摘要：本文介绍了城市轨道交通工程中接触轨系统正线的电分段，并结合车辆发展的情况具体介绍了四种电分段的结构和功能特点，最后从技术经济性综合考虑，推荐了一种适合于城市轨道交通工程的电分段形式。
关键词：城市轨道交通；接触轨系统；正线电分段
1概述
接触轨，又称第三轨或简称三轨，是沿线路敷设专为电动车辆授给电能的系统。作为城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分，接触轨的一般布置原则是尽可能的连续铺设，减少断轨，保证车辆的连续受流。但出于安全和功能的需要，接触轨需要设置电分段和机械分段（电不分段）。本文主要讨论城市轨道交通工程中正线接触轨的电分段设置。
按车辆通过接触轨电分段时的取流情况，通常将电分段分为两种：
（1）分段式电分段
（2）短轨式电分段
下面分别介绍这两种电分段。
1.1分段式电分段
分段式电分段，是指列车运行从一个供电分区到另一个供电分区时有一节动车断电不取流，其不会使两个供电分区通过列车进行电连接。如图1-1所示：
图1-1 分段式电分段
1.2 14m电分段
国标规定的B型车，一节车长是19.52米，动车上前后两台受流器的距离是12.6米，分段式电分段断电区长度大于一节动车两受流器之间的距离（含受流器宽度），所以一般为长度为14米，如北京地铁现在一直采用14m分段式电分段。
分段式电分段的优点：弯头及上网隔离开关柜等设备数量少，设置简单。由于断电距离大于一节动车的取流长度，不会将两个不同的供电区段沟通，在故障状态下不会扩大事故范围，牵引网的短路电流不通过车辆主回路，不会对牵引变电所直流保护灵敏度和车辆受流器产生不利影响。
缺点：
（1）车辆在通过电分段时取流会造成拉弧，因此电分段应设置在车辆惰行区（即列车进站端），这样会造成部分电缆长度较长（大于一个车站长度）。
（2）当列车再生制动时通过电分段，可能造成电能不能返送到变电所。
（3）由于频繁断电造成车辆上的电器设备寿命降低。
1.3 2m电分段
鉴于现行的车辆装备技术条件，VVVF列车已经成为主流，这种列车的受流长度长达近百米，若要两个供电分区完全断开则分段式电分段的断轨长度也需要达到近百米，这是不可能的。现行的14m电分段在列车经过时，也会将两个供电分段沟通。在经过工程实践经验和借鉴国外成功范例的基础上，我院提出了2m分段式电分段，将在武汉2号线与越南河内2号线中应用。
该种形式电分段具有现阶段分段式电分段的所有特点，即当没有列车经过时，把供电系统分成很多不同的分区。与14m电分段相比断轨的长度更短，列车具有更好的受流能力，但又不会因断轨长度过短而引起电弧的严重烧蚀，并且设置简单，维护方便，经济性好。
2 短轨式电分段
所谓短轨式电分段，是指列车运行从一个供电分区到另一个供电分区时列车可以不间断连续取流，同时当相邻的两个供电分区的任一个故障时，不会因列车偶然通过，而扩大事故范围。
短轨式电分段的设置原则：
（1）列车运行通过电分段，不应将相邻供电分区通过车辆电气回路进行电连接。
（2）列车运行通过电分段，列车可继续取流及反馈电能。
根据车辆的直流母线是否沟通，短轨式电分段可以有下面两种形式。
2.1 A型短轨式电分段
A型短轨式电分段适用于列车直流母线不贯通的情况，其短轨长度是基于12.6m设计的，武汉，伊朗均有采用。如图2-1所示：
要满足短轨式电分段的设置原则，短接触轨必须和正线一样通过断路器单独回路供电，这样牵引变电所就得增加两个馈出回路。为了使运行列车通过电分段时，不断电、不产生拉弧现象、不使有电区和无电区通过列车连接，不使相邻两个供电分区在列车通过时沟通，而必须在牵引变电所增加两个馈出回路，显然并不十分经济。作为变通办法，给短轨送电不设专用断路器回路，而是通过一路馈线的断路器和直流接触器，接触器的开、合与电分段的两路馈出断路器相联锁。这样只在列车运行通过时使两个分段瞬间沟通。
图2-1 A型短轨式电分段
优点：
A型短轨式电分段没有断电区，所以车辆在通过时不会断电，受流器离开三轨时都不会产生拉弧现象，因此A型短轨式电分段可以设置在车站的任一端，大多设置在牵引变电所侧，这样可以有效的减少电缆的长度。同时车辆上的电器不会因频繁断电而缩短寿命。
缺点：
由于设置了短轨，相应的增加了弯头，接触器和电缆等设备，变电所内的联锁关系相对复杂。
2.2 B型短轨式电分段
现在各地普遍采用VVVF新型动车，列车直流母线贯通，使列车取流长度长达几十米，这样短轨式电分段的长度也需要相应加长，若还是采用A型短轨式电分段将使电缆长度更长。针对这种情况，将A型短轨式电分段中短轨改为全部设置在车站内，考虑到列车停战及人员安全的要求，将列车的停站长度全部作为短轨长度，如图2-2所示：
图2-2 B型短轨式电分段
优点：
B型短轨式电分段没有断电区，所以车辆在通过时不会断电，受流器离开三轨时都不会产生拉弧现象，同时车辆上的电器不会因频繁断电而缩短寿命。
B型短轨式电分段能够解决由于列车直流母线贯通而带来的列车经过而使两供电分区沟通的问题，当相邻的两个供电分区的任一个故障时，不会因列车偶然通过，而扩大事故范围。
缺点：
由于短轨的长度达到百米，并且设置在列车停车的位置上，A型短轨式电分段使用的接触器不能满足列车启动的要求，需要和正线一样通过断路器单独回路供电。这样在A型短轨式电分段的基础上变电所还要再增加两个馈出回路，对投资提出了更高的要求。
3 结语
本文介绍了城市轨道交通工程中接触轨系统正线的四种电分段形式，这四种形式都能满足工程要求。其中14m分段式电分段和A型短轨式电分段是基于列车直流母线不贯通的条件设计的，在VVVF动车普遍使用的今天，虽然它们不能避免列车通过时把两个供电分区沟通，但是在现行运营正常检修制度下，不会出现一个供电分区停电检修，另一个供电分区正常运行的情况，所有的检修工作都应在全线停电的情况下进行。所以这两种形式的电分段还是有其生命力。2m分段式电分段比14m电分段分断距离更短，机车的受流特性更好，是14m电分段较好的替代形式。B型短轨式电分段具有良好的性能，但是造价高昂，从技术经济性综合考虑来看不如2m分段式电分段。
参考文献：
[1]于松伟，杨兴山等。城市轨道交通供电系统设计原理与应用。西南交通大学出版社，2008。
[2]侯树民，冯进峰.天津地铁1号线设备系统维护维修的社会化探索[J].城市轨道交通研究，2005（05）.
论文作者:刘向飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
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