深圳地鐵3號(hào)線橫崗車(chē)輛段是國(guó)內(nèi)首座雙層車(chē)輛段，車(chē)輛段運(yùn)用庫(kù)1層為停車(chē)庫(kù)，用于列車(chē)停放；2層為檢修庫(kù)，用于列車(chē)檢修。為有效保證車(chē)輛檢修作業(yè)人員安全、降低設(shè)備設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)成本，以及綜合考慮車(chē)輛檢修作業(yè)效率，橫崗車(chē)輛段運(yùn)用庫(kù)2層檢修區(qū)并未采用傳統(tǒng)的接觸網(wǎng)或接觸軌等供電方式為列車(chē)出、入庫(kù)及檢修作業(yè)提供動(dòng)力來(lái)源，而是采用滑觸線供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)與列車(chē)模式開(kāi)關(guān)箱配合，為列車(chē)各種工況提供動(dòng)力。

1 滑觸線供電系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)概要

滑觸線供電系統(tǒng)是通過(guò)智能小車(chē)在動(dòng)力電纜及控制電纜上的滑行受電，為進(jìn)、出車(chē)庫(kù)及在庫(kù)內(nèi)檢修的列車(chē)提供牽引和輔助電源的供電系統(tǒng)（圖1、圖2）。主要包括支撐構(gòu)件、滑觸線導(dǎo)體、集電小車(chē)、供電電纜、耦合接頭及相應(yīng)的控制系統(tǒng)。滑觸線控制系統(tǒng)具有滑觸線的斷、送電控制及相應(yīng)的電路保護(hù)、信號(hào)指示、安全聯(lián)鎖等功能。

1.2 滑觸線與車(chē)輛耦合接頭

圖3、圖4為滑觸線和車(chē)輛耦合接頭外觀，中間為主接觸器針，四周的輔助接觸器針用于控制回路的聯(lián)鎖保護(hù)，當(dāng)滑觸線耦合接頭與車(chē)輛耦合接頭連接不正確或沒(méi)有連接時(shí)，滑處線控制系統(tǒng)無(wú)法將D C1500V高壓送至耦合接頭處，有效消除了誤操作導(dǎo)致的安全隱患。滑觸線耦合接頭參數(shù)：額定電流200??A，額定電壓為D C1500V，外殼直徑32??m m，連接主針直徑16mm。

2 列車(chē)工況分析

深圳地鐵3號(hào)線列車(chē)在滑觸線供電模式下有2種工況：

(1）進(jìn)、出車(chē)庫(kù)時(shí)，列車(chē)速度10km/h，全車(chē)空調(diào)關(guān)閉，1動(dòng)5拖；

(2）列車(chē)在車(chē)間檢修時(shí)，輔助供電系統(tǒng)滿載工作。

為了讓車(chē)輛檢修人員、車(chē)輛乘務(wù)人員以及技術(shù)人員更加理解以上工況設(shè)計(jì)的合理性，站在運(yùn)營(yíng)的角度進(jìn)行分析、驗(yàn)證。

滑觸線供電系統(tǒng)與車(chē)輛系統(tǒng)接口的關(guān)鍵是如何保證在滑觸線正常供電的前提下，列車(chē)出、入庫(kù)及檢修作業(yè)時(shí)的用電需求得到滿足,也就是首先要滿足滑觸線耦合接頭與車(chē)輛耦合接頭參數(shù)的匹配，在滿足此條件后，車(chē)輛耦合接頭（圖5中V P D1和V P D2）的額定電流與車(chē)輛牽引系統(tǒng)和輔助供電系統(tǒng)的工況關(guān)，根據(jù)3號(hào)線列車(chē)牽引性能及牽引電機(jī)特性曲線（圖6）可知，AW3(列車(chē)超載，載客人數(shù)為1??880人，整車(chē)重量約305??t)工況時(shí)，1輛動(dòng)車(chē)工作的情況下，牽引系統(tǒng)所需*大電流出現(xiàn)在速度為45??km/h時(shí)，約為880??A，那么，AW0(列車(chē)空載)的*大電流880??A×0.67=590??A，顯然，都遠(yuǎn)大于滑觸線耦合接頭額定電流參數(shù)（200??A），因此，列車(chē)必須降速、減載，才能滿足進(jìn)、出庫(kù)時(shí)滑觸線供電的要求。

由于深圳地鐵3號(hào)線雙層車(chē)輛段2層檢修庫(kù)主要用于車(chē)輛的檢修作業(yè)，為保證車(chē)輛檢修作業(yè)人員安全，規(guī)定列車(chē)出、入車(chē)輛段2層檢修庫(kù)時(shí)的速度必須控制

在10??km/h以下，同時(shí)從節(jié)約成本方面考慮，2層檢修庫(kù)不再單設(shè)車(chē)間電源供電設(shè)備，滑觸線供電系統(tǒng)還必須具備車(chē)間電源的功能，保證列車(chē)正常的檢修用電。

鑒于以上考慮，假設(shè)以下3種減載方案，進(jìn)行比較，分析車(chē)輛牽引系統(tǒng)和輔助供電系統(tǒng)按以下工況工作時(shí)輸入電流是否滿足滑觸線耦合接頭額定電流要求。

(1）列車(chē)空調(diào)關(guān)閉的情況下限速10??km/h，1動(dòng)5拖出、入庫(kù)。

(2）列車(chē)靜止?fàn)顟B(tài)下輔助用電設(shè)備全部滿負(fù)荷運(yùn)行。

(3）列車(chē)空調(diào)開(kāi)啟的情況下限速10??km/h，1動(dòng)5拖出、入車(chē)庫(kù)。

2.1 工況1

列車(chē)空調(diào)關(guān)閉的情況下限速10km/h，1動(dòng)5拖出、入庫(kù)。

此時(shí)，只有1輛動(dòng)車(chē)工作，依據(jù)牽引電機(jī)特性，*大電流出現(xiàn)在45??km/h時(shí)，因此，列車(chē)牽引系統(tǒng)所需輸入電流：

(1）AW3重量條件下單節(jié)動(dòng)車(chē)的*大電流=880??A（45??km/h）；

(2）AW0重量條件下單節(jié)動(dòng)車(chē)的*大電流=880??A×0.67=590??A；

(3）10??km/h及AW0重量條件下的*大電流=590??A×10/45=130??A；

(4）5??km/h及AW0重量條件下的*大電流??=??590??A×5/45??=??45??A。

在全車(chē)空調(diào)關(guān)閉情況下，車(chē)輛輔助電源系統(tǒng)（A PU）所需輸入電流參照表1輔助供電系統(tǒng)正常情況下的列車(chē)負(fù)荷總計(jì)。

整列車(chē)交流負(fù)載為：160.74??+160.74-??(6×47) = 39.48 kVA；換算成千瓦為：39.48×0.85（功率因數(shù)）= 33.558 kW；整列車(chē)直流負(fù)載為：8.372??kW+7.282??kW = 15.654 kW；輔助系統(tǒng)工作網(wǎng)壓為：DC1500V。

那么輔助供電系統(tǒng)的輸入電流為：

I =??P/U =??{39.48+15.654}/1??500×1??000 =??36.756 A，所以，列車(chē)在10????km/h所需的*大電流：130??+??36.756??=??166.756??A。

2.2 工況2

列車(chē)靜止?fàn)顟B(tài)下輔助用電設(shè)備全部滿負(fù)荷運(yùn)行（利用滑觸線供電時(shí)空調(diào)只能減載運(yùn)行）。

此時(shí)，輔助供電系統(tǒng)交流負(fù)載為:160.74+160.74-21.5×6=192.48??k V A，直流負(fù)載為：8.372kW+7.282??kW=15.654??kW，那么輔助供電系統(tǒng)的輸入電流為：

I =P /U = { ( 1 9 2 . 4 8×0 . 8 5 )+15.654}/1??500×1??000=119.508??A。

2.3 工況3

列車(chē)空調(diào)啟動(dòng)的情況下限速10??km/h，1動(dòng)5拖出、入車(chē)庫(kù)。

參照工況1、工況2可知，此時(shí)列車(chē)在10 km所需的*大電流： 1 3 0 + 1 1 9 . 5 0 8=249.508??A。

3 結(jié)論

從上述3種工況分析可知：工況1所需電流大于工況2，且兩者都小于滑觸線耦合接頭額定電流200??A，工況3所需輸入電流大于滑觸線耦合接頭額定電流。

根據(jù)計(jì)算分析可驗(yàn)證，在滑觸線供電方式下工況1和工況2都是可行的，即：在滑觸線供電牽引列車(chē)時(shí)，列車(chē)須采用“1動(dòng)5拖”、小于10??km/h的速度，且需關(guān)閉整列車(chē)空調(diào)的方式運(yùn)行進(jìn)出庫(kù)；在滑觸線供電檢修作業(yè)時(shí)，車(chē)輛輔助供電系統(tǒng)可以滿負(fù)荷運(yùn)行，滿足列車(chē)檢修需要。

4 建議

通過(guò)計(jì)算分析驗(yàn)證可知，在利用滑觸線供電方式牽引列車(chē)進(jìn)、出車(chē)庫(kù)或在車(chē)間進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，必須要使列車(chē)處于相應(yīng)的工況，對(duì)車(chē)輛檢修人員、車(chē)輛乘務(wù)人員等應(yīng)提出明確的操作要求，否則會(huì)對(duì)人身及相關(guān)設(shè)備造成很大的安全隱患。

由于列車(chē)在進(jìn)、出庫(kù)區(qū)時(shí)存在接觸軌供電和滑觸線供電2種方式的轉(zhuǎn)換（列車(chē)正線采用接觸軌供電，運(yùn)用庫(kù)2層采用滑觸線供電），為有效保證作業(yè)人員的安全，提高作業(yè)效率，建議在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮滑觸線操作的安全性、方便性，比如考慮將列車(chē)供電模式轉(zhuǎn)換裝置（模式開(kāi)關(guān)箱）安裝于駕駛室內(nèi)，采取更加易于操作的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換等。