浅谈城市轨道交通第三轨供电

2021-04-14党波

卷宗 2021年20期

关键词：路轨钢铝防护罩

党波

（宝鸡铁路技师学院，陕西宝鸡 721000）

城市轨道交通因隧道空间的局限以及土建成本压力等问题，使得其供电系统不能像高速列车一样直接通过上方的架空式接触网供电，而是需要一些其它的供电方式获取电能。

1 城市轨道交通获取电能的方式

城市轨道交通获取电能方式主要有两种：接触网供电和第三轨供电。

1）接触网供电和高铁类似，车辆运行过程中通过受电弓与接触网连接获取电能，但是为了适应地下隧道里空间狭小的情况，接触网大都是采用架空刚性接触网直接安装在隧道顶部。不过也有一部分也在使用架空柔性接触网供电，主要以地上线路为主。

2）第三轨供电，第三轨是独立于行走轨之外，位于线路侧面的第三条轨道。电动列车的集电装置在带电路轨上接触并滑行，电动列车侧面或底部伸出的集电装置与第三轨接触取得电能，把电力传到列车上。

2 第三轨供电基本知识

第三轨也叫接触轨，是在列车行走的两条路轨以外，再加上带电的钢轨，结构主要包括接触轨导体，绝缘防护架，绝缘防护罩等。电动列车侧面或底部伸出的集电装置（集电靴）与第三轨接触取得电能，把电力传到列车上，集电靴在带电路轨上接触并滑行。列车运行过程中通过集电靴接触第三轨的上下表面或者侧面获取电能。接触轨式接触网用电电压一般为600-825V[1]。

3 接触轨的布置方式

3.1 上磨式

上磨式为接触轨正放，轨面朝上固定安装在专用绝缘子上，并且由固定在枕木上的弓形肩架予以支持。取流时，接触靴自上压向接触轨。上磨式的接触力不由集电靴的重量和磨耗情况决定，而只受弹簧支座特性的控制，上磨式接触轨固定方便，但不易加防护罩。控制受流平稳，并能减少在间隙和道岔等处的电流冲击。结构简单，设备费和维护更新费用低。但因结构的局限性，带电接触轨的安全防护性能差。

3.2 侧面接触式

侧磨式为接触轨侧放，接触轨轨头端面朝向走行轨，集电靴从侧面受流。接触轨为高导电率钢制成的特殊断面的钢轨。接触轨通过的地方要设置工作人员使用的人行道，在其余地点必须考虑设置保护木板或其他合适材料的保护板，以防触电。侧磨式受流器结构简单，维修方便，但人身和防火方面安全性较差。

3.3 下磨式

下磨式的接触轨底朝上，紧固在绝缘子上，并且由固定在轨枕上的绝缘体接触轨偏架引入电动列车弓形肩架予以支持。车辆集电靴通过与接触轨的下底面接触获取电能。下磨式的优点是可以加防护罩，对工作人员较为安全。而且下部接触方式遮挡雨雪，避免尘屑的条件优于上部取流方式，能较好的确保牵引网系统的安全可靠性。但安装结构较为复杂，设备、维护和更新费用较高[2]。

4 第三轨的优缺点

4.1 第三轨优点

构造简单，安装方便，可维修性好，稳定性好，对地绝缘性能好、电导率高，对隧道的限界要求小、装置带电轨的成本往往比高架电缆低，因为高架电缆需要支架而带电路轨不用。实际上，成本问题是很多轨道供电系统没有转用高架电缆的主因。稳定耐磨不用经常换，带电轨比高架电缆更适合安装于半径较小的隧道。有些乘客认为高架电缆有碍观瞻，相比之下带电轨的视觉效果较佳。

4.2 第三轨缺点

由于是在低位供电，对做检修人员的威胁较大，所以每次有人进入线路都需要停电接地，这是很大的工作量，特别是涉及安全不容有失的情况下，暴露户外的带电轨道构成危险。带电轨道的电压不能太高，否则电流会在路轨间形成电弧。由于电压不高，故在兴建铁路时每隔一小段便要设立一个电站，以确保电力供应稳定，但这样也加重了成本，因此只适合用在短距离的地下铁或都市内的轨道运输。

另外，由于集电靴在高速之下难以准确地抓紧带电轨，故采用轨道供电系统的铁路限速不能太高。一般而言，采用轨道供电系统的列车的时速上限是约90公里(50英里)，断口太多导致正极电缆太多且都在地上带来很大风险，在转辙器、平交道等处，带电轨都必须留下空隙以容许其它路轨穿越其间。一般来说，使用轨道供电的列车都是动车组，列车几乎一定拥有多于一个集电靴，但在某些情况下，列车仍有可能因为全部的集电靴都在空隙之中，无法取得电力而不能行动，这时列车需要由其他机车推动、或接驳紧急用电缆到最近的带电路轨上，以取得动力。由于这些事故多于繁忙的交汇处发生，故通常都会导致严重的挤塞及延误。

5 第三轨发展的现状

我国的第三轨的使用是在20世纪60年代初，起源于北京，第三轨早期使用的为低碳钢轨。德国在1978年就建成了世界上第一段钢铝复合轨，近些年我国也逐步使用钢铝复合轨，武汉轻轨首次采用，在北京、天津、广州等地铁也开始全面应用，目前广州地铁已经使用国产化成功的钢铝复合轨。钢铝复合轨改善了第三轨受流的技术性能，质量轻，便于施工安装，并且不锈钢接触面光滑，耐腐蚀、耐磨耗，可延长接触轨与受流器的寿命。新建设的城市轨道交通项目采用钢铝复合轨已成为趋势。

6 安全注意事项

由于三轨系统沿线路安装，结构高度比较低，虽然三轨系统本身设有防护罩，但三轨系统检修时电气安全防护必须谨慎对待。三轨在渡线、线岔以及其它断轨处的电气连接相对比较复杂，因此必须清楚每一个供电分区，在停电检修时必须在所有可能来电的方向上进行验电接地。检修完毕，要确认所有接地线全部拆除人员全部撤离后方可送电，否则不仅会危害到人身安全，而且由于三轨系统阻抗比较小，短路电流很大而容易损坏供电设备[3]。