專用軌回流模式場段檢修庫牽引網方案

李計煒

（北京地鐵運營有限公司，北京 100044）

0 引 言

地鐵運營維護中，會在檢修庫內周期性地對車輛進行不同部位的作業檢修。地鐵車輛經過檢修后需要對列車進行靜態調試，一般在靜調庫或月檢庫內利用靜調電源完成。采用專用軌回流供電方式，車輛在庫內靜調時，通過靜調電源取流，無法像傳統車輛一樣通過走行軌回流。目前，采用的方案是在檢修庫架設回流軌進行回流，由于庫內軌旁回流軌的存在，大大降低了車輛檢修的便利性。本文重點針對以上問題進行了研究，并提出了一種新的專用軌回流模式下場段檢修庫牽引網方案。

1 走行軌回流模式檢修庫牽引網方案

目前，國內城市軌道交通工程供電系統牽引網普遍采用接觸網（軌）供電（正極）。走行軌回流的供電方式（負極）如圖1 所示。傳統的走行軌回流方式中，軌道安裝工藝、運行環境等因素對鋼軌的對地絕緣性能影響較大，實際運營過程中不可避免地向道床及車站、隧道結構、高架橋等泄露電流，對沿線的結構鋼筋和金屬管線造成腐蝕，同時國內部分地鐵運營公司存在因地鐵雜散電流腐蝕周邊天然氣管道、油氣管道以及機場金屬管道等問題而產生糾紛的現象[1]。為徹底消除直流牽引供電系統雜散電流對沿線重大敏感設施造成的安全隱患，某市城際軌道交通采用增設專用軌回流來代替傳統的走行軌回流，如圖2 所示。

圖1 走行軌回流模式

圖2 專用軌回流模式

1.1 走行軌回流模式檢修庫牽引網設置

國內城市軌道交通普遍采用直流1 500 V 架空接觸網或接觸軌供電，走行軌回流的供電制式。采用架空接觸網和接觸軌供電時，檢修庫內牽引網設置方案也存在差異。

采用架空接觸網供電時，一般根據車輛工藝專業要求，檢修庫（不包含有架修作業的股道）需電化，庫內設架空接觸網，且每列位接觸網可獨立斷電。采用接觸軌供電時，一般根據車輛工藝專業要求，為方便車輛檢修，檢修庫不電化，庫內均不設置接觸軌，在股道上方設置滑觸線，可以用來牽引車輛或車輛靜調。2種供電制式均采用走行軌回流，即鋼軌作為負極。庫內不同股道鋼軌通過均流電纜連接并設鋼軌電位限制裝置。

1.2 走行軌回流模式靜調電源取流和回流

目前，國內已建成開通及在建采用走行軌回流模式的城市軌道交通項目中，車輛均通過在場段靜調庫或檢修庫內軌旁設置的靜調電源柜來進行車輛靜調。靜調電源柜僅需供電系統通過接觸網（軌）或直流柜提供輸入電壓。車輛靜調時，接觸網斷電，由于全線鋼軌貫通，機車可通過靜調電源柜取流，并通過走行軌回到負極。

以直流1 500 V 接觸網供電，走行軌回流為例，機車通過靜調電源柜取流和回流的原理如圖3 所示，電流走向為接觸網（軌）→靜調電源柜→機車→車輪→鋼軌→負極柜。

圖3 走行軌回流模式機車靜調電氣原理

1.3 走行軌回流模式靜調電源柜工作原理

靜調電源柜的電氣原理如圖4 所示。靜調電源柜通過接觸網（軌）輸入直流1 500 V 電壓，并輸入交流380/220 V 電壓作為控制回路控制靜調電源的開斷，輸出2 回直流1 500 V 電路作為檢修調試電源[2-4]。

2 專用軌回流模式檢修庫牽引網方案

2.1 專用軌回流模式檢修庫牽引網設置

某市城際軌道交通直流供電系統牽引網采用架空接觸網供電（正極），專用軌回流（負極）。根據工藝專業要求，檢修庫與傳統的走行軌回流時一致，檢修庫（不包含有架修作業的股道）電化，為保證回流通暢，庫內既在股道上方架設接觸網，也在軌旁架設回流軌。

考慮防雜散要求，回流軌不再設置鋼軌電位限制裝置。為提高回流軌供電的安全性，回流軌與接觸網均設置電分段，回流軌電分段位置與接觸網一致，保證每列位接觸網和回流軌均可獨立斷電（采用雙極隔離開關，同一列位接觸網和回流軌只能同時帶電和斷電）。

2.2 專用軌回流模式靜調電源取流和回流

采用走行軌回流時，由于全線鋼軌貫通，機車始終與鋼軌連通，車輛靜調時機車只需從靜調電源柜取流即可正常調試。采用專用軌回流時，由于牽引網采用雙極隔離開關，車輛靜調時該列位回流軌與接觸網同時停電，回流軌與負極之間未形成通路，按傳統靜調電源方案，車輛僅正極與電源接通，回流軌與負極未形成通路，導致按傳統靜調電源方案機車無法正常回流。因此，必須對靜調電源柜或車輛電氣構造進行改進。

本工程針對專用回流軌特點，對靜調電源柜進行改進后，滿足基本的靜調需求。機車通過靜調電源柜取流和回流的原理如圖5 所示，電流走向為接觸網→靜調電源柜（直流1 500 V 側）→機車→回流軌→靜調電源（回流軌側）→負極柜。

圖5 專用軌回流模式機車靜調電氣原理

2.3 改進型靜調電源柜工作原理

與普通靜調電源柜相比，柜內增加3位隔離開關，同時靜調電源增加負極輸入輸出端，輸入端接變電所負極，輸出端接所需調試的股道的回流軌。

該方案需在靜調庫或月檢庫股道旁設置專用回流軌（接觸軌方式供電時，靜調庫和月檢庫一般不設置接觸軌），降低了車輛檢修的便利性和安全性。同時，只能針對回流軌與靜調電源相連股道的車輛進行靜調，降低了車輛檢修的靈活性。

3 專用軌回流模式檢修庫牽引網優化方案

目前的方案雖然能夠滿足檢修庫的基本要求，但存在一定的局限性。車輛靜調時，庫前雙極隔離開關分閘并加掛地線，有如下3 種接地方式[5]。

方案1：雙極隔離開關刀閘均與鋼軌（接地）連接，人工地線為接觸網與回流軌均接地。方案2：接觸網接地刀與回流軌接地刀連接，人工地線為接觸網接至回流軌。方案3：僅接觸網刀閘接鋼軌（接地），人工地線為僅接觸網接鋼軌（接地）。方案1 能保證車輛靜調時回流軌電位為地電位，但回流軌回流的同時也接地，部分電流可能通過大地回到負極，產生雜散電流。方案2 和方案3 能保證車輛靜調時通過回流軌正常回流，但由于無鋼軌電位限制裝置保護，可能導致回流軌電位過高，影響檢修人員安全。以上3 種接地模式均存在一定程度的不足，后續工程可以通過牽引網和車輛專業共同改進優化，提高檢修的便利性和靈活性。

3.1 優化庫內牽引網布置方案

參照接觸軌牽引網布置，取消檢修庫內回流軌，車輛工藝專業在庫內增設滑觸線（作為負極回流用）；或參照磁懸浮牽引網布置，同時取消檢修庫內接觸網和回流軌，車輛專業庫內增設2 根滑觸線（一根為正極，一根為負極）。同時，車輛配合改進車內電氣結構，車上增加負極插孔，靜調電源柜由單極改為雙極。

3.2 采用雙極靜調電源柜

改進型靜調電源柜存在一定的局限性，可以對靜調電源柜進行優化，并在車輛上增加負極插孔，即采用雙極靜調電源柜。同時，該方案需要車輛電氣結構做出改進，增加回流（負極）插座。

雙極靜調電源柜相比普通靜調電源柜增加一路回流電源，接至變電所負極柜，電流走向為接觸網→靜調電源柜（正極）→機車→靜調電源（負極）→負極柜。采用該方案時，檢修庫可以參照接觸軌供電方式的方案，取消庫內回流軌布置，提高車輛檢修的便利性和安全性。

3.3 對比分析

專用軌回流模式下場段檢修庫2 種牽引網設置方案的對比分析如表1 所示。

表1 2 種牽引網設置方案的對比

4 結 論

專用軌回流模式下，傳統的檢修庫牽引網設置方案已無法滿足車輛檢修及靜調需求，對檢修庫的牽引網提出了新的要求。采用目前的專用軌回流模式檢修庫牽引網方案雖然能實現機車基本的檢修和靜調功能，但同時也帶來了新的問題。

專用軌回流模式檢修庫牽引網優化方案通過優化車輛電氣結構，采用雙極靜調電源柜，取消檢修庫內回流軌設置，可極大提高車輛檢修的便利性、靈活性以及安全性。而且隨著國內對直流牽引供電系統雜散電流的要求越來越高，采用專用軌回流模式的線路將會越來越多，可以采用專用軌回流模式場段檢修庫牽引網優化方案，即改進車輛電氣結構，采用雙極靜調電源柜，取消檢修庫內軌旁回流軌。