(含最大拉出值，可在 300 mm 內(nèi)調(diào)整)、絕緣、非絕緣錨段關節(jié)拉出值均不刻意固定，而依據(jù)斜率及跨距長度隨機布置。
采用該平面布置形式，具有減少磨耗量、延緩磨耗進程、延長受電弓碳滑板使用壽命和更換周期、減少運營維護工作量和運營成本的顯著優(yōu)點，規(guī)避正弦布置形式中全線最大拉出值、絕緣、非絕緣錨段關節(jié)拉出值固定(數(shù)量大)，磨耗幾率偏大，局部磨耗的突出問題。
1.2 彈性絕緣懸掛裝置的選用
杭州地鐵 1 號線剛性接觸網(wǎng)絕緣子全線采用了彈性絕緣懸掛裝置，其主要由夾持件(懸掛匯流排)、天然橡膠(彈性元件減小剛度)、硅橡膠與玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂(電氣絕緣)組成。
目前，地鐵車輛在運行環(huán)境中，軌道結構形式為弓網(wǎng)關系(剛性接觸網(wǎng))敏感區(qū)，如車輛運行的變坡、進出站加(減)速、減震道床等地帶受軌道形態(tài)、輪軌振動、車輛晃動、彈性道床變形等影響，共同作用反應于受電弓，從而影響受電弓的運行穩(wěn)定性。通過理論計算，懸掛點剛度的合理減少，給剛性架空接觸網(wǎng)提供一定的彈性(剛性減弱)，能吸收和減弱受電弓對剛性接觸網(wǎng)的沖擊，改善弓網(wǎng)匹配關系，使接觸壓力盡量均化，減小接觸線和受電弓的磨耗，提高受流質(zhì)量。彈性絕緣懸掛裝置就是利用橡膠彈性元件產(chǎn)生變形，考慮匯流排自重載荷與車輛受電弓活動載荷下，產(chǎn)生一定的軸向彈性變形，從而改善弓網(wǎng)關系。彈性指標為軸向施加 1 kN 負荷，彈性元件變形≮8 mm;軸向施加 600 N負荷情況下，施加 120 N 活載荷，彈性元件恢復變形≮1 mm。
2 接觸網(wǎng)電氣分段優(yōu)化布置設計
《地鐵設計規(guī)范》(GB50157-2003)規(guī)定，線路的終點站或區(qū)段折返站應設置專用折返線或折返渡線;當 2 個具備臨時停車條件的車站相距過遠時，根據(jù)運營需要，宜在沿線每隔 3～5 個車站加設停車線或渡線。規(guī)范中折返線與停車線設置目的之一就是行車正常情況下的交路折返及臨時小交路折返(如線路、設備、車輛故障導致行車阻塞)。 吸取行業(yè)近年來的事故教訓，匹配大小交路的需求，供電接觸網(wǎng)的電分段有必要優(yōu)化傳統(tǒng)的供電分段模式，考慮小交路模式，“上下一致”，才能保證緊急情況下能夠縮小事故范圍與應急處理。 1 號線車站 4 種典型配合折返的接觸網(wǎng)電氣分段類型如下：
(1)與出入段線接軌車站，考慮折返需要以及出入段線接觸網(wǎng)事故狀態(tài)不影響到正線運營，實現(xiàn)正線與出入段線接觸網(wǎng)電氣分段�？紤]到出入段線與接軌車站為同一供電分區(qū)，則正常狀態(tài)下采用電動隔離開關閉合，緊急情況下打開，進行電氣分段。其中要注意站前站后折返，電氣分段與車輛有效折返距離的匹配。
(2)牽引變電所所處車站為始發(fā)站，絕緣錨段關節(jié)電分段宜設置在小里程端截面(上、下向);牽引變電所所處車站為終點站，絕緣錨段關節(jié)電分段設置，以站前、站后折返需要，并考慮線路延長等因素，以正線道岔為基準，設置在大里程端(上、下向)保證交路循環(huán)。
(3)牽引變電所所處車站，在有區(qū)段折返要求的車站，可以通過采用絕緣錨段關節(jié)電分段的配設置，以配合大客流截面端線路臨時交路運營為準。
(4)為滿足臨時小交路運營，供電電氣分段在有渡線或折返線的車站增加電分段，一旦出現(xiàn)區(qū)間故障，機動通過渡線或折返線進行小交路運營，使得行車組織更加靈活，事故范圍縮小。正線停車線的接觸網(wǎng)由電動隔離開關饋電，電源分別取自上下行接觸網(wǎng)，電動隔離開關納入電力監(jiān)控系統(tǒng)。
3 結語
杭州地鐵 1 號線接觸網(wǎng)工程從運營實際出發(fā)，采用了一些新設備、新方案，克服了一些功能缺點與通病，通過一年多的運營實踐，效果較好�？紤]到技術、設備的運營慣性，在實際運營效果驗證基礎上，1 號線接觸網(wǎng)工程新技術、新方案將在杭州地鐵后續(xù)線路的建設中進一步運用、優(yōu)化與總結提高。
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