摘要：广州地铁三号线（简称三号线）、三号线北延线（简称三北线）在正线上下行接触网的电分段均采用绝缘锚段关节形式，设置在有牵引变电所得车站，但设置位置不同。方式一为设置在车站靠近牵引变电所一端，上下行有一处电分段设置在列车出站加速区段；方式二为，设置在车站两端，上下行电分段均设置在列车进站惰性区段。本文结合运营实践及理论分析，对比出两种设置方式的优劣，推荐刚性接触网绝缘锚段关节设置方式为方式一。
关键词：广州地铁 刚性接触网 电分段绝缘锚段关节
Abstract: guangzhou metro line no. 3 (hereinafter referred to as the number three line), 3 line north delay line (hereinafter referred to as three uptown) in downlink catenary electricity segmentation refers to all use insulation anchor period of joint form, set in a traction substation income the station, but different position setting. One way for setting in the station near the traction substation end, has a place in the train station electric block set accelerated section, 2 way, set on both ends at the station, has electric block are set in train inert section. Based on the operation practice and theoretical analysis, the contrast of the two set mode, the disadvantages recommend rigid catenary insulation anchor period for a joint set mode way.
Keywords: guangzhou metro rigid catenary electrical insulation anchor block for the joint
中图分类号：U231文献标识码：A 文章编号：
三号线于2005年底开通运行，到目前已运营6年，采用刚性接触网形式，设计速度120km/h,正线接触网电分段的设置为方式一（见图一）。三北线于2010年10月建成通车，采用刚性接触网，设计速度同样为120km/h，正线接触网电分段的设置为方式二（见图二）。
图一三号线电分段设置示意图
图二三北线电分段设置示意图
由于三号线及北延段设计单位不同，出于不同的因素考虑，形成了不同形式的电分段设置方式。本文从接触网运营人员角度出发，从理论及实践角度分析两种方式的优劣，具有很强的说服力。
一、地铁刚性接触网电分段的作用及形式
1、电分段介绍
在刚性接触网中，为了实现分段停送电及缩小供电故障对列车影响，同时考虑接触网上电压降，在接触网上间隔设置电分段。广州地铁三号线及三北线电分段设备采用绝缘锚段关节及分段绝缘器两种形式，其中锚段关节用于正线，分段绝缘器用于正线与辅助线的分段。本文重点介绍绝缘锚段关节。
绝缘锚段关节由两根汇流排交错布置形成，根据列车取电情况，可将两根汇流排分为非工作支与工作支，两根汇流排由悬挂装置悬吊在隧道顶部，非支汇流排末端抬高，绝缘锚段关节示意图见图三。
图三绝缘锚段关节示意图
绝缘锚段关节结构简单，两支汇流排末端平行交错布置实现机械分段，利用汇流排之间300mm的空气间隙实现电气绝缘。
《地铁设计规范》（GB50157-2003）规定：“14.3.13 接触网的电分段应设置在以下各处：1、有牵引变电所车站的车辆惰性处…”。即按照设计规范要求，绝缘锚段关节应该按照方式二进行设置。本文从运营实践出发，结合施工难度，阐述两种方式的区别，并给出优选方案。
二、两种电分段设置方式对比分析
可见，在两种方式中，分段设置位置参考原则分别是：一、分段位置相对于牵引变电所的位置。即分段与牵引变电所在站台同一侧，或者分段与牵引变电所相隔一个站台的距离（按200米计算）；二、分段设置在列车进站侧或出站侧。按照行车惯例，设出站为列车加速区段，列车取流增大，进站为列车惰性，列车取流较小。列车取流大时，当刚性接触网与受电弓存在一定碰撞，弓网之间形成离线时，导致弓网拉弧。同时根据运营实际情况，发现出站进过分段速度大于进站速度。
1、 工程成本分析
三号线全线设10个牵引所，正线设置20处绝缘锚段关节。三北线设牵引12个所，正线设置24处绝缘锚段关节。三北线有7个牵引所车站设置的分段绝缘器按照方式二设置。
三号线利用方式二设置相对于方式一增加电缆长度ΔL;
设：L--车站站台计算距离，按200米计算；
a--按照方式二布置的分段个数，三北线为7个
b--上网电缆根数（每组按8根电缆计算，分段处设两台上网开关，共有2组上网电缆）
则：ΔL=abL
经计算，ΔL为22.4千米，每公里上网电缆14万元计算，则方式二增加投资成本313.6万元。
2、施工难度及运营风险
按照方式二进行上网电缆安装，必须多进行至少一个站台距的电缆布线，需进行电缆之间安装施工。特殊区段需考虑电缆穿墙安装及防火封堵等施工。
电缆布置距离加大增加了电缆故障的风险。上网电缆为无备用设备，出现短路等故障，将直接直流开关跳闸，影响列车运行。
3、碰撞及拉弧
(1)列车在行驶中,由于运行速度、路面情况及接触网参数的变动(坡度、超高、不平度、 拉出值等)，受电弓必然会发生左右的摇晃和上下的抖动，因此在进入关节过渡区时，受电弓与汇流排终端翅起部位可能形成碰撞
受电弓与绝缘锚段关节发生碰撞时的受力进行分解。
图五受电弓与汇流排碰撞受力分析
设：F--汇流排终端作用于受电弓的反作用力；
Mp--受电弓炭板质量。按5 kg计算；
t--碰撞作用时间。碰撞的作用时间都很短，一般为 0.02s；
Vo--列车时速 。按照实际运行情况，列车进站时通过绝缘锚段关节速度为50 km/h，列车出站通过绝缘锚段关节速度为30 km/h。
V--受电弓炭板与汇流排终端碰撞速度(m/s)
当受电弓与汇流排终端碰撞时,按牛顿第二定律可得：
F＊t=Mp＊ (V - 0)
V=Vo＊(70/1500)=0.047Vo
F=Mp＊0.047Vo＊1/t
经计算，列车进站通过绝缘锚段关节时，F=97.5N；列车出站通过分段绝缘锚段关节时，F=163N。
列车动态经过非绝缘锚段关节的碰撞力小于200N，刚性接触网弓网机械性能稳定，不会出现明显离线。有此可见，列车在方式一与方式二两种情况下通过绝缘锚段关节情况良好，不会造成造成弓网离线，无拉弧产生。
4、绝缘锚段关节设置在加速阶段的实际应用效果
根据三号线及三北线实际运用效果来看，三号线列车运行时间达五年，未出现一起因绝缘锚段关节引起的故障。三北线运营一年，同样未出现故障。
三、结论
电分段设置在牵引变电所同一端，可以节省成本，降低施工难度，但此方式造成上/下行有一侧绝缘锚段关节设置在列车加速区段，通过分析，结合运营实际效果，设置在加速区段不会造成弓网严重碰撞及拉弧，设备运行情况良好。在地铁设计运行速度不高于120km/h时，推荐刚性接触网正线电分段均设置在车站有牵引变电所一侧。
参考文献：
【1】郑焕武，碰撞时间的定量计算.四川师范大学学报.2001年5月
【2】杨卫海，城市轨道交通系统架空接触网电分段设置.电气化铁道，2004年第2期。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。