李计炜

（北京地铁运营有限公司，北京 100044）

0 引 言

地铁运营维护中，会在检修库内周期性地对车辆进行不同部位的作业检修。地铁车辆经过检修后需要对列车进行静态调试，一般在静调库或月检库内利用静调电源完成。采用专用轨回流供电方式，车辆在库内静调时，通过静调电源取流，无法像传统车辆一样通过走行轨回流。目前，采用的方案是在检修库架设回流轨进行回流，由于库内轨旁回流轨的存在，大大降低了车辆检修的便利性。本文重点针对以上问题进行了研究，并提出了一种新的专用轨回流模式下场段检修库牵引网方案。

1 走行轨回流模式检修库牵引网方案

目前，国内城市轨道交通工程供电系统牵引网普遍采用接触网（轨）供电（正极）。走行轨回流的供电方式（负极）如图1 所示。传统的走行轨回流方式中，轨道安装工艺、运行环境等因素对钢轨的对地绝缘性能影响较大，实际运营过程中不可避免地向道床及车站、隧道结构、高架桥等泄露电流，对沿线的结构钢筋和金属管线造成腐蚀，同时国内部分地铁运营公司存在因地铁杂散电流腐蚀周边天然气管道、油气管道以及机场金属管道等问题而产生纠纷的现象[1]。为彻底消除直流牵引供电系统杂散电流对沿线重大敏感设施造成的安全隐患，某市城际轨道交通采用增设专用轨回流来代替传统的走行轨回流，如图2 所示。

图1 走行轨回流模式

图2 专用轨回流模式

1.1 走行轨回流模式检修库牵引网设置

国内城市轨道交通普遍采用直流1 500 V 架空接触网或接触轨供电，走行轨回流的供电制式。采用架空接触网和接触轨供电时，检修库内牵引网设置方案也存在差异。

采用架空接触网供电时，一般根据车辆工艺专业要求，检修库（不包含有架修作业的股道）需电化，库内设架空接触网，且每列位接触网可独立断电。采用接触轨供电时，一般根据车辆工艺专业要求，为方便车辆检修，检修库不电化，库内均不设置接触轨，在股道上方设置滑触线，可以用来牵引车辆或车辆静调。2种供电制式均采用走行轨回流，即钢轨作为负极。库内不同股道钢轨通过均流电缆连接并设钢轨电位限制装置。

1.2 走行轨回流模式静调电源取流和回流

目前，国内已建成开通及在建采用走行轨回流模式的城市轨道交通项目中，车辆均通过在场段静调库或检修库内轨旁设置的静调电源柜来进行车辆静调。静调电源柜仅需供电系统通过接触网（轨）或直流柜提供输入电压。车辆静调时，接触网断电，由于全线钢轨贯通，机车可通过静调电源柜取流，并通过走行轨回到负极。

以直流1 500 V 接触网供电，走行轨回流为例，机车通过静调电源柜取流和回流的原理如图3 所示，电流走向为接触网（轨）→静调电源柜→机车→车轮→钢轨→负极柜。

图3 走行轨回流模式机车静调电气原理

1.3 走行轨回流模式静调电源柜工作原理

静调电源柜的电气原理如图4 所示。静调电源柜通过接触网（轨）输入直流1 500 V 电压，并输入交流380/220 V 电压作为控制回路控制静调电源的开断，输出2 回直流1 500 V 电路作为检修调试电源[2-4]。

2 专用轨回流模式检修库牵引网方案

2.1 专用轨回流模式检修库牵引网设置

某市城际轨道交通直流供电系统牵引网采用架空接触网供电（正极），专用轨回流（负极）。根据工艺专业要求，检修库与传统的走行轨回流时一致，检修库（不包含有架修作业的股道）电化，为保证回流通畅，库内既在股道上方架设接触网，也在轨旁架设回流轨。

考虑防杂散要求，回流轨不再设置钢轨电位限制装置。为提高回流轨供电的安全性，回流轨与接触网均设置电分段，回流轨电分段位置与接触网一致，保证每列位接触网和回流轨均可独立断电（采用双极隔离开关，同一列位接触网和回流轨只能同时带电和断电）。

2.2 专用轨回流模式静调电源取流和回流

采用走行轨回流时，由于全线钢轨贯通，机车始终与钢轨连通，车辆静调时机车只需从静调电源柜取流即可正常调试。采用专用轨回流时，由于牵引网采用双极隔离开关，车辆静调时该列位回流轨与接触网同时停电，回流轨与负极之间未形成通路，按传统静调电源方案，车辆仅正极与电源接通，回流轨与负极未形成通路，导致按传统静调电源方案机车无法正常回流。因此，必须对静调电源柜或车辆电气构造进行改进。

本工程针对专用回流轨特点，对静调电源柜进行改进后，满足基本的静调需求。机车通过静调电源柜取流和回流的原理如图5 所示，电流走向为接触网→静调电源柜（直流1 500 V 侧）→机车→回流轨→静调电源（回流轨侧）→负极柜。

图5 专用轨回流模式机车静调电气原理

2.3 改进型静调电源柜工作原理

与普通静调电源柜相比，柜内增加3位隔离开关，同时静调电源增加负极输入输出端，输入端接变电所负极，输出端接所需调试的股道的回流轨。

该方案需在静调库或月检库股道旁设置专用回流轨（接触轨方式供电时，静调库和月检库一般不设置接触轨），降低了车辆检修的便利性和安全性。同时，只能针对回流轨与静调电源相连股道的车辆进行静调，降低了车辆检修的灵活性。

3 专用轨回流模式检修库牵引网优化方案

目前的方案虽然能够满足检修库的基本要求，但存在一定的局限性。车辆静调时，库前双极隔离开关分闸并加挂地线，有如下3 种接地方式[5]。

方案1：双极隔离开关刀闸均与钢轨（接地）连接，人工地线为接触网与回流轨均接地。方案2：接触网接地刀与回流轨接地刀连接，人工地线为接触网接至回流轨。方案3：仅接触网刀闸接钢轨（接地），人工地线为仅接触网接钢轨（接地）。方案1 能保证车辆静调时回流轨电位为地电位，但回流轨回流的同时也接地，部分电流可能通过大地回到负极，产生杂散电流。方案2 和方案3 能保证车辆静调时通过回流轨正常回流，但由于无钢轨电位限制装置保护，可能导致回流轨电位过高，影响检修人员安全。以上3 种接地模式均存在一定程度的不足，后续工程可以通过牵引网和车辆专业共同改进优化，提高检修的便利性和灵活性。

3.1 优化库内牵引网布置方案

参照接触轨牵引网布置，取消检修库内回流轨，车辆工艺专业在库内增设滑触线（作为负极回流用）；或参照磁悬浮牵引网布置，同时取消检修库内接触网和回流轨，车辆专业库内增设2 根滑触线（一根为正极，一根为负极）。同时，车辆配合改进车内电气结构，车上增加负极插孔，静调电源柜由单极改为双极。

3.2 采用双极静调电源柜

改进型静调电源柜存在一定的局限性，可以对静调电源柜进行优化，并在车辆上增加负极插孔，即采用双极静调电源柜。同时，该方案需要车辆电气结构做出改进，增加回流（负极）插座。

双极静调电源柜相比普通静调电源柜增加一路回流电源，接至变电所负极柜，电流走向为接触网→静调电源柜（正极）→机车→静调电源（负极）→负极柜。采用该方案时，检修库可以参照接触轨供电方式的方案，取消库内回流轨布置，提高车辆检修的便利性和安全性。

3.3 对比分析

专用轨回流模式下场段检修库2 种牵引网设置方案的对比分析如表1 所示。

表1 2 种牵引网设置方案的对比

4 结 论

专用轨回流模式下，传统的检修库牵引网设置方案已无法满足车辆检修及静调需求，对检修库的牵引网提出了新的要求。采用目前的专用轨回流模式检修库牵引网方案虽然能实现机车基本的检修和静调功能，但同时也带来了新的问题。

专用轨回流模式检修库牵引网优化方案通过优化车辆电气结构，采用双极静调电源柜，取消检修库内回流轨设置，可极大提高车辆检修的便利性、灵活性以及安全性。而且随着国内对直流牵引供电系统杂散电流的要求越来越高，采用专用轨回流模式的线路将会越来越多，可以采用专用轨回流模式场段检修库牵引网优化方案，即改进车辆电气结构，采用双极静调电源柜，取消检修库内轨旁回流轨。