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杭州地铁1号线接触网工程新技术的运用分析论文
引言
杭州地铁 1 号线由杭州萧山区湘湖站至下沙江滨站、临平支线客运中心站至临平站组成。线路全长约 53.5 km，共设车站 34 座，车辆基地 1 座，停车场 1 座。1 号线于 2012 年 11 月 24 日开通，正式投入试运营。1 号线接触网工程，采用 DC 1 500 V 架空接触网供电，正线地下区段、U 形槽及出入段线隧道内区段均采用架空“П”形刚性悬挂接触网;地面、高架段、车场线采用柔性悬挂接触网。
地铁 1 号线接触网工程在建造过程中，结合行业近年来生产经验教训，以及新技术发展，采用了一些新材料、新设备、新方案。新技术主要包括：为减少刚性接触网导线磨耗，采用刚性接触网“之”字形锚段布置形式代替正弦布置形式，并选用一体化弹性绝缘悬挂装置;为匹配非正常情况下的运营小交路运行，采取接触网电气分段优化布置设计;便于运营检修采用的带电显示装置以及隧道壁接地装置;国内首创的防淹门处所采用的接触网可断开式装置等。现将 1 号线接触网新技术的运用加以总结，供同行借鉴。
1 刚性接触网磨耗改善技术措施
国内地铁第一条投入使用的架空刚性接触网为广州地铁 2 号线。因其相对柔性接触网，具有结构简单、安装与维护保养简便，故障率低等特点，在后续的国内城市地铁建设中得到广泛运用。但在运营过程中，其接触线与电客车受电弓局部磨耗问题日益凸显。为此，杭州地铁 1 号线接触网工程在实施前，就一些具体方案的选择做了优化。
1.1 刚性接触网平面布置形式
国内地铁刚性接触网平面布置中，多采用的是正弦布置，通常最大拉出值不超过 250 mm，最大锚段长度不超过 250 m，非绝缘锚段关节处拉出值多为±100 mm;绝缘锚段关节±150 mm。 杭州地铁 1 号线接触网采用一种新的布置方案—刚性接触网“之”字形布置。 该布置方式采用类似柔性接触网平面布置形式，拉出值顺线路保持恒定变化率。在一个锚段中，其半个锚段与下一个锚段的半个锚段保持同一恒定斜率，一般取 3～5 mm/m，强调斜率上各点拉出值为控制点，最大拉出值处可以就汇流排顺滑形态为准。
该布置的突出特点：
(1)同正弦布置形式相比，就碳滑板质点运动轨迹相对而言，有效拉长了单位锚段长度。
(2)接触线在碳滑板上的扫动频率尽量接近(运动斜率一致)，提高了碳滑板磨耗均匀度。
(3)在锚段长度及跨距固定的情况下，拉出值(含最大拉出值，可在 300 mm 内调整)、绝缘、非绝缘锚段关节拉出值均不刻意固定，而依据斜率及跨距长度随机布置。
采用该平面布置形式，具有减少磨耗量、延缓磨耗进程、延长受电弓碳滑板使用寿命和更换周期、减少运营维护工作量和运营成本的显著优点，规避正弦布置形式中全线最大拉出值、绝缘、非绝缘锚段关节拉出值固定(数量大)，磨耗几率偏大，局部磨耗的突出问题。
1.2 弹性绝缘悬挂装置的选用
杭州地铁 1 号线刚性接触网绝缘子全线采用了弹性绝缘悬挂装置，其主要由夹持件(悬挂汇流排)、天然橡胶(弹性元件减小刚度)、硅橡胶与玻璃纤维增强环氧树脂(电气绝缘)组成。
目前，地铁车辆在运行环境中，轨道结构形式为弓网关系(刚性接触网)敏感区，如车辆运行的变坡、进出站加(减)速、减震道床等地带受轨道形态、轮轨振动、车辆晃动、弹性道床变形等影响，共同作用反应于受电弓，从而影响受电弓的运行稳定性。通过理论计算，悬挂点刚度的合理减少，给刚性架空接触网提供一定的弹性(刚性减弱)，能吸收和减弱受电弓对刚性接触网的冲击，改善弓网匹配关系，使接触压力尽量均化，减小接触线和受电弓的磨耗，提高受流质量。弹性绝缘悬挂装置就是利用橡胶弹性元件产生变形，考虑汇流排自重载荷与车辆受电弓活动载荷下，产生一定的轴向弹性变形，从而改善弓网关系。弹性指标为轴向施加 1 kN 负荷，弹性元件变形≮8 mm;轴向施加 600 N负荷情况下，施加 120 N 活载荷，弹性元件恢复变形≮1 mm。
2 接触网电气分段优化布置设计
《地铁设计规范》(GB50157-2003)规定，线路的终点站或区段折返站应设置专用折返线或折返渡线;当 2 个具备临时停车条件的车站相距过远时，根据运营需要，宜在沿线每隔 3～5 个车站加设停车线或渡线。规范中折返线与停车线设置目的之一就是行车正常情况下的交路折返及临时小交路折返(如线路、设备、车辆故障导致行车阻塞)。 吸取行业近年来的事故教训，匹配大小交路的需求，供电接触网的电分段有必要优化传统的供电分段模式，考虑小交路模式，“上下一致”，才能保证紧急情况下能够缩小事故范围与应急处理。 1 号线车站 4 种典型配合折返的接触网电气分段类型如下：
(1)与出入段线接轨车站，考虑折返需要以及出入段线接触网事故状态不影响到正线运营，实现正线与出入段线接触网电气分段。考虑到出入段线与接轨车站为同一供电分区，则正常状态下采用电动隔离开关闭合，紧急情况下打开，进行电气分段。其中要注意站前站后折返，电气分段与车辆有效折返距离的匹配。
(2)牵引变电所所处车站为始发站，绝缘锚段关节电分段宜设置在小里程端截面(上、下向);牵引变电所所处车站为终点站，绝缘锚段关节电分段设置，以站前、站后折返需要，并考虑线路延长等因素，以正线道岔为基准，设置在大里程端(上、下向)保证交路循环。
(3)牵引变电所所处车站，在有区段折返要求的车站，可以通过采用绝缘锚段关节电分段的配设置，以配合大客流截面端线路临时交路运营为准。
(4)为满足临时小交路运营，供电电气分段在有渡线或折返线的车站增加电分段，一旦出现区间故障，机动通过渡线或折返线进行小交路运营，使得行车组织更加灵活，事故范围缩小。正线停车线的接触网由电动隔离开关馈电，电源分别取自上下行接触网，电动隔离开关纳入电力监控系统。
3 结语
杭州地铁 1 号线接触网工程从运营实际出发，采用了一些新设备、新方案，克服了一些功能缺点与通病，通过一年多的运营实践，效果较好。考虑到技术、设备的运营惯性，在实际运营效果验证基础上，1 号线接触网工程新技术、新方案将在杭州地铁后续线路的建设中进一步运用、优化与总结提高。
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