深圳地鐵3號線滑觸線安全控制創新研究

寧小輝　張思婉

【摘 要】深圳地鐵3號線正線采用第三軌供電，庫內停車列檢線采用滑觸線供電。本文從現場作業的實際情況出發，結合滑觸線發車過程中的各個關鍵作業環節，從技術上對滑觸線作業安全進行評估并實施創新，最大程度保障了深圳地鐵3號線運營的安全及正點。

【關鍵詞】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絡中的一條骨干線路，正線全長41.7km，途經深圳市福田、羅湖、龍崗三個行政區，共設置一段一場（橫崗車輛段、中心公園停車場）。正線及車輛段、廠軌行區供電制式為第三軌供電，停車列檢線在國內首次均采用滑觸線的供電方式，其主要目的在控制建設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用中引發的安全問題逐一分析，并通過優化供電設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、停車廠內的停車股道均為第三軌供電，該區域不進行任何車輛專業的作業；列檢股道、計劃性維修股道均為滑觸線供電制式，該區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 滑觸線重點生產作業（庫內發車）

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車時，處于第三軌的股道列車司乘人員只需要按照段內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，需經過車廠調度、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，具體作業過程如表1：

表1 滑觸線發車作業流程表

表2 滑觸線發車作業安全風險潛在的原因及影響

綜合作業環境及作業步驟，其中庫區發車區域的不統一造成司乘人員操作的多樣化，而發車過程的12個步驟造成作業人員流程復雜化，同時整個車輛出庫作業時間必須在限時在250秒內，加之該作業基本都在凌晨5點至06：30期間完成，人員較為疲憊，因此該項作業存在極大地安全隱患。

2 風險分析及影響

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，庫內滑觸線發車間隔也有原來的15分鐘/單線縮短至290秒/單線。據有效數據統計，截止2016年底累計滑觸線發車出現的安全事故共計45起，其中18起造成車輛、供電等行車設備損壞，20起造成正線抽線、晚點，7起危及人身安全。滑觸線發車作業安全風險潛在的原因及影響如表2所示。

3 設備創新改造技術方案

針對滑觸線發車中潛在的安全隱患，就防止司乘人員駕駛越過轉換點、車地聯控錯誤、箱蓋鎖閉不到位等情況，結合設備的性能及參數，開展設備研究及改造。

3.1 防止越過停車點技術方案

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

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，常規的列車定位主要方法包含基于軌道電路、多普勒雷達測速、查詢/應答器的定位、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備、車載設備基礎上增加，投入成本大。

滑觸線沿著列車的運行軌道平行敷設了若干條通電導體（圖一），在移動的設備上又安裝上可以從導體上取電的受電器，當設備移動時，集電器隨設備同步運行，并隨時從導體上取得電源，提供給設備，以使設備可繼續移動。受電器從導軌取電主要分為控制電及動力高壓電（圖二），而導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定位的設備，即就是通過加裝絕緣節，使在安全區域以外的地方使導軌斷電。

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載體，而緊急制動則必須通過列車硬線連接來實現。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。考慮二者在布線、繼電器加裝等工作量方面較大區別，采用軟件控制的常用制動。

綜述，結合設備改造難易程度度，選擇列車在固定的導軌位置斷開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 防止作業未結束技術方案

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

根據表1，列車在駕駛至指定位置后需要轉換至集電靴三軌供電的模式，列車相應的操作和控制原理如圖五。當列車處于激活且司機臺處于解鎖狀態，主控鑰匙繼電器HCR3閉合，列車牽引系統正常工作狀態下（牽引系統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。

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，車下牽引系統未被隔離，控制系統輸出使4KA51得電，集電靴可直接升起。該邏輯存在車下檢修人員作業未結束，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箱，通過增加設備控制連鎖，即要求在鎖閉開關箱后允許列車升起受流器動車（圖6）。

綜上所述，在模式開關箱處加裝行程開關，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，通過技術研究與設備整改后，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 結束語

伴隨著深圳地鐵網絡化運營的不斷深入，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合，通過不斷的實踐和總結，在滿足行車間隔的需求基礎之上，通過技術創新和改造，不僅有效的利用設備的性能取得較高的安全效益，同時在經濟成本方面效果明顯。

【參考文獻】

[1]Wampfler. 滑觸線系統簡明維修手冊[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[Z].東莞：東莞市諾麗電子科技有限公司，2013.

[責任編輯：朱麗娜]