徐剑
中铁二院成都勘察设计研究院有限责任公司 四川 成都 610000
摘要：为使交流供电制式列车和直流供电制式列车可共用同一条车辆调试线，本文对城市轨道交通接触网系统交直流供电兼容方案进行研究，通过对交直流供电制式下接触网系统差异、交直流绝缘配合、杂散电流防护、接地、回流系统等进行分析，为车辆调试线工程设计、施工、后期运营维护提供理论支撑，解决工程实施中的关键问题，节约工程投资，为今后相关工程提供参考。
关键词：城市轨道交通 交直流供电 接触网
一、研究背景
目前，在我国城市轨道交通工程中，直流供电制式车辆调试和交流供电制式车辆的调试均需要分别建设独立的列车调试线，线路一般长约1km～4km，会占用大量土地，随着城市建设的不断发展，土地资源十分紧张，分别建设独立的列车调试线困难极大。为节约土地资源，减少重复投资建设，需要研究交流供电制式列车和直流供电制式列车共用同一条车辆调试线，因此，根据我国直流供电制式列车和交流供电制式列车的情况，列车调试线接触网系统需兼容DC1500V和AC27.5kV两种供电制式列车的试验条件。因交直流供电制式接触网系统存在差异，需要进行接触网交直流供电双制式兼容方案研究。
二、主要研究内容
列车调试线设定功能：满足时速100km/h直流供电制式城轨列车试验条件，采用DC1500V架空接触网供电；同时需满足时速160km/h交流供电制式市域列车试验条件，市域列车采用单相工频AC27.5kV直接供电方式。
1、交直流供电制式接触网系统差异
（1）系统电压及电流
1）接触网系统电压 表1
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（4）悬挂方式
均采用简单链型悬挂，支持装置采用绝缘旋转平斜腕臂。
（5）接触导线悬挂参数
1）直流供电制式列车接触网悬挂点处接触线距轨面的高度一般为4600mm。
2)交流供电制式列车接触网悬挂点处接触线距轨面的高度一般为5300mm。
接触网悬挂高度（距轨面） 表5
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1)拉出值
直线区段拉出值一般为±200mm，曲线上则根据曲线半径及跨距值确定。
2)跨 距
柔性悬挂的跨距直线一般为40m，特殊区段应根据线路曲线半径、受电弓工作宽度、接触线风偏值等因素确定。
3)锚段长度
柔性悬挂锚段长度根据补偿器补偿位移范围、导线张力增量等因素确定，一般不大于1500m。
简单链形悬挂采用两跨式、防窜、防断中心锚结。
张力自动补偿下锚装置采用结构简单、具有断线制动功能的棘轮补偿装置。
（7）侧面限界
根据限界要求，并考虑接触网专业的施工误差，柔性接触网的侧面限界按满足车辆设备限界的要求确定。
表8
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3、系统绝缘配合研究
由于列车调试线采用单相工频交流27.5kV供电制式与直流DC1500V兼容，因此需要进行绝缘配合研究。
根据工程特点，接触网系统需要同时满足AC27.5kV最高电压和采用直流DC15OOV供电制式时产生的最大持续电流，相应受影响的零件设备有隔离开关、上网电缆、绝缘子、避雷器、分段绝缘器等。为满足直流供电制式列车与交流供电制式列车的调试要求，相应设备选型参数见表12。
表12
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综合考虑交直流供电制式的特点，接地、杂散电流防护、回流采用如下方式。
接地方案：
成排接触网支柱设置贯通的架空地线，零散支柱通过跳线或电缆与架空地线相连；接触网系统的所有不带电金属部分均连接至架空地线，架空地线与牵引变电所的接地母排连接，构成接触网系统的接地保护回路。
杂散电流腐蚀防护技术方案:
1）降低回流系统阻抗，确保畅通的牵引回流通路。
2）增大钢轨对道床的泄漏电阻，减少泄漏电流，钢轨采用绝缘安装。
3）利用整体道床内结构钢筋的可靠电气连接，形成杂散电流主收集监测网。
5、交直流供电制式馈线上网及回流设计
馈线上网：交直流供电分别从各自变电所馈线引出供电电缆至各自上网隔离开关，通过上网隔离开关连接至接触网。
回流：直流供电时，设置隔离开关，两侧分别通过回流电缆连接钢轨和变电所负极；交流供电时，设置隔离开关，两侧分别通过回流电缆连接扼流变压器和变电所接地网。
直流系统的上网隔离开关、回流隔离开关、联络隔离开关与交流系统的上网隔离开关、回流隔离开关应形成闭锁关系，禁止将两个系统连通。
三、研究结论
通过以上分析研究，认为采用接触网交直流双制式兼容方案可行，不必再分别为交流供电制式车辆和直流供电制式车辆分别建设独立的调试线路，仅建设一条共用的列车调试线可极大的节约土地资源，降低调试线路工程建设成本，经济效益显著。
接触网交直流供电双制式兼容方案见下表：
接触网悬挂组成 表16
悬挂类型 导线组成
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该接触网组成对于常规直流供电制式而言，导高由4600mm增加至5300mm，接触线与承力索张力增大；对于常规交流供电制式而言，悬挂组成变为双承双导。
四、存在的问题及建议
1、对于常规交流供电制式而言，悬挂组成变为双承双导，对弓网耦合关系还需要进一步研究。
2、本工程采用交直流兼容的供电制式，支柱上架设的线缆较多，对景观有一定影响。