西安地铁接触网悬挂方式分析.docx

西安地铁接触网悬挂方式分析 唐晓岚( 中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043)摘 要: 结合西安市轨道交通线网规划及建设时序，针对 2 号线地下段占全线约 80% 、高架段占全线约 20% ，另设有车辆段和停车场各 1 座的线路特点，通过对架空刚性悬挂、架空柔性悬挂及接触轨 3 种类型接触网悬挂方式进行综合经济、技术分析，提出适合西安地铁 2 号线和西安地铁网后续建设线路的接触网悬挂方式建议。关键词: 城市轨道交通; 线网规划; 架空刚性悬挂; 架空柔性悬挂; 接触轨中图分类号: u231文献标识码: a文章编号: 1004-2954( 2012) 10-0095-03analysis on suspension mode of overhead contact system of xian metrotang xiao-lan( china railway first survey and design institute group ltd ，xian 710043，china)abstract: in this article，combining with the network planning and construction timing of xian urbanrail transit，aiming at the characteristics of line no 2 which underground section accounts for 80% of all and viaduct section accounts for the rest 20% ，through the economic and technical analysis of three different overhead contact system ( ocs )suspension modes including overhead rigid suspension， overhead flexible suspension and conductor rail，a suitable ocs suspension mode is presented for line no 2 the above ocs suspension mode also meets the requirements of development planning of xian metrokey words: urban rail transit; network planning; overhead rigid suspension; overhead flexible suspension; conductor rail1概述接触网系统是城市轨道交通供电系统中一个极其重要的组成部分，由于它无备用，一旦发生故障，将会 造成中断行车时间长、恢复困难等后果。所以接触网 的安全可靠和尽可能低的维修率是保证城市轨道交通 正常、高效运营的必要条件。目前，国内外城市轨道交 通接触网悬挂方式主要有架空刚性悬挂、架空柔性悬 挂及接触轨 3 种类型，如图 1 图 3 所示。图 3 架空柔性悬挂相结合，统筹兼顾，坚持经济上合理，技术上先进，适应本城市历史现状特点与发展规划前景。西安市轨道交 通线网规划共 计 15 条 线 路，先 期 建 设 2、1、3 号 线，2 号线作为西安市第 1 条轨道交通线路，与 1 号线形成 十字骨干线路，其接触网悬挂方式的选择不仅影响本 线的主要技术标准，同时也影响后续线的建设，因此有 必要通过经济、技术比较对各种接触网悬挂方式进行 分析研究，提出适合于西安地铁 2 号线并符合西安市 轨道交通发展规划要求的接触网悬挂方式。图 1 架空刚性悬挂图 2 接触轨城市轨道交通选择哪一种接触网悬挂方式的关键是必须与该城市轨道交通的既有现状和线网发展规划收稿日期: 2012-02-15作者简介: 唐晓岚( 1965) ，女，高 级 工 程 师，1987 年毕业于西南交通 大学铁道电气化专业，工学学士。2 各种悬挂方式关键技术分析2. 1 占用空间架空柔性悬挂的弹性支座的简单悬挂方式，其所95railway standard design 2012( 10)铁道标准设计唐晓岚西安地铁接触网悬挂方式分析电力 / 电气化占用隧道上部的悬挂空间一般为 420 mm; 弓形腕臂的简单链型悬挂方式，其所占用隧道上部的悬挂空间一 般为 430 mm;架空刚性悬 挂，其所占用的悬挂空间一般为 340 460 mm。接触轨一般敷设在走行轨旁，接触轨的结构高度 将接触轨带电体至接地体的安全距离及车辆集电靴结 合起来，统筹设计考虑，可以确定安装高度，只占用隧 道的下部空间。可见，架空刚性悬挂占用隧道上部空间较架空柔 性悬挂所占用空间小，更能适应净空较低的隧道。大可达 50 年。2. 5安全可靠性架空柔性悬挂的活动元件多、定位点多，在额定张力作用下易发生断线事故。架空刚性悬挂、接触轨均无活动元件，没有外加张力，可靠性高，失效破坏范围 小。而接触轨方式在车辆段较不利于人身安全。2. 6维修性架空刚性悬挂及接触轨活动元件少，结构简单，不存在断排或断线的可能，避免了架空柔性悬挂可能出现的钻弓、烧融、不均匀磨耗、高温软化以及受电弓故 障造成的断线事故等缺陷。因此架空刚性接触网、接 触轨在日常维护中的维修工作量比架空柔性接触网要 少，甚至无维修。2. 2载流量一般接触网悬挂系统的工作电流在3 000 a以上，其铜当量截面必须在 600 mm2 以上。架空柔性悬挂，采用双接触导线布置时的铜当量截面一般为 240 mm2 ，因此必须增加馈线补偿其载流量的不足，造成其 结构更加复杂。而架空刚性悬挂，由于采用铝合金汇流排，铜当量 截面可达1 281 mm2 以 上，结 构 简 单，载流量远远超出 所需要求。2. 7与规划线路的衔接性西安地铁 2 号线在小寨站与规划建设的 1 号线存在联络线，在与 1 号线路的衔接上，架空柔性悬挂需为后续接触网预留接触线、承力索下锚位置及锚段关节 安装空间; 而架空刚性悬挂关节布置灵活、简单，后续 架空刚性悬挂不需要任何下锚预留，即可独立进行设 计和安装。因此，架空刚性接触网在与规划线路的衔 接上显示出更加方便、简单易行的优越性。接触轨与 规划线路的衔接可采用断轨，也较为方便、简单易行。钢 铝 复 合 接 触 轨 截 面 积 一 般 均 在 3 0305 506 mm2 ，载 流 量 在 3 000 a 以 上，结 构 简 单，载 流量大。2. 3 受流质量架空柔性悬挂通过承力索和吊弦的作用改善接触 网弹性，实现弓网间良好受流，接触网弹性均匀。架空刚性悬挂的接触线通过汇流排自身弹性及夹 紧力固定在 汇 流 排 中，“硬 点”较 柔 性 悬 挂 少 且 小、易 于控制，整个接触悬挂系统的稳定性较高。对于接触轨方式，只要合理选择跨距，充分考虑到 接触轨安装施工精度的要求和工程结构、线路等因素 的变化，可以做到集电靴受流质量平稳、靴轨间的离线 率很小。人身安全柔性悬挂、架空刚性悬挂位于支柱、隧道上部，安 装位置高，不会对线路维护人员及其他工作人员构成 安全威胁，对发生事故时快速疏散乘客不造成影响，在 车场内的安全性也高于接触轨。接触轨安装在走行轨旁，高度较低。虽设有防护 罩，但在接触轨带电情况下，对进入隧道人员或发生事 故时人员疏散有一定危险性，同时维修非供电设施时 接触轨必须停电。接触轨安装于车辆段内时，由于车 辆段人员、车辆活动比较频繁，采用接触轨供电尤其是 dc1500v 电压等级的接触轨供电，需要结合车辆段检 修工艺流程、设备布局、保证人身安全等方面进一步深 入研究车辆段接触轨的安全防护措施，加强接触轨的 防护。2. 82. 4使用寿命根据理论分析计算及国外运营经验表明: 架空刚性悬挂中接触导线可磨损至其标称面积的 50% 而 毋须更换。而对架空柔性悬挂，接触导线磨损至其标称 面积的 30% 时即须更换。从这个分析上讲，架空刚性 悬挂接触导线的使用寿命较柔性悬挂长。由于钢铝复合接触轨的 6 mm 厚不锈钢带接触面 非常平滑，减少接触轨与集电靴两者的磨耗，减少了电 弧的产生，从而延长了接触轨 及集电靴的使用寿命。1992 年，对柏林地铁安装的钢铝复合接触轨进行了磨 耗检测，运行 7 年半集电靴通过约 650 万次后，钢带仅 出现了 0. 2 mm 的磨损。考虑到钢铝复合接触轨使用 的钢带厚度为 6 mm，正常工作条件下该轨工作寿命最2. 9景观效果高架及地面段的架空柔性悬挂的安装位置较高，正线地面( 含 高 架) 区段接触网支柱、导 线、锚 段 关 节数量较多，接触网支柱、导线、锚段关节对城市景观产 生影响，即使进行景观设计，简化导线数量，优化支柱 形式和锚段关节布置方式，也只能略有改善，特别是运 行速度较高的高架线路，支柱对视觉形成的光栅作用 是无法消除的。接触轨安装位置低，距轨面高度在 0. 2 m 左右，对 城市景观无影响。因此从环保和景观效果方面考虑，railway standard design 2012( 10)96铁道标准设计唐晓岚西安地铁接触网悬挂方式分析电力 / 电气化高架区段采用接触轨系统是较适宜的。目前国内尚无在运营中的 dc1500v 接触轨 b 型旋转电机车辆。同时方案 3，除了车辆需装设集电靴及受电弓 双受流系统外，还需停车进行受流方式转换，既增加了 车辆初期的投资，也增加了车辆维修部门的运营维护费 用，降低了运营可靠性。另外，从 50 年全寿命周期内综 合费用方面考虑，方案 4 最经济，方案 3 次之。对于方案 1 和方案 2，两方案各有优缺点，初期投 资相差也不大，但通过各悬挂方式的技术比较及 50 年 全寿命周期内综合费用对照，针对本线隧道断面结构 形式，方案 2 隧道内采用架空柔性悬挂时，接触网本身 的投资及其引起的土建工程投资均增高，且架空柔性 悬挂零部件种类多，维护周期短且费用高。因此，本线 地下段接触网悬挂方式适合采用结构简单、技术性能 优异、运营可靠性高、维护费用低、设备的国产化率高、 安全性高等优点的架空刚性悬挂。2. 10设备国产化无论架空柔性悬挂、架空刚性悬挂，还是接触轨，接触网的国产化经过广州地铁、深圳地铁、上海地铁等 国内多年地铁工程的建设及运营，其主要零部件已实 现了国产化，国产化部件的性能及结构达到了国外同 类产品的水平。3各种悬挂方式经济比较3. 1 多种方案组合根据上述各种接触网悬挂方式的关键技术分析， 并结合 2 号线采用 dc1500v 供 电 方 案 及 2 号 线 可 研 方案正线分为地下段 ( 占全线约 80% ) 、高架段 ( 占全 线约 20% ) ，另设有车辆段和停车场各 1 座 的 线 路 特 点，本线接触网悬挂有以下几种可行的方案。方案 1: 地下 段 采 用 架 空 刚 性 悬 挂，高 架 段、车 辆 段及停车场采用架空柔性悬挂;方案 2: 全线( 包括地下段、高架段、车辆段及停车 场) 均采用架空柔性悬挂;方案 3: 地下 段 及 高 架段采用接触轨，车 辆 段、停 车场采用架空柔性悬挂;方案 4: 全线( 包括地下段、高架段、车辆段及停车 场) 均采用接触轨。3. 2 方案经济比较各悬挂方案的综合经济比较见表 1，本 线 各 种 悬 挂方案在寿命周期内综合费用的曲线如图 4 所示。4结语综上所述，从技术上来说，无论是 dc1500v 接 触轨，还是架空接触网，对于西安地铁都是可行的，但一 个城市轨道交通选择什么样的接触网悬挂方式，需要 结合城市本身特点和目前的技术水平发展状况综合考 虑。综观广州、上海、北京、深圳等城市在建及计划建 设的轨道交通工程中接触网的悬挂形式虽 然 各 有 不 同，但都是以成熟可靠为基础。在本线牵引供电制式确定为 dc1500v 的情况下， 针对西安地铁 2 号线正线地下段占全线约 80% 、高架 段占全线约 20% 的 特 点，虽 然 dc1500v 接 触 轨 方 式 具有有利于城市景观，但在汲取其他城市轨道交通的 运行和设计经验基础上，综合考虑景观、车辆制造及检 修安全等因素，从适应西安地铁 2 号线及后续规划建 设线路地下线路长，大都在主城区，高架及地上线相对 较短，大都在非闹市区的特点，因此，对于西安地 铁 2 号线及后续规划建设线路地下段采用架空刚性悬挂， 高架段及地面段采用架空柔性悬挂更优。并对高架段 接触网支柱、导线、锚段关节进行景观设计，简化导线 数量，优化支柱形式和锚段关节布置方式改善景观效 果，与城市景观相协调。参考文献:表 1各种悬挂方案综合经济比较万元内容方案 1方案 2方案 3方案 4正线 + 车辆段 +停车场( 条公里)初期投资79. 6979. 2972. 9370. 5511 453. 23 11 650. 91 13 106. 8314 321. 65214. 83429. 66716. 0915 037. 7415 年寿命期综合维护费 6 120. 82 10 608. 0730 年寿命期综合维护费 12 241. 64 21 216. 1450 年寿命期综合维护费 18 909. 58 33 617. 192 138. 334 276. 666480. 5250 年寿命期总费用30 362. 81 45 268. 10 19 587. 351马文，白秀梅 城市轨道交通供电接触网类型的比 较j 城 市 轨道交通研究，2003( 9) : 20-24何其光 对城市轨道交通牵引供电授流制式选择的建 议j 城 市轨道交通研究，2007( 8) : 6-11谢伟 接触网系统刚性悬挂和柔性悬挂在地铁领域应用的综合比 较c中国铁道学会第三届城市轨道交通学术研讨会论文集 北京: 中国铁道学会，1998: 1-10余松伟 我国地铁接触轨技术发展综述与研发建议j 都市快轨 交通，2004 ( 2) : 6-11图 4 各种悬挂方案在寿命周期内综合费用曲线2从表 1、图 4 可 以 看 出，初 期 投 资 方 案 1 投 资 最少; 但全线 50 年寿命周期综合费方案 4 最经济，其投 资仅为方案 1 的一半。3. 3 方案优缺点比较对于方案 3、方案 4，根据最新对国内车辆的调研，34railway standard design 2012( 10)铁道标准设计97通信 / 信号场间衔接道岔控制电路设计探讨 王永州( 中铁第一勘察设计院集团有限公司通信信号设计处，西安 710043)摘 要: 一站多场且在各场设置独立联锁设备的情况下，两个车场的股道间用交叉渡线形式的场间衔接道岔在实际工程中较为少见，为了解决场间进路办理、道岔控制和信号显示的问题，以集包线包头站包头 i 场和包头 ii 场为 实例，对场间衔接道岔的控制电路设计和特殊需求虚拟信号机的设置方案进行分析，并简要介绍两场间进路办理 的过程和两场控显终端上控显表示及按钮设置的方案，上述设置方案和控制电路设计方案的可行性在实际工程中 得到了充分验证。关键词: 衔接道岔; 控制电路; 虚拟信号机中图分类号: u284. 72文献标识码: a文章编号: 1004-2954( 2012) 10-0098-03discussion on the design for control circuit ofconnecting turnout between yardswang yong-zhou( communication and signaling design department，china railway first survey anddesign institute group ltd ，xian 710043，china)abstract: when multiple yards are arranged within one station and each yard is equipped withindependent interlocking device，it is rarely seen in actual project that the inter-yard connecting turnout of scissors crossover mode is used for track connection between two yards in order to solve the problem of route handling，turnout controlling and signal displaying between two yards，the article takes baotou yard i and baotou yard ii within baotou station of jining-baotou railway as the examples and analyzes the control circuit design of inter-yard connecting turnout the article also analyzes the allocation scheme of virtual signals for special needs，and briefly introduces the route handling process between two yards，the indication and button allocation scheme for controlling and displaying on the control desks of two yards the feasibility of allocation schemes above-mentioned and control circuit design scheme have been verified in the actual proje